DE19632998B4

DE19632998B4 - Verfahren zur Herstellung von Komposit-Balken aus Holzstrands mit holznahen Quellwerten

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Publication number: DE19632998B4
Application number: DE1996132998
Authority: DE
Original assignee: Siempelkamp Maschinen und Anlagenbau GmbH and Co KG
Current assignee: Siempelkamp Maschinen und Anlagenbau GmbH and Co KG
Priority date: 1996-08-16
Filing date: 1996-08-16
Publication date: 2005-07-28
Anticipated expiration: 2016-08-17
Also published as: DE19632998A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Komposit-Balken aus Holzstrands mit holznahen Quellwerten mit den Merkmalen:
1.1) es werden in Holzfaserrichtung verlaufende Holzstrands verwendet, die eine Länge von 100 bis 400 mm, eine Breite von bis zu 60 mm und eine Dicke von 1 bis 6 mm aufweisen,
1.2) die Holzstrands besitzen eine Feuchte von etwa 2 Masse% oder werden auf diese Feuchte eingestellt,
1.3) die Holzstrands werden mit einem Beleimapparat beleimt, und zwar mit einem Leim/Holzstrand-Verhältnis von 1:10 bis 1:30
1.4) die beleimten Holzstrands werden mit einer die Holzstrands orientierenden Streumaschine auf einem Transportband zu einer Holzstrandmatte definierter, auf die Dicke der herzustellenden Komposit-Balken abgestimmter Mattenhöhe gestreut, in welcher Holzstrandmatte die Holzstrands einander überlappend und hauptsächlich in Transportrichtung des Transportbandes orientiert angeordnet sind,
1.5) die vorgewärmte Holzstrandmatte wird in eine Presse mit beheizten Pressenplatten eingeführt und dort unter Anwendung von Druck und Wärme zu einem Plattenbalken verpresst,...

Description

Holzstrands mit holznahen Quellwerten. Komposit-Balken sind Balken aus besonderen Holzwerkstoffen, nämlich OSB-Produkte. OSB steht für oriented strand board. Die OSB-Technologie ist eine verhältnismäßig junge Technologie (vgl. Holz als Roh- und Werkstoff 45 (1987) 405-410). Der Begriff Quellwert ist zum Beispiel definiert in Kollmann "Technologie des Holzes". Komposit-Balken, die den Anforderungen der modernen Bautechnik genügen sollen, müssen dem gewachsenen Holz (auch Vollholz genannt) nahe Quellwerte, kurz holznahe Quellwerte, aufweisen. Die Quellwerte von Balken aus gewachsenem Holz liegen im Bereich von 3 bis 7 % (Radialquellwerte).

Verfahren zur Herstellung von Komposit-Balken sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Nach Maßgabe der OSB-Technologie werden balkendicke Platten gefertigt und diese werden zu Balken aufgetrennt. Das Leim/Holz-Verhältnis liegt bei 1:17. Die erreichten Quellwerte sind verbesserungsbedürftig.

Aus einer älteren, nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung DE 195 44 866 A1 ist eine Vorrichtung zum Streuen von Spänen, insbesondere von Langspänen, im Zuge der Herstellung von spanorientierten Spanplatten und ähnlichen Holzwerkstoffplatten bekannt, wobei diese Vorrichtung eine Mehrzahl von parallel und vertikal nebeneinander stationär angeordneten, langgestreckten schachtbildenden Wandelementen und diesen zugeordneten, langgestreckten Orientierungselementen aufweist. Die Orientierungselemente sind an einen Antrieb für eine periodische Bewegung angeschlossen. In diesem Zusammenhang wird auch beschrieben, dass OSB-Strands eine gleichsam leistenförmige Struktur mit zum Beispiel einer Länge von 100 bis 350 mm, einer Breite von 5 bis 60 mm und eine Dicke von 1,5 bis 6 mm aufweisen können.

