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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer wenigstens eine Schicht aufweisenden Werkstoffplatte, wobei wenigstens eine der wenigstens einen Schicht ein Nutzgut umfasst, dass aus einem, aus einer Mehrjahrespflanze gewonnenem, Rohmaterial hergestellt ist, wobei das Verfahren wenigstens die folgenden Schritte umfasst: a) Zerkleinerung des Rohmaterials in Feingut, Nutzgut und Grobgut, b) Trocknung wenigstens des Nutzgutes, c) Fraktionierung von Feingut, Nutzgut und Grobgut nach Größe, d) Beleimung wenigstens eines Anteils des Nutzguts, e) Streuung des Nutzguts zu einer Matte und f) Verpressen der Matte zu einer wenigstens eine Schicht aufweisenden Werkstoffplatte.
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Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Herstellung einer wenigstens eine Schicht aufweisenden Werkstoffplatte, wobei wenigstens eine der wenigstens einen Schicht ein Nutzgut umfasst, dass aus einem, aus einer Mehrjahrespflanze gewonnenem, Rohmaterial hergestellt ist, wobei Vorrichtung wenigstens Folgendes umfasst: a) Einrichtung zur Zerkleinerung des Rohmaterials in Feingut, Nutzgut und Grobgut, b) Zuführeinrichtung für a), c) Einrichtung zur Trocknung wenigstens des Nutzgutes, d) Einrichtung zur Fraktionierung von Feingut, Nutzgut und Grobgut nach Größe, e) Einrichtung zur Beleimung wenigstens eines Anteils des Nutzguts, f) Einrichtung zur Streuung des Nutzguts zu einer Matte und g) Einrichtung zum Verpressen der Matte zu einer wenigstens eine Schicht aufweisenden Werkstoffplatte.
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Die Herstellung von Werkstoffplatten findet entweder taktgebunden oder kontinuierlich statt. Bei einer taktgebundenen Herstellung werden die Werkstoffplatten als flächenförmige Gegenstände mit in allen drei Raumrichtungen endlichen Abmaßen erzeugt, während die Werkstoffplatten die in einem kontinuierlichen Prozess erzeugt werden, Ablängungen einer lediglich in zwei Raumrichtungen endliche Abmaße aufweisenden Bahnware darstellen. Dabei gibt die Arbeitsweise der Füge- und/oder Verdichtungseinheit vor, ob der Gesamtprozess als taktgebundenes oder kontinuierliches Verfahren beschrieben wird. Da in den Verdichtungseinheiten, respektive den kombinierten Füge-und Verdichtungseinheiten im Allgemeinen bei der Werkstoffplattenerzeugung auch mit nennenswerten Drücken gearbeitet wird, werden diese Einheiten vom Fachmann meist mit Bezug auf eine Gesamtanlage als Pressenteil bezeichnet. Bei der Erzeugung von Werkstoffplatten i.S.d. vorliegenden Schrift liegen die Arbeitsdrücke hier, abhängig von Material und Größe der zu erzeugenden Werkstoffplatte, meist in Bereichen zwischen etwa 50 N/cm2 und ca. 500 N/cm2 und dort vorteilhafterweise zwischen 100 N/cm2 und 400 N/cm2.
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Sowohl in wirtschaftlicher Hinsicht, wie im Hinblick auf ihre technische Einsatzfähigkeit nehmen wenigstens eine Schicht aufweisende Werkstoffplatten, die wenigstens eine Schicht aus einem Nutzgut umfasst, dass aus einem, aus einer Mehrjahrespflanze gewonnenem, Rohmaterial hergestellt ist, unter den Werkstoffplatten einen besonderen Stellenwert ein. Derartige Werkstoffplatten werden vom Fachmann häufig auch einfach „Holzwerkstoffplatten“ genannt, selbst wenn sie eine oder weitere Schichten aufweisen, die nicht auf einem, aus einer Mehrjahrespflanze gewonnenem Rohmaterial basieren. Holzwerkstoffplatten werden in den unterschiedlichsten Ausführungsformen für unterschiedliche Anwendungszwecke hergestellt. Besonders weit verbreitet sind Spanplatten, OSB-Platten und MDF- oder HDF-Platten, sowie aus einzelnen Schichten derartiger Verbunde aufgebaute Hybridplatten. Die Benennung der Werkstoffplatten hängt dabei von Form und Größe der zum Platten- respektive zum Schichtaufbau verwendeten Holzpartikel ab. Von einer Spanplatte spricht der Fachmann, wenn diese aus „feinen“ Holzpartikeln erzeugt wird, von einer OSB-Platte dagegen, wenn diese aus groben Holzpartikeln erzeugt ist. Unter feinen Holzpartikeln versteht der Fachmann im Allgemeinen Partikel, deren maximale Ausdehung in einer Raumrichtung nicht 60 mm überschreitet, meist werden diese als Späne beschriebenen Partikel sogar mit einer maximalen Ausdehnung von höchsten 25 mm oder gar 20 mm ausgebildet. Unter groben Holzpartikeln versteht der Fachmann im Allgemeinen Partikel, deren maximale Ausdehung in einer Raumrichtung mindestens 60 mm beträgt, meist werden diese als Langspäne beschriebenen Partikel sogar mit einer maximalen Ausdehnung von höchsten 60 mm bis 185 mm, insbesondere von 80 mm bis 140 mm ausgebildet.
