DE102008056650A1

DE102008056650A1 - Zusammensetzung und Verfahren zur Herstellung einer Holz- oder Holzfaserplatte

Info

Publication number: DE102008056650A1
Application number: DE200810056650
Authority: DE
Inventors: Martin Dreisman; Peter Merkel; Juergen Steinmueller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-11-10
Filing date: 2008-11-10
Publication date: 2010-05-12
Also published as: EP2355965B1; WO2010052322A1; PT2355965T; EP2355965A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung für Holz und Holzfaserplatten, Holz- oder Holzfaserplatten selbst sowie ein Verfahren zur Herstellung von Holz- oder Holzfaserplatten. Dabei wird eine Zusammensetzung zur Verfügung gestellt, die wenigstens 5% holzfremde Rohstoffe für die Herstellung des Faserstoffs enthält.

Description

FELD DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung für Holz und Holzfaserplatten, Holz- oder Holzfaserplatten selbst sowie ein Verfahren zur Herstellung von Holz- oder Holzfaserplatten.
STAND DER TECHNIK
Holzwerkstoffe aus Span- oder Fasermaterial werden beispielsweise in der Bau-Möbel- und Einrichtungsbranche eingesetzt. Im Bereiche der Holzfaserplatten unterscheidet man zwischen Faserdämmplatten (HFD), Hartfaserplatten (HFH, KH) und MDF-Platten. Diese werden aus fein zerfasertem, hauptsächlich rindenfreiem Nadelholz und durch eine schonende Verpressung in Längs- und Querrichtung hergestellt. Die Kanten sind glatt und fest und können ohne besonderen Anleimer profiliert werden.
Daneben gibt es noch Spanplatten oder Flachpressplatten, welche aus Holzspänen verschiedener Größe bestehen, die mit Kunstharzlklebstoff unter Zuführung von Wärme im Flachpressverfahren hergestellt werden. Dabei werden die Späne in Richtung der Plattenebene ausgerichtet.
Der Verwendungsbereich der Holzfaserplatten ähnelt dem der Spanplatte, jedoch können durch den feinen, nahezu homogenen Aufbau der Holzfaserplatte die Kanten und Flächen profiliert und anschließend lackiert werden. Die Notwendigkeit von Anleimern, wie dies bei Flachpressplatten der Fall wäre, entfällt.
Für die Herstellung von Holzfaserplatten oder Flachpressplatten werden derzeit ausschließlich Holzfasern oder lignocellulose-haltiges Fasermaterial verwendet. Mittels Wärme, Feuchtig keit und mechanischer Druckkräfte in Zerfaserungsanlagen werden dabei die Holzspäne für eine Fertigung der Platten aufbereitet.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Holz- und Holzfaserplatten wird ausschließlich Holz als Ausgangsmaterial verwendet. Die Ressourcen dieses Naturstoffes sind begrenzt und auch aus Gründen des Naturschutzes ist es wünschenswert alternative Rohstoffe verwenden zu können. Zudem ist es auch aus Kostengründen interessant nach Alternativen für die Herstellung entsprechender Holz- oder Holzfaserplatten zu suchen.
Es ist zukünftig davon auszugehen, dass sich der Rohstoff Holz weiter verknappt, sei es als Frisch- oder als Altholz. Aus diesen Gründen besteht ein Bedarf an alternativen Materialquellen und auch Verfahren zur Herstellung von Holz- oder Holzfaserplatten.
Grundsätzlich ist dabei jedoch zu beachten, dass die geltenden länderspezifischen Normen, so z. B. nach DIN oder EN für die Herstellung der Platten eingehalten werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, daher ein Zusammensetzung für die Herstellung einer Holz- oder Holzfaserplatte zur Verfügung zu stellen, welche zur Herstellung einer Holz- oder Holzfaserplatte verwendet werden kann, wobei die resultierende Platte den Anforderungen der entsprechenden länderspezifischen Normen, beispielsweise nach der deutschen oder europäischen EN oder DIN genügt. Weiterhin sind ein Herstellungsverfahren unter Verwendung der Zusammensetzung sowie die Holz- oder Holzfaserplatten Gegenstand der Erfindung.
Erfindungsgemäß wird eine Zusammensetzung, umfassend einen Faserstoff, ein Bindemittel, einen Härtungsbeschleuniger und eine Paraffinemulsion, wobei der Faserstoff wenigstens 5% holzfremde Rohstoffe enthält, zur Verfügung gestellt. Diese Zusammensetzung ist zur Herstellung von Holz- oder Holzfaserplatten geeignet, die nicht nur ausschließlich aus Holz bestehen.
Für eine Zusammensetzung gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass es sich bei den holzfremden Stoffen um Feststoffe handelt, insbesondere auch um Mischungen verschiedener Feststoffe. Bei den Feststoffen handelt es sich um organische oder anorganische Feststoffe, wobei die organischen Stoffe synthetisch hergestellt sein können, wie beispielsweise Kunst stoffe oder auch verrottbar sein können wie biologische Stoffe wie z. B. Proteine, Zucker oder auch Fette, Öle oder Naturfasern.
Es ist vorgesehen, es sich bei den holzfremden Rohstoffen als Teil des Faserstoffs um eine Mischung bestehend aus 0–40% anorganischen Anteilen, 5–100% synthetisch organischen Anteilen und/oder 0–95% verrottbaren organischen Anteilen handelt, wobei sich die verwendeten Anteile jeweils zu 100% zu dem holzfremden Rohstoff addieren.
Weiterhin kann eine Zusammensetzung zusätzlich Harnstoff und/oder Ligninsulfonate enthalten und bei dem Bindemittel kann es sich um Harnstoff-Formaldehyd-, Melamin- oder Phenol-Harz oder eine Kombination davon handeln.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Holz- oder Holzfaserplatte, bestehend aus einer verpressten Zusammensetzung, welche wenigstens 5% holzfremde Stoffe enthält.
Weiterhin ist ein Verfahren zur Herstellung einer Holz- oder Holzfaserplatte ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, umfassend:

a. Herstellen einer Rohstoffmischung zur Aufbereitung als Faserstoff, wobei wenigstens 5% holzfremder Rohstoffe zugesetzt werden
b. Zerfaserung der Rohstoffmischung nach dem thermochemischen Verfahren
c. Trocknung des Faserstoffs
d. Beleimung des Faserstoffs, bevorzugt im Blender-Verfahren.
e. Heißverpressen des beleimten Faserstoffs
f. Besäumen der Platten und Schleifen auf eine definierte Plattenstärke.

Für das Verfahren ist vorgesehen, dass als Bindemittel bevorzugt Harnstoff-Formaldehyd-, Melamin- oder Phenol-Harz oder eine Kombination davon verwendet werden kann, wobei die Rohstoffmischung bei der Verwendung von Harnstoff-Formaldehyd-Harz auf einen sauren pH-Wert, bevorzugt zwischen 5 bis 5,8, eingestellt wird. Grundsätzlich ist die Verwendung anderer Bindemittel oder Kleber von der Erfindung ebenfalls mit umfasst.
Weiter ist für das Verfahren vorgesehen, dass holzfremde Rohstoffe als Teil des Faserstoffs verwendet werden können, die aus einer Mischung von 0–40% anorganischen Anteilen, 5–100% synthetisch organische Anteile und/oder 0–95% verrottbaren organischen Anteilen bestehen, wobei sich die verwendeten Anteile jeweils zu 100% holzfremden Rohstoff addieren.
BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 Schema zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren
2 Holz- oder Holzfaserplatte bestehend aus wenigstens 5% holzfremden Rohstoff
1 zeigt den Ablauf eines Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Holz- oder Holzfaserplatte. Dabei werden ein Holzrohstoff 10, beispielsweise Schnitzel eines Weichholzes, und eine holzfremder Rohstoff 20 zum Herstellen einer Zusammenstzung für den Faserstoff 20 verwendet.
Die Mischung wird anschließend zerfasert 40 und der daraus resultierende Faserstoff getrocknet 40. Nach dem Beleimen des Faserstoffes 60 erfolgt das Verpressen des Faserstoffes bei bevorzugt 150–250°C und einer Pressdauer von 15–25 s/mm².
Abschließend werden die Platten besäumt und auf eine einheitliche Dicke geschliffen.
2 zeigt einen Teil einer Holz- oder Holzfaserplatte 21, die unter Verwendung von wenigstens 5% holzfremden Rohstoff und Holzrohstoff hergestellt wurde.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, ohne auf diese beschränkt zu sein. Dies gilt insbesondere bezüglich der verwendeten Materialien.
Beispiel 1
Es wurde eine mitteldichte Faserplatte (MDF) aus Kiefernholz und einem Rohstoff hergestellt, der holzfremde Inhaltsstoffe aufweist. Im Anschluss an die Herstellung wurde überprüft, ob die resultierende MDF-Platte, welche nicht vollständig aus Holz besteht, die erfor derlichen Vorschriften im Hinblick auf die mechanische Eigenschaft der Querzugfestigkeit sowie der Materialeigenschaften der Dickenquellung und Wasseraufnahme nach 2 und 24 Stunden einhält.
Zum Vergleich der resultierenden Eigenschaften wurde eine MDF-Platte hergestellt, die ausschließlich aus Kiefernholzschnitzeln besteht sowie eine MDF-Platte, die aus Kiefernholzhackschnitzeln und ein Rohstoff mit holzfremden Inhaltsstoffen in einem Mischungsverhältnis von 80% Kiefernholzschnitzel und 20% holzfremden Rohstoff besteht. Die Angaben beziehen sich auf die Trockenmasse. Für beide Arten von MDF-Platte wurde zusätzlich noch ein UF-Harz 350 (BASF) als Bindemittel verwendet.
Aus den Kiefernholzschnitzeln bzw. der Kiefernholzschnitzel/Rohstoff-Mischung wurden Faserstoffe nach dem thermomechanischen Verfahren (TMP-Verfahren) hergestellt. Der Aufschluss der Rohstoffe erfolgte in einer Labor-Refiner-Anlage mit Kocher und Rohrstrockner. Die Aufschlusstemperatur lag bei 150°C bei 5,0 bar und die Aufschlussdauer betrug 5 Minuten.
Anschließend wurden die Faserstoffe im Rohrtrockner gefolgt von einer Trocknung im Trocknungsschrank bei 65°C auf eine Faserfeuchte von ca. 2% getrocknet. Die getrockneten Faserstoffe wurden in einem Mischer wie folgt beleimt:

• Der Faserstoff wurde im Blender-Verfahrenin einem Trommelmischer beleimt.
• Als Bindemittel wurde ein Harnstoff-Formaldehydharz (UF-Harz K350) verwendet, wobei der Bindemittelaufwand 15% (Feststoff/Trockenmasse Faserstoff) betrug.
• Als Härtungsbeschleuniger wurde Ammoniumsulfat (2% Feststoff Härter/Festharz) eingesetzt..
• Es wurden 1,1% Parafinemulsion (Feststoff Paraffin bezogen auf Trockenmasse Faserstoff) verwendet, wobei die Paraffinemulsion zusammen mit dem UF-Harz auf den Faserstoff gegeben wurde.

Im Anschluss an die Beleimung der Rohstoffe wurde das jeweilige Material zu Platten heiß verpresst. Dabei wurden einschichtige Platten hergestellt mit einer Plattendicke von 16 mm und einer Soll-Rohdichte von 750 kg/m³. Die Presstemperatur betrug 200°C und die Presszeit 15 s/mm Plattendicke.
Nach der Herstellung wurden die Platten besäumt und auf 16 mm Plattendicke geschliffen.

Von den Platten mit unterschiedlichen Ausgangsrohstoffen wurden Prüfkörper identischen Ausmaßes erstellt, die im Normalklima bis zur Ausgleichsfeuchte klimatisiert wurden. Im Anschluss daran erfolgte die Bestimmung der Eigenschaften Querzugfestigkeit nach EN 319, Dickenquellung nach 2 und 24 Stunden nach EN 317 und Wasseraufnahme nach 2 und 24 Stunden. Die Ergebnisse lassen sich in Tabelle 1 wie folgt zusammenfassen: Tabelle 1: Rohdichte, Querzugfestigkeit, Dickenquellung und Wasseraufnahme

Faserstoff	Rohdichte kg/m³	Querzugfestigkeit N/mm²	Dickenquellung		Wasseraufnahme
			2 h	24 h	2 h	24 h
			%	%	%	%
100% Kiefer	777	0,94	2,0	5,5	3,4	13,8
80% Kiefer 20% holzfremder Rohstoff	783	0,80	2,8	11,3	18,1	43,5
Anforderungen nach DIN 622-5 für MDF-Platten mit einer Dicke > 12...19 mm		> 0,55		< 12