Außerdem kennt man ein Verfahren zur Herstellung von Strands aus Rundholz, die der Fertigung von Holzerzeugnissen, zum Beispiel Platten oder Brettern, dienen können. Die Strands weisen in Faserrichtung eine Länge zwischen 200 und 350 mm sowieso quer zur Faserrichtung eine Breite und Dicke zwischen 1 und 15 mm auf (vgl. DE 195 04 030 C1 ).

Ferner ist ein mehrschichtiges OSB-Produkt sowie ein Verfahren zur Herstellung dieses Produktes bekannt, wobei die einzelnen Schichten des Produktes sich insbesondere in unterschiedlicher Orientierung der Strands auszeichnen. Allerdings werden verhältnismäßig kleine Strands verwendet, die eine Länge von etwa 7,5 cm und ein Breite von durchschnittlich 2,5 cm aufweisen. Der Feuchtigkeitsgehalt der Strands kann auf einen Wert zwischen 1 und 15 % eingestellt werden, wobei in einem Ausführungsbeispiel eine Feuchtigkeit von 3 % beschrieben wird. Die Leimmenge beträgt hinsichtlich des Gewichtes in etwa 2 bis 10 % des Strandgewichtes. Die fertige Pressgutmatte wird in einer hydraulische Presse unter Anwendung von Hitze und Druck verpresst (vgl. US 5 525 3 A ).

Die US 4 751 131 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Platten aus Holzstrands, wobei Strands in einer Länge von 200 mm, einer maximalen Dicke von 4 mm und einer Breite von zumindest 6 mm verwendet werden. Dabei werden Strands mit einer verhältnismäßig hohen Feuchtigkeit von 10 verwendet.

Aus der US 4 681 146 ist ein Verfahren zur Herstellung von Holzstrands aus Baumstämmen vorgegebener Länge in einer speziellen Verarbeitungsmaschine bekannt. Schließlich wird in der US 4 061 819 ein Holzprodukt aus Holzstrands beschrieben, wobei die Strands eine Länge von zumindest 300 mm aufweisen sowie eine Bereite zwischen 1,3 und 6,3 mm und eine Dicke zwischen 1,3 und 12,7 mm. Die Strands werden Seite an Seite, parallel zueinander und unter Verwendung von Leim angeordnet und anschließend verpresst.

Der Erfindung liegt das technische Problem zu Grunde, Komposit-Balken aus Holzstrands herzustellen, die sehr holznahe Quellwerte aufweisen. Der Begriff "holznahe Quellwerte" wird am Ende der Beschreibung definiert.

Zur Lösung dieses technischen Problems ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Komposit-Balken aus Holzstrands mit holznahen Quellwerten mit den Merkmalen:

1.1) Es werden in Holzfaserrichtung verlaufende Holzstrands verwendet, die eine Länge von 100 bis 400 mm, eine Breite von bis zu 60 mm und eine Dicke von 1 bis 6 mm aufweisen,
1.2) die Holstrands besitzen eine Feuchte von etwa 2 Masse% oder werden auf diese Feuchte eingestellt,
1.3) die Holzstrands mit der angegebenen Feuchte werden mit einem in der OSB-Technologie üblichen Beleimapparate beleimt, und zwar mit einem in der OSB-Technologie üblichen Leim, Leim/Holzstrands-Verhältnis von 1:10 bis 1:30
1.4) die beleimten Holzstrands werden mit einer die Holzstrands orientierenden Streumaschine auf einem Transportband zu einer Holzstrandmatte definierter, auf die Dicke der herzustellenden Komposit-Balken oder Plattenbalken abgestimmter Mattenhöhe gestreut, in welcher Holzstrandmatte die Holzstrands einander überlappend und hauptsächlich in Transportrichtung des Transportbandes orientiert angeordnet sind,
1.5) die Holzstrands in der Holzstrandmatte werden vor der Verpressung und/oder bei der Verpressung erweicht und in einer Presse mit beheizten Pressenplatten unter Anwendung von Druck und Wärme zu einem Plattenbalken verpresst,