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MDF- und HDF-Platten, beziehungsweise deren einzelne Schichten, sind dagegen aus (mitteldicht- oder hochdicht verpressten) Fasern gebildet, die meist unter Zwischenschaltung eines chemischen Prozesses, meist einer Art Kochprozess, aus dem Rohmaterial gewonnen werden.
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Hybridplatten bestehen aus mehreren Schichten unterschiedlicher Arten und sind häufig dann besonders gut geeignet, wenn die Werkstoffplatte für ihren Einsatzzweck verschiedenen Anforderungen gerecht werden muss.
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Die genannten Holzwerkstoffplatten werden also aus Holzpartikeln (Spänen, Langspänen oder Fasern) unterschiedlicher Form und Größe hergestellt, wobei die Holzpartikel durch Stimmulierung eigener Adhäsionsmechanismen und Zugabe von Klebstoffen (i.d.R. eines Leimes) im sogenannten Pressenteil unter Einwirkung von Druck und Temperatur verbunden werden.
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In jüngerer Zeit ist man bestrebt neben den zum Nachwachsen viele Jahre benötigenden Holzwerkstoffen auch Einjahrespflanzen, insbesondere grasartige Pflanzen, zur Produktion von Werkstoffplatten zu benutzen. Diese Einjahrespflanzen haben den großen Vorteil des schnellen Wachstums. Da Einjahrespflanzen nicht verrinden, bilden ihre Ernteprodukte produktionstechnisch betrachtet zunächst einen homogenes Rohmaterial, dessen Fasern für die Werkstoffplattenproduktion durch einen Aufspleißungsprozess gewonnen werden können. So sind aus dem Stand der Technik auch ein- oder mehrschichtig aufgebautete Werkstoffplatten bekannt, deren einzelne Schichten aus Einjahrespflanzen bestehen.
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Allerdings gestaltet sich die Verarbeitung von Einjahrespflanzen deutlich komplizierter als die auf Holzpartikeln basierenden Werkstoffplatten. So bildet die hohe Ausscheidung von im Herstellungsprozess abrasiv auf den Anlagenbau wirkender Silikate ein großes Hemmnis.
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Zudem unterscheiden sich insbesondere auch die mechanischen Eigenschaften von aus Einjahrespflanzen hergestellten Partikeln basierenden Platten(-schichten) zu denjenigen aus auf Holzpartikeln basierenden Pendants.
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Diese Probleme bremsen die Entwicklung des Werkstoffplatteneinsatzes in Wachstumsmärkten stark und verlangsamen somit auch insgesamt das wirtschaftliche Wachstum in dem betreffenden Markt. Andererseits sind, gerade in asiatischen Ländern große Wälder mit einer ausreichenden Häufigkeit alter Baumbestände oft nicht überall für eine wirtschaftliche Produktion nach bisherigen Maßstäben in ausreichendem Maß vorhanden.
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Zwar ist beispielsweise aus der
DE 10 2006 032 947 A1 ein Verfahren zur ressourcenschonenden Leimauftragung auf Span- oder Fasermaterial bekannt, das aber nicht die ressourcenschonende Nutzung des zur Verfügung stehenden Gesamt-Pflanzenmaterials beachtet. Dagegen kennt der Fachmann aus der
DE 21 35 930 A in Verfahren bei dem so genannte Holzabfälle zunächst zu einem massiven Block verpresst und anschließend der im Pressprozess stark übertrocknete Block zur Spangewinnung zerspant wird. Diesem Gedanken wiederum diametral gegenüber steht die Lehre der
DE 10 2008 047 168 A1 , deren Offenbarungsgehalt in der Lehre besteht, noch feuchtes Spanmaterial zu separieren.
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Demnach besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine alternative Möglichkeit zur wirtschaftlichen Werkstoffplattenproduktion aus Einjahrespflanzen unter Verwendung von Mehrjahrespflanzen bereit zu stellen.
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Bezogen auf ein Verfahren der eingangs genannten Art wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, dass das Rohmaterial wenigstens einen Anteil Schwachholz mit Durchmessern von unter 0,08 m umfasst und dass zur Zerkleinerung wenigstens dieses Anteils mindestens ein Messerwellenzerspaner Verwendung findet und dass Schritt c) vor Schritt b) durchgeführt wird.
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Die Erfinder haben nämlich erkannt, dass das bisher in der Werkstoffplattenproduktion wenigstens praktisch nicht zum Einsatz kommende Schwachholz hohe Vorteile bietet, wenn es richtig „aufgeschlüsselt“ wird und ferner unnötige Trocknungsarbeiten eingespart werden. Denn auch wenn die Fraktionierung im feuchten Zustand komplizierter ist, lohnt sich ein derartiges Verfahren wenigstens im ökologischen Sinn, da ca. 20% des hier üblicherweise notwendigen Energiebedarfs eingespart werden können.
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Im weitergebildeten Sinne der vorliegenden Schrift soll unter dem Begriff Schwachholz auch so genanntes Industrierestholz verstanden werden, auch wenn es sich in der Verarbeitung an sich um vollkommen anderes Material handelt und diese beiden Begriffe im üblichen Sinn nicht vergleichbar miteinander sind. Dennoch haben Versuche überraschender Weise ergeben, dass sich mit dem Verfahren nach dem unabhängigen Verfahrensanspruch insbesondere auch so genannte Schwarten, die im Sägewerk bei der Produktion von Langhölzern oder Brettern entstehen, mit ähnlich guten Resultaten verwendet werden können. Derartige Schwarten sind zum einen auch von geringem Durchmesser und weisen zum anderen ebenfalls einen hohen Rindenanteil auf, weshalb sie bisher als unwirtschaftlich für die Werkstoffproduktion gelten und lediglich thermisch verwertet werden.