Die Ergebnisse zeigen, dass die Dickenquellung zwar erheblich höher ist bei den Platten, die unter Zusatz holzfremder Stoffe hergestellt wurden, diese jedoch die DIN Norm 622-5 einhalten. Entsprechend der stärkeren Dickenquellung weisen die Platten mit dem Rohstoff, der holzfremde Anteile aufweist, auch eine erhöhte Wasseraufnahme auf.
Insgesamt zeigt das Ausführungsbeispiel, dass eine MDF-Platte hergestellt werden kann, welche die erforderlichen Normen einhält, jedoch nicht zu 100% aus Holz besteht. Damit zeigt die vorliegende Erfindung eine Alternative zu vollständig aus Holz bestehenden Platten auf, wodurch natürliche Ressourcen geschont werden und eine Möglichkeit zur Verwendung anderweitig anfallender Zusatzstoffe auf.
Analog zu dem oben dargestellten Beispiel wurden noch weitere Platten hergestellt, bei denen als Rohstoff ein holzfremder Stoff für die Herstellung des Faserstoffes verwendet wurde. Der holzfremde Stoff kann dabei anorganische Anteile aufweisen, wie beispielsweise Salze, Glas, Metall, Keramik etc. und/oder synthetische organische Stoffe wie beispielsweise Kunststoffe und/oder verrottbare organische Stoffe wie Naturfasern, Fette, Öle, Zucker oder Proteine. Die Aufzählungen der Stoffe der einzelnen Gruppen sind nur beispielhaft und nicht abschließend zu verstehen.
Für die Herstellung weiterer Platten unter Verwendung holzfremder Stoffe wurden folgende Mischungen verwendet:

• 73% synthetisch organische Stoffe und 27% anorganische Stoffe
• 22,5% anorganische Stoffe, 55% synthetische organische Stoffe und 22,5% verrottbare organische Stoffe
• 40% anorganische Stoffe, 55% synthetische organische Stoffe und 5% verrottbare organische Stoffe
• 81% synthetische organische Stoffe und 19% anorganische Stoffe

10: Holzrohstoff
20: holzfremder Rohstoff
21: Platte aus verpresstem Faserstoff mit 5% holzfremden Rohstoff
30: Herstellen der Zusammensetzung für den Faserstoff
40: Zerfasern des Rohstoffes
50: Trocknen des Faserstoffes
60: Beleimen des Faserstoffes
70: Verpressen des Faserstoffes
80: Besäumen und Schleifen der Platten

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

- EN 319 [0031]
- EN 317 [0031]
- DIN 622-5 [0031]
- DIN Norm 622-5 [0032]

Claims

Zusammensetzung, umfassend einen Faserstoff, ein Bindemittel, einen Härtungsbeschleuniger und gegebenenfalls eine Paraffinemulsion, wobei der Faserstoff wenigstens 5% holzfremde Rohstoffe enthält.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei es sich bei den holzfremden Stoffen um Feststoffe handelt, auch um Mischungen verschiedener Feststoffe.
Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, umfassend holzfremde Rohstoffe als Teil des Faserstoffs, bestehend aus einer Mischung von 0–40% anorganischen Anteilen, 5–100% synthetisch organische Anteile und/oder 0–95% verrottbaren organischen Anteilen, wobei sich die verwendeten Anteile jeweils zu 100% holzfremden Rohstoff addieren.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend zusätzlich Harnstoff und/oder Ligninsulfonate.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem Bindemittel um Harnstoff-Formaldehyd-, Melamin- oder Phenol-Harz oder eine Kombination davon handelt
Platte, bestehend aus einer verpressten Zusammensetzung gemäß der Ansprüche 1 bis 5.
Verfahren zur Herstellung einer Holz- oder Holzfaserplatte, umfassend: a. Herstellen einer Rohstoffmischung zur Aufbereitung als Faserstoff, wobei wenigstens 5% holzfremder Rohstoffe zugesetzt werden b. Zerfaserung der Rohstoffmischung nach dem thermochemischen Verfahren c. Trocknung des Faserstoffs d. Beleimung des Faserstoffs, bevorzugt im Blender-Verfahren e. Heißverpressen des beleimten Faserstoffs f. Besäumen der Platten und Schleifen auf eine definierte Plattenstärke.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei als Bindemittel bevorzugt Harnstoff-Formaldehyd-, Melamin- oder Phenol-Harz oder eine Kombination davon verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Rohstoffmischung bei der Verwendung von Harnstoff-Formaldehyd-Harz auf einen sauen pH-Wert, bevorzugt zwischen 5 bis 5,8, eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei holzfremde Rohstoffe als Teil des Faserstoffs verwendet werden, die aus einer Mischung von 0–40% anorganischen Anteilen, 5–100% synthetisch organische Anteile und/oder 0–95% verrottbaren organischen Anteilen bestehen, wobei sich die verwendeten Anteile jeweils zu 100% holzfremden Rohstoff addieren.