wobei die Holzstrands in der Holzstrandmatte vor der Verpressung und/oder bei der Verpressung erweicht werden,
wobei die Verpressung in einer Taktpresse oder in einer kontinuierlichen Presse durchgeführt wird und der Plattenbalken erforderlichenfalls nach dem Pressen in Komposit-Balken aufgetrennt wird,
und wobei die Erweichung der Holzstrands dadurch herbeigeführt wird, dass die Holzstrandmatte einem Dampfpressverfahren unterworfen wird oder dass die Holzstrandmatte mit einem wasserdampfhaltigen Fluid vorgewärmt wird. Gebräuchliche und bewährte Leime sind zum Beispiel Harnstoffharze, Phenolharze, Novolacke, Isocyanate und Mischharze, zum Beispiel MUPF (Anteile: Phenol, Melamin, Urea) oder PMF (Anteile: Phenol und Melamin).

Zur Optimierung wird zweckmäßigerweise nach Maßgabe der Patentansprüche 2 bis 4 verfahren. Die Erweichung der Holzstrands kann auf verschiedene Weise durchgeführt werden, zum Beispiel dadurch, dass die Holzstrandmatte nach einem Dampfpressverfahren verpresst wird. Nach einem anderen Vorschlag der Erfindung werden die Holzstrands in der Holzstrandmatte durch eine Vorwärmung der Holzstrandmatte mit Hilfe eines klimatisierten Fluids aus Luft und Wasserdampf, welches die Holzstrandmatte durchströmt, erweicht. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung wird diese Vorwärmung mit Hilfe eines klimatisierten Fluids durchgeführt, welches einen Wasserdampfgehalt von 40 bis 60 % und eine Temperatur von etwa 90°C aufweist, wobei die Behandlung mit dem Fluid so lange durchgeführt wird, bis die Holzstrandmatte in der Dickenmitte der Holzstrandmatte die Temperatur des Fluids aufweist. Geschieht dieses, so hat eine ausreichende Erwärmung der Holzstrands stattgefunden.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass zur Verbesserung der Quell- werte der fertigen Komposit-Balken die Holzstrands gegenüber dem Stand der Technik vergrößert werden müssen und schreibt dazu die geometrischen Parameter des Merkmals 1.1) vor. Mit der Vergrößerung der Holzstrands reduziert sich auch der Leimgehalt, so daß mit Leim/Holz-Verhältnissen entsprechend dem Merkmal 1.3) gearbeitet werden kann. Diese Reduzierung des Leimgehalts wirkt sich grundsätzlich vorteilhaft in bezug auf den Quellwert aus. Es besteht jedoch nach herrschender Lehre die Gefahr, daß bei der Weiterverarbeitung solcher Holzstrands zu Komposit-Balken in diesen gleichsam Lunker entstehen, die die Festigkeit und andere Qualitäten beeinträchtigen. Eine Lunkerbildung tritt jedoch überraschenderweise nicht auf, wenn die Holzstrands gemäß Merkmal 1.4) orientiert und außerdem nach dem Streuen zur Holzstrandmatte in dieser gemäß Merkmal 1.5) eine Erweichung der Holzstrands durchgeführt wird. Im Rahmen der Erfindung kann mit den verschiedensten Streumaschinen gearbeitet werden. Bewährt haben sich auf die OSB-Technologie eingestellte Scheibenstreuköpfe. Sie sind an sich bekannt. Es versteht sich, daß die Verpressung der Holzstrandmatte mit den erweichten Holzstrands mit einem ausreichenden Preßdruck erfolgt, der jedoch kaum höher liegt als üblich.
Die Quellwerte eines Balkens, der für den Einsatz im Holzbau bestimmt ist, sind als wichtige Qualitätsparameter anzusehen (vgl. Kollmann "Holzspanwerkstoffe", Springer Verlag, 1966, Abschnitt 6.3.2.2.). Das gilt für Balken für aus gewachsenem Holz und für solche aus Holzspanwerkstoffen. Die Quellwerte hängen von der Holzart ab und sind eine Funktion der Feuchtigkeit, die das Holz bzw. der Holzspanwerkstoff aufweisen. Bei Spanplatten aus Kiefer liegen die Quellwerte um einen differenzierenden Faktor von 2 bis 4 über den Quellwerten von gewachsener Kiefer, und zwar im Feuchtigkeitsbereich von etwa 3 % bis 20 %.