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Wie für die Kategorisierung des Schwachholzes soll der Begriff Durchmesser auch bei derartigen „Schwarten“ nicht dahingehend verstanden werden, dass der das Schwachholz liefernde Baum oder Ast kreisrund ausgebildet sein muss. Vielmehr ist unter dem Begriff Durchmesser der Umfang des Schwachholzes oder der Schwarte geteilt durch π zu verstehen.
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Wird also zur Herstellung einer Werkstoffplatte, beispielsweise einer so genannten Hybridplatte, also einer Werkstoffplatte, die wenigstens zwei Schichten aufweist, die sich nach ihrem Schichttyp unterscheiden, einer hoher Anteil von Schwachholz für wenigstens eine der Schichten verwendet, dass in einem Messerwellenzerspaner aufgeschlossen ist, so können energie- und rohstoffsparend hochwertige Werkstoffplatten auf vergleichsweise engem Raum produziert werden.
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Es ist von Vorteil, wenn der Anteil wenigstens 8 %, bevorzugt wenigstens 12%, besonders bevorzugt wenigstens 18%, ganz besonders bevorzugt wenigstens 25% des Rohmaterials beträgt.
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Dabei ist es weiterhin bevorzugt, dass der Anteil wenigstens 30 %, bevorzugt wenigstens 50%, besonders bevorzugt wenigstens 55%, ganz besonders bevorzugt wenigstens 90% des Rohmaterials beträgt.
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Allerdings kann es fallweise auch bevorzugt sein, dass der Anteil höchstens 90 %, in anderen Fällen sogar nur höchstens 80% oder gar nur höchstens 70% beträgt.
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Durch eine hohe Nutzung von Schwachholz ergeben sich wirtschaftliche, ökologische und mechanische Vorteile, die bisher nicht erkannt wurden.
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Die Erfinder haben jedoch zusätzlich erkannt, dass der Vorteil des raschen Wachstums in der Anfangsphase des Wachstums einer Mehrjahrespflanze nutzbar ist, wenn man das im geernteten Schwachholz vorhandene Rohmaterial in hohen Anteilen nutzen kann. Zudem können sonst ungenutzte Äste Verwendung finden. Schwachholz ist überall auf der Welt schnell und kostengünstig verfügbar, weil es nach bisherigen Produktionsmaßstäben als Ausschuss gewertet wird und nicht, oder bestenfalls versehentlich in minimalen Spuren, in den Herstellungsprozess der Erzeugung einer Werkstoffplatte gelangt. Schwachholz wurde bisher allenfalls thermisch verwertet. Ein hoher Anteil richtig aufgeschlüsselten Schwachholzes kann nach Erkenntnis der Erfinder aber zu Werkstoffplatten von hoher Qualität führen. Dabei wird bei hohem Anteil von Schwachholz in der Werkstoffplatte die Umwelt besonders wenig belastet.
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Weiter ist es von Vorteil, wenn das Verfahren ferner den Schritt g) Reinigung einer zur Fraktionierung genutzten Fraktionierungseinheit, umfasst.
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Dadurch können ungeplante Produktionsstillstände vermieden werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn Schritt c) unter Verwendung eines Trommelsiebes und/oder eines Sternsiebes durchgeführt wird. Wenn die Fraktionierungseinrichtung also als Trommelsieb (oder Sternsieb) ausgebildet ist und zur Reinigung eine Bürste benutzt wird, die vorzugsweise ca. 55% bis 85% der Nutzlänge des Trommelsiebes aufweist. Durch die Nutzung einer solchen Bürste entfällt eine aufwendige Reinigung durch Wasserstrahlen, die zudem unnötig das Nutzgut wiederbefeuchten und damit die Prozesskosten und den Energiebedarf unnötig in die Höhe treiben. Zudem ergeben sich prozessbegünstigende, weiter unten beschriebene Möglichkeiten zur Vorteilsnutzung.
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Auch ist es bevorzugt, wenn Schritt d) und e) wenigstens zeitlich überlappend, insbesondere zeitgleich durchgeführt werden.
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Zeitlich überlappend bzw. zeitgleich bezieht sich dabei auf eine zeitlich überlappende bzw. zeitgleiche Bearbeitung desselben, sich im Herstellungsprozess möglicherweise kontinuierlich bewegenden Abschnitts der Matte bzw. der zu erzeugenden Werkstoffplatte.
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Die so erzielte Prozessoptimierung trägt zur kostengünstigen Herstellung der Werkstoffplatte bei.
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Fallweise kann es von großem Vorteil sein, wenn das Nutzgut wenigstens einer, der wenigstens einen Schicht Späne mit einer Länge zwischen 0,1 mm und 60,0 mm aufweist.
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Dies führt dazu, dass die Schicht dem sogenannten Span-Schichttyp unterfällt. Deratig ausgebildete Schichten sind sehr universell einsetzbar und erfüllen je nach Lage in der Werkstoffplatte unterschiedliche Aufgaben. Zudem lassen sich derartige Spanlängen völlig überraschender Weise recht gut aus Schwachholz erzeugen.
