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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Holz-Kunststoff-Platten. – Holz-Kunststoff-Platte
meint ein plattenförmiges
Produkt, welches aus einer Mischung aus Holz-Partikeln und Kunststoffpartikeln
gefertigt wird.
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Die
Herstellung von Holzwerkstoffplatten, z. B. Spanplatten oder Faserplatten
in Taktpressen oder kontinuierlichen Pressen ist bekannt. Die Pressen
sind dabei in der Regel als Heizpressen oder auch als kombinierte
Heiz-/Kühlpressen
ausgebildet.
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Außerdem kennt
man ein Verfahren zur Herstellung von Verbundkörpern, wonach das Grundmaterial
in Form von Fasern, Spänen,
Partikeln o. dgl. mit Schnitzeln aus thermoplastischen Folien vermischt
und unter Einwirkung von Hitze und Druck zum gewünschten Formkörper verpresst
wird (vgl.
DE 1 453 374 ).
Das insoweit bekannte Verfahren ist weiterentwicklungsfähig. Gleiches
gilt für
ein aus der WO 98/25 744 bekanntes Verfahren zur kontinuierlichen
Herstellung von Composite-Produkten.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung
von Holz-Kunststoff-Platten anzugeben, mit dem sich auf einfache und
kostengünstige
Weise hochwertige Platten herstellen lassen.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe lehrt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung
von Holz-Kunststoff-Platten aus einer Materialbahn bzw. Pressgutmatte
bzw. aus Pressgutmatten, wonach eine Mischung aus Holzpartikeln
und Kunststoffpartikeln erwärmt
und aus der Mischung eine Pressgutmatte bzw. Bahn erzeugt wird,
wonach die Pressgutmatte bzw. Bahn in einer Presse unter Anwendung
von Druck unter Abkühlung
zu den Holzkunststoffplatten verpresst wird.
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Als
Holzpartikel werden vorzugsweise Holzspäne verwendet, es können jedoch
auch Holzfasern o. dgl. verwendet werden. Besonders bevorzugt werden
Holzspäne
mit einem Siebdurchgang von 0,5 mm bis 5 mm, vorzugsweise 0,5 mm
bis 2 mm, verwendet.
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Die
Kunststoffpartikel bestehen aus thermoplastischem Kunststoff, z.
B. PE (Polyethylen), PP (Polypropylen), PVC (Polyvinylchlorid) o.
dgl. Dabei werden z. B. Kunststoffpartikel in Form von Pulver, Granulat,
Flakes, Schnitzeln o. dgl. verwendet. Es kann sich bei den Kunststoffpartikeln
auch um ein Recyclat handeln. Im Übrigen kann es sich auch um Kunststoffpartikel
handeln, die im Wege des Schredderns aus Kunststoffkörpern, -folien
o. dgl. hergestellt wurden.
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Die
Mischung aus den Holzpartikeln und den Kunststoffpartikeln weist
vorzugsweise außerdem Zusatzstoffe
auf. Bei diesen Zusatzstoffen kann es sich insbesondere um Haftvermittler
bzw. Bindemittel handeln. Dabei werden z. B. an sich bekannte, übliche Haftvermittler
für Holz-Kunststoff-Mischungen verwendet.