Holznahe Quellwerte der nach der Lehre der Erfindung hergestellten Komposit-Balken liegen in der Nähe der Quellwerte von geometrisch gleichen Balken aus gewachsenem Holz. Bei Kiefern liegt der differenzierende Faktor für diese Komposit-Balken, der oben mit 2 bis 4 angegeben wurde, z. B. aber nicht beschränkend im Bereich von 1,5. Das wird anhand einer Zeichnung erläutert.
Die einzige Figur zeigt ein Quellwert-Diagramm aus Kollmann 1.c., S. 545, Bild 6.9. Auf der Abszissenachse ist die Feuchtigkeit in Prozent angegeben, auf der Ordinatenachse die Dickenquellung in Prozent. Die dick ausgezogene obere Kurve entspricht dem Quellwert von Spanplatten. Die strichpunktierten Geraden geben die Quellwerte von gewachsener Kiefer an. Der schraffierte Bereich kennzeichnet die holzähnlichen Quellwerte der erfindungsgemäßen Komposit-Balken aus Kiefernspänen. Für andere Holzarten gelten ähnliche Diagramme und Zusammenhänge.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Komposit-Balken aus Holzstrands mit holznahen Quellwerten mit den Merkmalen: 1.1) es werden in Holzfaserrichtung verlaufende Holzstrands verwendet, die eine Länge von 100 bis 400 mm, eine Breite von bis zu 60 mm und eine Dicke von 1 bis 6 mm aufweisen, 1.2) die Holzstrands besitzen eine Feuchte von etwa 2 Masse% oder werden auf diese Feuchte eingestellt, 1.3) die Holzstrands werden mit einem Beleimapparat beleimt, und zwar mit einem Leim/Holzstrand-Verhältnis von 1:10 bis 1:30 1.4) die beleimten Holzstrands werden mit einer die Holzstrands orientierenden Streumaschine auf einem Transportband zu einer Holzstrandmatte definierter, auf die Dicke der herzustellenden Komposit-Balken abgestimmter Mattenhöhe gestreut, in welcher Holzstrandmatte die Holzstrands einander überlappend und hauptsächlich in Transportrichtung des Transportbandes orientiert angeordnet sind, 1.5) die vorgewärmte Holzstrandmatte wird in eine Presse mit beheizten Pressenplatten eingeführt und dort unter Anwendung von Druck und Wärme zu einem Plattenbalken verpresst, wobei die Holzstrands in der Holzstrandmatte vor der Verpressung und/oder bei der Verpressung erweicht werden, wobei die Verpressung in einer Taktpresse oder in einer kontinuierlichen Presse durchgeführt wird und der Plattenbalken nach dem Pressen in Komposit-Balken aufgetrennt wird, und wobei die Erweichung der Holzstrands dadurch herbeigeführt wird, dass die Holzstrandmatte einem Dampfpressverfahren unterworfen wird oder dass die Holzstrandmatte mit einem wasserdampfhaltigen Fluid vorgewärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Holzstrands verwendet werden, die eine Länge von etwa 250 mm, eine Breite von etwa 30 mm und eine Dicke von etwa 3,5 mm aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Holzstrands mit einem Leim/Holzstrand-Verhältnis von etwa 1:20 beleimt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Holzstrands mit einem Orientierungsgrad von zumindest 75 %, bezogen auf die Transportrichtung, gestreut werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Vorwärmung der Holzstrandmatte mit Hilfe eines klimatisierten Fluids aus Luft und Wasserdampf, welches die Holzstrandmatte durchströmt, durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Vorwärmung mit Hilfe eines klimatisierten Fluids durchgeführt wird, welches einen Wasserdampfgehalt von 40 bis 60 % und eine Temperatur von etwa 90°C aufweist, wobei die Behandlung mit dem Fluid so lange durchgeführt wird, bis die Holzstrandmatte in der Dickenmitte der Holzstrandmatte die Temperatur des Fluids aufweist.