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Zusätzlich oder in anderen Fällen kann es von großem Vorteil sein, das Nutzgut wenigstens einer, der wenigstens einen Schicht Langspäne (Strands) mit einer Länge zwischen 60,0 mm und 185,0 mm aufweist.
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Dies führt dazu, dass die Schicht dem sogenannten OSB-Schichttyp unterfällt. Deratig ausgebildete Schichten sind insbesondere zur Steigerung der mechanischen Belastbarkeit einer Werkstoffplatte einsetzbar und in diesem Hinblick als Deckschicht am wirkungsvollsten. Als Kernschicht tragen sie dagegen dazu bei, ausreichend belastbare Werkstoffplatten preiswert bereitstellen zu können. Zudem lassen sich derartige Spanlängen völlig überraschender Weise recht gut aus Schwachholz erzeugen.
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Von besonderem Vorteil ist es, wenn der Messerwellenzerspaner, wenigstens anteilig Späne mit einer Dicke (Stärke) von 0,1 mm bis 0,8 mm, vorzugsweise 0,15 mm bis 0,55 mm erzeugt und diese Späne als Nutzgut für wenigstens eine der wenigstens einen Schicht verwendet werden.
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Dabei soll mit Vorteil der Anteil der Späne, die in diesem Bereich liegen, wenigstens 40%, bevorzugt wenigstens 50%, besonders bevorzugt wenigstens 65 %, ganz besonders bevorzugt wenigstens 75% betragen.
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Derartig ausgebildete Späne sind extrem gut stapelbar in den einzelnen Schichten. In Folge dessen werden ungewollte Lunker in der entstehenden Schicht und damit auch in der entstehenden Werkstoffplatte vermieden. In weiterer Folge können hohe Schraubenauszugskräfte erreicht werden, die insbesondere bei Wohnungsbau und dort ganz insbesondere beim Wohnungsinnenausbau eine bedeutende Rolle spielen. So haben Versuche gezeigt, dass überraschender Weise Schraubenauszugskräfte von 1300 N, 1500 N oder sogar über 1800 N auch bei schmalen Werkstoffplatten erreicht werden können.
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Dies ist umso überraschender, wenn man bedenkt, dass diese Werte Rohstoffschonend und Energiearm aus Schwachholz hergestellt werden, dessen Einsatz bislang stets in der Werkstoffplattenproduktion vermieden wurde. Bisherige Anlagen weisen meist bereits am Materiallager, spätestens aber im Zuführbereich aufwendige Aussortiermechanismen auf.
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Es ist von Vorteil, wenn als Rohmaterial auch nicht entrindetes Holz, insbesondere nicht entrindetes Schwachholz verwendet wird.
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Insbesondere wirtschaftlich von großem Vorteil ist es, wenn der Aufwand für die Entrindung entfallen kann. Zudem wird das Rohmaterial besser ausgenutzt, da auch die Rinde einen Wachstumsanteil der Mehrjahrespflanze ausmacht. Überraschender Weise hat sich in Versuchen sogar gezeigt, dass durch die Verwendung wenigstens eines Teils der Rinde die mechanischen Werte der Werkstoffplatte verbessert werden können, insbesondere wenn die Rinde durch einen Wesserwellenzerspaner aufgespalten bzw. fraktioniert ist. Der Anteil sollte dann bevorzugt zwischen 2,5% und 35% , insbesondere von 7,5% bis 25 %, ganz insbesondere von 8,5% bis 20 % von Rinde, insbesondere von Grindeln, aufweisen.
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Vorteilhafterweise wird zumindest ein Teil des Feinguts als eine Deckschichtbeigabe genutzt.
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Dies erhöht abermals die wirtschaftliche Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Rohmaterials und kann dazu dienen, eine besonders feine Deckschichtoberfläche zu erzeugen, die beispielsweise ohne oder nur mit verringertem, teurem und energieaufwendigem Schleifprozess, lackierbar ist.
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Mit weiterem Vorteil wird zumindest ein Teil des Grobguts und/oder ein verbliebener Rindenanteil, insbesondere Grindeln, als eine Kernschichtbeigabe genutzt.
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Unter Grindeln versteht man einen mechanisch aufgespaltenen Rindenanteil.
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Auf diese Weise wird der ökologische Nutzungsgrad des Rohmaterials deutlich erhöht. Überraschender Weise können zudem auch ökonomische Vorteile erzielt werden. Zwar ist die Rinde oder deren Anteile nur schlecht verarbeitbar, durch deren Aufspaltung im Messerwellenzerspaner und insbesondere bei Erzeugung von schmalen Span- bzw. Partikelstärken von unter 0,85 mm, insbesondere von maximal 0,55 mm sind diese gut schichtbar und tragen auf Grund ihrer hohen Härte zur Steigerung der mechanischen Belastbarkeit der zu erzeugenden Werkstoffplatte bei.
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Auch ist es von großem Vorteil, wenn zur Ausbildung wenigstens einer, von wenigstens einer und einer weiteren, Schicht wenigstens anteilig ein Nutzgut verwendet wird, das aus einem, aus einer Einjahrespflanze gewonnenem, Rohmaterial hergestellt ist.