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Der
Anteil der Holzspäne
in der Mischung kann 5 Gew.% bis 95 Gew.%, vorzugsweise 50 Gew.%
bis 90 Gew.%, z. B. 70. Gew.% bis 90 Gew.% betragen. Dementsprechend
kann der Anteil der Kunststoffpartikel in der Mischung 5 Gew.% bis
95 Gew.%, vorzugsweise 10 Gew.% bis 50 Gew.%, z. B. 10 Gew.% bis
30 Gew.% betragen.
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Nach
einem weiteren Vorschlag der Erfindung werden die Holzpartikel und
die Kunststoffpartikel in einer Mischvorrichtung gemischt und auf
eine Temperatur von zumindest 10°C
oberhalb des Schmelzpunktes der Kunststoffpartikel erwärmt. Vorzugsweise
erfolgt im Zuge der Mischung eine Erwärmung der Kunststoffpartikel
auf zumindest 20°C oberhalb
des Schmelzpunktes der Kunststoffpartikel. Jedenfalls wird im Rahmen
der Erfindung in der Mischvorrichtung eine gleichsam pasteuse oder
auch flüssige
Holz-Kunststoff-Mischung erzeugt, da die thermoplastischen Kunststoffpartikel über ihren Schmelzpunkt
erwärmt
und folglich geschmolzen werden. Aus dieser im Wesentlichen homogen
pasteusen Holz-Kunststoff-Masse wird dann, ggf. unter Zwischenschaltung
weiterer Verfahrensschritte, die Materialbahn gebildet, die dann
in einer kontinuierlichen Presse oder Taktpresse zu den Holz-Kunststoff-Platten
verpresst wird.
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Die
Erfindung geht zunächst
einmal von der Erkenntnis aus, dass zur Erzeugung von Holz-Kunststoff-Platten
eine Mischung aus Holzpartikeln und Kunststoffpartikeln erwärmt und
verpresst werden muss. Erwärmen
der Mischung meint im Rahmen der Erfindung insbesondere, dass zunächst die
Mischung der Partikel erfolgt und diese Mischung dann erwärmt wird
bzw. dass die Erwärmung
im Zuge des Mischens erfolgt. Erwärmen der Mischung meint im Rahmen
der Erfindung aber auch, dass die Kunststoffpartikel und/oder die
Holzpartikel zunächst gleichsam
separat erwärmt
und die erwärmten
und ggf. geschmolzenen Partikel dann miteinander vermischt werden.
So können
beispielsweise die Kunststoffpartikel gleichsam alleine geschmolzen
werden und anschließend
werden dieser Masse dann die Holzpartikel beigegeben, so dass die
Mischung erfolgt. Im Rahmen der Erfindung erfolgt jedenfalls die Erwärmung (der
Mischung) und folglich das Aufschmelzen der Kunststoffpartikel nicht
innerhalb der Presse und folglich im Zuge des Pressvorganges. Vielmehr
wird die Mischung aus den Holzpartikeln und Kunststoffpartikeln
in einem vorgeschalteten Verfahrensschritt erwärmt und auf diese Weise eine gleichsam
pasteuse oder auch flüssige
Mischung bzw. Masse erzeugt, die dann in Form einer Bahn bzw. Pressgutmatte
der Presse zugeführt
wird. In der Presse muss dann keine Erwärmung und folglich kein Schmelzen
der Kunststoffpartikel mehr erfolgen. Vielmehr erfolgt im Rahmen
der Erfindung im Zuge des Pressens in der Presse lediglich eine
Abkühlung der
Pressgutmatte, so dass es zur Verfestigung und folglich zur Bildung
der Holz-Kunststoff-Platte bzw. eines Holz-Kunststoff-Plattenstranges
kommt. Insofern funktioniert die Presse im Rahmen der Erfindung als
gleichsam Kühlpresse,
indem beispielsweise gekühlte
Pressplatten verwendet werden, die z. B. mit einem Kühlmedium
beaufschlagt sind. Gegenüber Bauformen,
bei denen in einer z. B. kontinuierlichen Presse zunächst eine
Erwärmung
der Pressgutmatte (und damit der Kunststoffpartikel) und anschließend eine
Kühlung
und folglich Verfestigung der Pressgutmatte erfolgt, kann im Rahmen
der Erfindung mit erheblich kürzeren
Bauformen von z. B. kontinuierlichen Pressen gearbeitet werden.
Dabei lassen sich mit verhältnismäßig bescheidenem
Rohmaterialeinsatz plattenförmige
Produkte mit niedrigem Quellwert und hohen mechanischen Festigkeitswerten
erzeugen. Derartige Holz-Kunststoff-Platten können beispielsweise in der
Automobilindustrie oder Bauindustrie eingesetzt werden. Sie können als
Trägerplatten für z. B.