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Auf diese Weise können wirtschaftliche Synergieeffekte genutzt werden, da beispielsweise die Belastung der Anlage bei der Verwendung nur einen kleinen Teils von aus Einjahrespflanzen erzeugten Nutzgutes deutlich geringer ausfällt.
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Fallweise kann es bevorzugt sein, dass die Kernschicht als OSB-Schichttyp ausgebildet ist.
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OSB-Schichttypen sind dazu geeignet besonders hohe Beiträge zur Erreichung hoher Biegesteifigkeitswerte von Werkstoffplatten beizutragen.
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In anderen Fällen kann es bevorzugt sein, dass die Kernschicht als MDF- oder HDF-Schichttyp ausgebildet ist.
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Auch MDF- und insbesondere HDF-Schichttypen sind zur Ausbildung hoher Biegesteifigkeiten geeignet und weisen zudem den Vorteil auf, dass sie als Trägermaterial für hochfeste und dauerhaft belastbare Schraubverbindungen geeignet sind.
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In wieder anderen Fällen kann es bevorzugt sein, dass die Kernschicht als Span-Schichttyp ausgebildet ist.
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Werkstoffplatten mit als Span-Schichttyp ausgebildeten Kernen sind besonders universell einsetzbar. Zudem kann bei abgestimmter Ausbildung der Decklagen und/oder vorgesehener Zwischenlagen eine besonders spannungsarme Werkstoffplatte erzeugt werden, deren Belastungspotential in hohem Maß von außen auf die Werkstoffplatte angreifenden Belastungen entgegensteht.
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Ergänzend zu einem der zuvor genannten Fälle kann es ferner bevorzugt sein, dass wenigstens eine Deckschicht als OSB-Schichttyp ausgebildet ist.
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OSB-Schichttypen sind, wie bereits erwähnt, dazu geeignet besonders hohe Beiträge zur Erreichung hoher Biegesteifigkeitswerte von Werkstoffplatten beizutragen.
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Bei einer Deckschicht, die Partikel umfasst, die wenigstens vorwiegend aus Mehrjahrespflanzen gewonnen sind, kann ein OSB-Schichttyp durch ein Gelege von sogenannten Strands oder Maxispänen entstehen, die häufig auch Flach- oder Grobspäne genannt werden. Derartige Strands weisen eine mittlere Länge von mehr als 40 mm, vorzugsweise mehr als 80 mm, z.B. 100 mm bis 300 mm üblicherweise aber 60 mm bis 185 mm auf, wobei die angegebenen Längenvarianzen nicht innerhalb einer Werkstoffplatte auftauchen müssen, sondern zweckbezogen innerhalb dieser Grenzen in engeren Toleranzen.
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Die mittlere Dicke beträgt nun zwischen 0,1 mm, z.B. 0,8 mm, wobei auch hier die angegebenen Dickenvarianzen nicht innerhalb einer Werkstoffplatte ausgeschöpft sein müssen.
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Da die Gestaltung der äußeren Deckschichten in besonderem Maß auf die Belastbarkeit der Werkstoffplatte Einfluss nimmt, sind durch die Ausbildung der Deckschichten als OSB-Schichttyp Werkstoffplatten mit besonders hohen Festigkeitswerten, insbesondere mit besonders hoher Biegesteifigkeit, herstellbar.
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Auch kann es bevorzugt sein, dass wenigstens eine Deckschicht als MDF- oder HDF-Schichttyp ausgebildet ist.
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Derartige Schichten sind besonders gut bearbeitbar. So bilden MDF- und HDF-Schichten bei mechanischer Bearbeitung besonders saubere Schnittkanten aus und sind zudem durch ihre glatte Oberfläche besonders gut mit Folien zu beschichten oder zu lackieren.
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In anderen Fällen kann es wiederum bevorzugt sein, dass wenigstens eine Deckschicht als Span-Schichttyp ausgebildet ist.
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Werkstoffplatten mit als Span-Schichttyp ausgebildeten Deckschichten sind besonders universell einsetzbar. Zudem kann bei abgestimmter Ausbildung der Decklagen und/oder vorgesehener Zwischenlagen eine besonders spannungsarme Werkstoffplatte erzeugt werden, deren Belastungspotential in hohem Maß von außen auf die Werkstoffplatte angreifenden Belastungen entgegensteht.
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Aus dem Schwachholz einer Mehrjahrespflanzen gewonnene, als Späne ausgebildete Partikel, können dabei bevorzugt Siebdurchgangsmaße zwischen 0,1 mm und etwa 60 mm, insbesondere zwischen 1,0 mm und 45 mm, aufweisen. Auch hier gilt, dass die Varianz der (mittleren) Längen innerhalb einer Werkstoffplatte nicht ausgeschöpft sein müssen. Ferner gilt, wie auch bei den Längspänen, dass die Länge bzw. der Längenbereich der Späne von Schicht zu Schicht unterschiedlich ausfallen kann und sogar innerhalb von ein und derselben Schicht von einem Randbereich zum anderen oder von den Randbereichen zur Mitte unterschiedlich sein kann.
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Ferner kann es bevorzugt sein, dass die Kernschicht und die sie umgebenden Deckschichten und gegebenenfalls vorgesehene, die Werkstoffplatte ergänzende Zwischenschichten jeweils aus einem einheitlichen Schichttyp gebildet sind.
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Derartige Werkstoffplatten sind besonders homogen. Zudem benötigen sie im Anlagebau keinen aufwendigen Upstream, da die Partikel für die unterschiedlichen Schichten im Wesentlichen nach gleicher Art und Weise erzeugbar und bearbeitbar sind. Aus diesem Grund sie derartige Werkstoffplatten wirtschaftlich günstig herstellbar.
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Von ganz besonderem Vorteil ist es, wenn die Werkstoffplatte wenigstens zwei unterschiedliche Schichttypen umfasst.
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Derartige Werkstoffplatten bieten die Möglichkeiten vielschichtigen Anforderungsprofilen besonders gut gerecht werden können. Dabei können insbesondere der Kern und die Deckschichten gleichzeitig in mehreren der oben erläuterten Freiheitsgrade speziell auf die Erfüllung der ihnen zugedachten Aufgaben abgestimmt sein.
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Die Werkstoffplatte kann schließlich mit Zwischenschichten und/oder zusätzlichen Deckschichten beispielsweise auch 5- oder 7-schichtig ausgebildet sein. Zudem kann die Werkstoffplatte durch Veredelungsschichten, insbesondere Echtholzlaminatschichten oder Kunststoffschichten ergänzt sein.
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Bezogen auf eine Vorrichtung der eingangs genannten Art wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, dass die Zuführeinrichtung zur Aufnahme und zum Transport von wenigstens einen Anteil Schwachholz mit Durchmessern von unter 0,08 m ausgelegt ist und dass die Einrichtung zur Zerkleinerung des Rohmaterials in Feingut, Nutzgut und Grobgut zur Zerkleinerung wenigstens dieses Anteils mindestens ein Messerwellenzerspaner umfasst.
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Die Erfinder haben nämlich erkannt, dass das bisher in der Werkstoffplattenproduktion wenigstens praktisch nicht zum Einsatz kommende Schwachholz hohe Vorteile bietet, wenn es richtig „aufgeschlüsselt“ wird.
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Dabei ist es von großem Vorteil, wenn die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildet ist.
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Bezogen auf eine Werkstoffplatte die wenigstens eine Schicht aufweist, wobei wenigstens eine der wenigstens einen Schicht ein Nutzgut umfasst, dass aus einem, aus einer Mehrjahrespflanze gewonnenem, Rohmaterial hergestellt ist, wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, dass das Rohmaterial wenigstens einen Anteil von wenigstens 8 %, bevorzugt wenigstens 12%, besonders bevorzugt wenigstens 18%, ganz besonders bevorzugt wenigstens 25% Schwachholz mit Durchmessern von unter 0,08 m umfasst.
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Die sich daraus ergebenden Vorteile kann der Fachmann wenigstens sinngemäß dem Inhalt der Schrift entnehmen.
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Die den Anteil bildenden Späne oder Langspäne können dabei strukturelle Merkmale von durch einen Messerwellenzerspaner ergestellten Spänen oder Langspänen aufweisen. Diese Merkmale können durch den weiteren Verarbeitungsprozess teilweise schwerer nachvollziehbar sein. Es ist jedoch ausreichend, wenn an einzelnen Spänen, bspw. an 5 Spänen pro Quadratmeter Werkstoffplattenfläche derartige strukturelle Merkmale im Labor nachweisbar sind.
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Insbesondere wirtschaftlich von großem Vorteil ist es, wenn die Werkstoffplatte eine Kernschicht und wenigstens eine erste Deckschicht und eine zweite Deckschicht umfasst, wobei die beiden Deckschichten die Kernschicht flankieren und wobei die Kernschicht einen Anteil zwischen 2,5% und 35%, insbesondere von 7,5% bis 25 %, ganz insbesondere von 8,5% bis 20 % von Rinde, insbesondere von Grindeln, aufweist.
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Auch ist es von Vorteil, wenn die Werkstoffplatte durch Herstellung nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 vorteilhaft weiterentwickelt ist.
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Die sich daraus ergebenden Vorteile wurden bereits -zumindest sinngemäß - beschrieben uns sollen hier nicht wiederholt werden.
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Von großem Vorteil ist es, wenn die Werkstoffplatte für den Wohnungsbau und insbesondere den Wohnungsinnenausbau verwendet wird.
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Hierbei ergeben sich besonders große wirtschaftliche Vorteile und der Bedarf rascher Verfügbarkeit von Werkstoffplatten aus rasch nachwachsenden Rohstoffen ist hier besonders hoch. Zudem können Werkstoffplatten, die aus aus Einjahresplanzen gewonnenen Rohstoffen basierten Spänen, Langspänen und/oder Fasern hergestellt sind, diesen speziellen Anforderungen häufig nicht gerecht werden können.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer, lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
- 1: Ablaufschema
- 2 Ablaufschema
- 3: Werkstoffplatte
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Anhand der Figuren soll beispielhaft das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Werkstoffplatte 10, sowie die (Holz-)Werkstoffplatte 10 selbst und eine zu ihrer Herstellung geeignete Vorrichtung respektive Anlage 100 erläutert werden:
- In der 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung durch ein beispielhaftes Ablaufschema des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens für Werkstoffplatten 10 dargestellt. Dabei sind die für den Prozess wesentlichen Anlagenbestandteile in sieben Kästchen dargestellt. Für die meisten Fälle ist auch die dargestellte Reihenfolge diejenige, die Verfahren bei der Verwendung der Einrichtungen bzw. Aggregate oder Vorrichtungs- bzw. Anlagenbestandteile eingehalten wird. Einzelne Änderungen in der Reihenfolge und/oder die Hinzunahme weiterer Einrichtungen / -bestandteile sind aber möglich und sollen den Erfindungsgedanken nicht einschränken.