Fußböden Verwendung
finden.
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Gegenstand
der Erfindung ist auch eine Anlage zur Herstellung von Holz-Kunststoff-Platten,
insbesondere nach einem Verfahren der beschriebenen Art, mit einer
Mischvorrichtung, einer Vorformeinrichtung und einer Presse zum
Verpressen der Bahn bzw. Pressgutmatte zu Holz-Kunststoff-Platten.
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Schließlich ist
auch Gegenstand der Erfindung die mit dem beschriebenen Verfahren
hergestellte Holz-Kunststoff-Platte.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher
erläutert.
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Die
einzige Figur zeigt in schematischer Weise eine Anlage zur Herstellung
von Holz-Kunststoff-Platten.
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Die
Anlage besteht im Wesentlichen aus einer oder mehreren Dosiervorrichtungen 1,
einer oder mehreren beheizten Mischvorrichtungen 2, ggf.
einem beheizten Puffer 3, einer Vorformeinrichtung 4, 5 und
schließlich
einer Presse 6. Die Vorformeinrichtung besteht hier im
Wesentlichen aus einer Extrusionsvorrichtung 4 und einem
Kalanderwerk bzw. einem Walzenstuhl 5. Bei der Presse 6 kann
es sich um eine kontinuierlich arbeitende Presse oder auch um eine
Taktpresse, z. B. eine Etagenpresse handeln. In der Figur ist eine
kontinuierliche Presse 6 angedeutet.
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Im
Zuge der Herstellung der Holz-Kunststoff-Platten werden zunächst die
Holzpartikel und die Kunststoffpartikel über die Dosiervorrichtung 1 der
Mischvorrichtung 2 zugegeben. Bei der Mischvorrichtung 2 kann
es sich um einen Heiz-Kühlmischer
bzw. einen Heizmischer handeln. Dort erfolgt die Mischung der Partikel
und zugleich das Schmelzen der Kunststoffpartikel. Dazu wird die
Mischung beispielsweise auf eine Temperatur von 20°C oberhalb
des Schmelzpunktes erwärmt.
In der Figur ist angedeutet, dass auch mit mehreren, im Wesentlichen
identischen Mischvorrichtungen gearbeitet werden kann, die jeweils
chargenweise bzw. taktweise befüllt
und betrieben werden. Um dennoch einen kontinuierlichen Betrieb
zu ermöglichen,
ist den Mischvorrichtungen 2 ein Puffer 3 nachgeschaltet, welcher
von den Mischvorrichtungen mit der erzeugten pasteusen Mischung
beaufschlagt wird. Die pasteuse Mischung wird dann unte2oder aus
dem Puffer 3 dem Extruder 4 zugeführt. Der
beheizte Extruder 4 erzeugt in gleichsam einem ersten Vorformschritt
einen Materialstrang, der dann zur Bildung der eigentlichen Materialbahn
dem Kalander 5 zugeführt
wird. Das Kalanderwerk 5 besteht zumindest aus zwei (beheizten)
Kalanderwalzen, mit welchen dann im Rahmen eines Vorformvorganges
die aus der pasteusen Mischung bestehende Pressgutmatte erzeugt
wird. Insofern sorgt der Kalander 5 für eine geeignete Breitenverteilung
der pasteusen Mischung. Diese Pressgutmatte bzw. Bahn wird dann
der Presse 6 zugeführt.
In der als Kühlpresse
ausgebildeten Presse wird die Mischung abgekühlt und verfestigt und unter Druck
zu den Holzkunststoffplatten verpresst. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich
um eine kontinuierlich arbeitende Doppelbandpresse 6 mit
kontinuierlich umlaufenden Stahlbändern 8 und Pressplatten 9.