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Die als Messerwellenzerspaner 1 ausgebildete Einrichtung zur Zerkleinerung ist ein wichtiger Bestandteil der Vorrichtung /Anlage 100, der im Gegensatz zu den ansonsten verwendeten Hackern und mehreren Messerringzerspanern für ein deutlich preiswerteres Herstellverfahren sorgt. Ein solcher Messerwellenzerspaner 1 kann durchaus einen Anteil von 30 bis 100 % des zerkleinerten Rohmaterials 14 für die Werkstoffplatte 10 bereitstellen. Zusätzlich wird das Herstellverfahren preiswerter, da im Messerwellenzerspaner 1 entrindetes oder nichtentrindetes Schwachholz 8 mit Durchmessern unter 0,08 m Verwendung finden kann. Der Anteil A von Schwachholz 8 an der neuen Werkstoffplatte kann wenigstens 8%, vorteilhafterweise aber wenigstens 12%, 18%, oder 25% ganz bevorzugt aber sogar 30%, vorzugsweise wenigstens 50% wenigstens einer der wenigstens einen zur Werkstoffplattenherstellung zu erzeugenden Schicht 15, 16, 17 betragen.
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Als weiteres wichtige Einrichtung im Herstellprozess der Werkstoffplatte 10 ist ein Trommelsieb 2 als Fraktionierungseinheit 18 vorgesehen. Dieses ist wesentlich energieeffizienter einzusetzen als beispielsweise Schwingsiebe. Das Trommelsieb 2 ist in der Lage, die erzeugten Güter direkt zu fraktionieren in Feingut 12, Nutzgut 11 und Grobgut 13. Das Nutzgut 11 umfasst diejenigen Späne oder Langspäne, die für die Erzeugung der jeweiligen Schicht 15, 16, 17 oder der gesamten Werkstoffplatte 10 als Sollgut vorgesehen sind. Diese können noch einmal in Späne oder Langspäne für die Kernschicht und in die Späne oder Langspäne für die Deckschichten separiert werden, wobei sich die Späne oder Langspäne innerhalb der festgelegten Grenzen von Schicht zu Schicht oder auch innerhalb einer Schicht unterscheiden können. So kann es beispielsweise gewollt sin, dass eine Kernschicht aus Spänen mit einer Länge zwischen 30 mm und 35 mm gebildet ist, während die sie umgebenden Deckschichten aus kürzeren Spänen gebildet sind. Unter Umständen kann beispielsweise wenigstens einer Deckschicht auch noch Feingut zugemischt werden, um die Oberfläche besonders glatt zu machen.
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Da das Verfahren und die daraus erzeugten Werkstoffplatten im Wesentlichen dazu dienen sollen, eine Alternative zu auf der Nutzung schnell wachsender Einjahrespflanzen gewonnener Rohmaterialien bereit zu stellen, kann zudem vorteilhafter weise das Schwachholz 8 unentrindet über die Zuführeinrichtung 22 der als Messerwellenzerspaner 1 ausgebildete Einrichtung zur Zerkleinerung zugeführt werden. Das dann in den Herstellungprozess einfließende Rindenmaterial, dass nach Zerkleinerung in Form so genannter Grindeln 23, vorliegt kann über das Trommelsieb separiert werden und in vorher bestimmter Form, also insbesondere in einem vorher bestimmten Anteilsbereich B insbesondere der Kernschicht zugeführt werden. Somit steigt der ökologische und ökonomische Nutzen der Werkstoffplatte abermals deutlich.
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Ein Teil des Nutzgutes 11 und des Feingutes 12 vorzugsweise in einer Hammermühle 3 aufbereitet werden. Ganz generell gilt für das Ablaufschema, dass zwischen den einzelnen für die Erfindung wichtigen Stationen noch weitere Vorrichtungs- oder Anlagenteile angeordnet sein können. Beispielsweise sind Bunker oder Speicher, Luftaufbereitungen oder ähnliche Einrichtungen nicht dargestellt.
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Die Späne oder Langspäne, sowie möglicherweise vorgesehenes Fasermaterial werden dann in einem oder mehreren handelsüblichen Trocknern 4, beispielsweise jeweils einem für eine bestimmte Größe oder Streuschicht geeignetem Maß, getrocknet. Anschließend kann das Streugut aus Bunkern oder Speichern einer ebenfalls bekannten Beleimungseinrichtung 5 zugeführt werden. Wie üblich werden die Späne dort in einem Fallschacht oder einer Trommel oder einer Blow-Line mit Bindemitteln besprüht, um im späteren Pressvorgang fest verbunden werden zu können.
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Das entsprechende Nutzgut 11, für die einzeln Schichten 15, 16, 17 wird in unterschiedliche Größen separiert, einer Streustation 6 einzelnen Streuköpfen zugeführt, die das Nutzgut 11 und ggf. vorgesehene Anteile von Feingut 12 und/oder Anteile B von Grindeln gleichmäßig und der zu erzeugenden Schicht entsprechend, gegebenenfalls in Form einer festgelegten Orientierung, verteilt auf ein Streuband streuen und so eine Streugutmatte 9 bilden. Diese Streugutmatte 9 wird anschließend in die kontinuierliche Presse 7 verbracht und dort unter Druck und höherer Temperatur verpresst. Eine solche kontinuierliche Presse 7 wird bei der Anmelderin unter dem Namen ContiRoll vertrieben.
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Dadurch dass der Messerwellenzerspaner 1 sehr dünne (Dicke von 0,1 bis 0,8 mm) und nicht so schmale Späne wie eine Messerringzerspaner herstellt, kann man mit dem Verfahren durch eine geeignete Beleimung und Verpressung die Schraubenauszugsfestigkeit nach EN 320 deutlich steigern und Werte von über 1300 N erreichen.
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2 zeigt ein zweites Ablaufschema, das für sich gestellt sein kann, das aber ebenso in sinnvoller Weise mit dem Ablaufschema aus 1 verbindbar ist.
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Zumindest ein Teil des Nutzgutes 11 wird in 2 in einem Heißluftsichter 3' vorgewärmt und gleichzeitig von Grobgut befreit, bevor das Gut in den Trommeltrockner geleitet wird. Ein Heißluftsichter bietet neu erkannte Vorteile bei der Behandlung von Langspänen. Sollen in der Anlage 100 Hybridplatten mit wenigstens einer Schicht nach dem Span-Schichttyp und wenigstens einer Schicht nach dem OSB-Schichttyp hergestellt werden wäre es beispielsweise im Sinne der vorliegenden Schrift sinnvoll, das Ablaufschema dahin gehend anzupassen, dass in Kästchen 3 eine Hammermühle 3 und ein Heißluftsichter 3' paralell zu einander angeordnet sind.
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3 zeigt eine, in einem Verfahren zur Herstellung einer Werkstoffplatte, gemäß dem Ablaufschema nach 1 hergestellten Werkstoffplatte 10, die in Form einer Hybridplatte ausgebildet ist. Die Werkstoffplatte weist eine Kernschicht 15 und einer erste Deckschicht 16 und eine zweite Deckschicht 17 auf. Alle drei Schichten basieren auf, aus einer Mehrjahrespflanze erzeugtem, Rohmaterial. Der Anteil A wenigstens einer Schicht, im Beispiel sogar aller drei einzelnen Schichten, des jeweiligen aus Schwachholz 8 erzeugten Nutzgutes liegen oberhalb von 30%. Der Gesamtanteil des aus Schwachholz 8 erzeugten Nutzgutes des Werkstoffplatte liegt sogar bei etwa 35% ... 40%, in anderen Fällen sogar bei 100% oder wenigstens annähernd 100 %.
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Die abgebildete Werkstoffplatte 10 weist eine Kernschicht, die im OSB-Schichttyp ausgebildet ist auf, während beide Deckschichten im Spanschichttyp aufgebaut sind. Die Kernschicht beansprucht aus Stabilitätsgründen etwa 80% des Gesamtvolumens der Werkstoffplatte 10, während die beiden Deckschichten 16 und 17 jeweils etwa 10% des Gesamtvolumens beanspruchen. Die Deckschichten weisen dabei Späne mit einer Länge zwischen 0,1 mm bis maximal 59,9 mm auf, während die Kernschicht Langspäne mit einer Länge zwischen 60,1 mm und 185 mm aufweist. Alle Späne weisen jedoch eine besonders geringe Stärke zwischen 0,1 mm und 0,8 mm, insbesondere zwischen 0,15 mm und 0,55 mm auf und sind damit in ihrer jeweiligen Schicht dicht stapelbar und damit in der dargestellten fertigen Werkstoffplatte 10 dicht anliegend ausgebildet. Somit weist die Werkstoffplatte trotz Nutzung eines hohen Anteils A von aus Schwachholz erzeugten Rohmaterials besonders gute mechanische Werte auf.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Messerwellenzerspaner
- 2
- Trommelsieb
- 3
- Hammermühle
- 3'
- Heißluftsichter
- 4
- Einrichtung zur Trocknung / Trockner
- 5
- Einrichtung zur Beleimung / Beleimungseinrichtung
- 6
- Einrichtung zur Streuung / Streustation mit Streuköpfen
- 7
- Einrichtung zum Verpressen / Kontinuierlich arbeitende Presse
- 8
- Schwachholz
- 9
- Matte (Streugutmatte)
- 10
- Werkstoffplatte
- 11
- Nutzgut
- 11'
- Nutzgut aus Einjahrespflanze
- 12
- Feingut
- 13
- Grobgut
- 14
- Rohmaterial
- 14'
- Rohmaterial aus Einjahrespflanze
- 15
- Kernschicht
- 16
- Erste Deckschicht
- 17
- Zweite Deckschicht
- 18
- Fraktionierungseinheit
- 19
- Sternsieb
- 20
- Rindenanteil (Grindeln)
- 21
- Einrichtung zur Zerkleinerung
- 22
- Zuführeinrichtung
- 23
- Rinde, insbesondere Grindeln
- 100
- Vorrichtung /Anlage
- A
- Anteil
- B
- Anteil Rinde / Anteil Grindeln
- X
- Raumrichtung, Längsrichtung
- Y
- Raumrichtung, Querrichtung
- Z
- Höhenrichtung