Die Pressplatten sind dabei als Kühlplatten 9 ausgebildet,
so dass sie zum Kühlen
der Bahn mit einem Kühlmedium
beaufschlagt werden. Kühlen
meint im Rahmen der Erfindung, dass die Pressgutbahn im Zuge des
Pressens zumindest auf eine Temperatur von 10°C unterhalb des Schmelzpunktes
des Kunststoffes, vorzugsweise auf zumindest 20°C unterhalb des Schmelzpunktes
des Kunststoffes abgekühlt wird.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die endlos umlaufenden
Bänder 8 im
Einlaufbereich der kontinuierlichen Presse auf eine Temperatur oberhalb
des Schmelzpunktes des Kunststoffes vorgewärmt werden, wenngleich die
kontinuierliche Presse insgesamt als Kühlpresse ausgebildet ist und
gleichsam kalt bleibt. Das Aufheizen der Bänder 8 kann vorzugsweise
im Rücklauftrum
erfolgen. Wird beispielsweise eine Pressgutbahn mit einer Temperatur von
170°C zugeführt, so
können
die endlos umlaufenden Pressbänder
auf eine Temperatur von z. B. 180°C
(lediglich im Einlaufbereich) vorgewärmt werden. Anschließend erfolgt
dann eine Abkühlung
der Pressgutbahn auf z. B. 90°C
bis 120°C.
Es versteht sich, dass auch die endlos umlaufenden Stahlbänder im
gekühlten
Pressbereich abkühlen,
obwohl sie im Einlaufbereich zunächst
vorgewärmt
wurden.
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Sofern
die Presse 6 als Taktpresse, z. B. Mehretagenpresse ausgebildet
ist, ist zwischen dem Kalander 5 und der Presse 6 vorzugsweise
ein beheiztes Zwischenband bzw. eine beheizte Beladeeinrichtung
vorgesehen. Bei einer Ausführungsform
mit Taktpresse empfiehlt es sich, wenn die Pressbleche, zwischen
denen die Pressgutbahn in der Presse verpresst wird, vorgewärmt werden,
obwohl die Presse selbst als Kühlpresse
ausgebildet ist. Im Einzelnen wird ein Pressgutmattenabschnitt aus
dem pasteusen Material auf ein erstes vorgewärmtes Pressblech aufgelegt,
anschließend
wird ein zweites, ebenfalls vorgewärmtes Pressblech auf die Pressgutmatte
aufgelegt und diese Anordnung wird dann insgesamt in die als Kühlpresse
ausgebildete Taktpresse eingefahren.
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Nach
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
dass der Extruder 4 in einem sogenannten "Master Batch Betrieb" betrieben wird,
bzw. für
einen solchen Betrieb ausgelegt ist. Denn für einen einwandfreien und reibungslosen
Betrieb des Extruders ist es zweckmäßig, wenn der im Einzelfall
verwendete Extruder für
ein ganz konkretes Mischungsverhältnis
zwischen Holzpartikeln und Kunststoffpartikeln ausgebildet ist,
da das Mischungsverhältnis
in ganz erheblichem Maße
die Festigkeit der zugegebenen pasteusen Mischung bestimmt. Das
bedeutet, dass in der Mischvorrichtung zunächst ein stets auf den verwendeten
Extruder abgestimmtes Mischungsverhältnis erzeugt wird. Um dennoch
mit ein und derselben Anlage Pressgutmatten mit einem unterschiedlichen
Holzanteil bzw. Kunststoffanteil verpressen zu können, schlägt die Erfindung vor, im Bereich
des Extruders 4 gleichsam eine Feineinstellung vorzunehmen,
indem nämlich
im Bereich des Extruders 4 eine Zugabe von Holzpartikeln
und/oder Kunststoffpartikeln erfolgt, um dann am Extruderaustritt
die gewünschte
Mischung zu erhalten. Diese Zugabe von Holzpartikeln oder Kunststoffpartikeln
ist in der Figur mit dem Pfeil 7 lediglich angedeutet.