DE19643246A1

DE19643246A1 - Verbundwerkstoff

Info

Publication number: DE19643246A1
Application number: DE19643246A
Authority: DE
Inventors: Karsten Weibrecht; Sven Vollmer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-02-27
Filing date: 1996-10-19
Publication date: 1998-01-08
Also published as: DE29603564U1

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbundwerkstoff aus mechanisch aufgeschlossenen, zellulosehaltigen Stoffen, die unter Druck- und Wärmeeinwirkung miteinander verbunden werden. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Verbundwerkstoffes.

Ein bekannter Verbundwerkstoff dieser Art (P 45 40 241.9) besteht aus harzgetränktem Fasermaterial, insbesondere Holzfasern, aber auch anderen pflanzlicher, insbesondere langen Fasern, beispielsweise Sisal-, Flachs-, Jute- oder Kakaofasern. Aus diesem bekannten Verbundwerkstoff sollen Trennwände, Sitz- und Raumverkleidungen sowie Abdeckungen von Maschinengehäusen und Verkleidungen für Kraftfahrzeuge hergestellt werden, wobei an die dreidimensionale Verformbarkeit sowie Widerstandsfähigkeit des Werkstoffes gegen Stoß und mechanische Beschädigungen und auch seinen mechanischen Bearbeitbarkeit relativ hohe Anforderungen gestellt werden.

Es sind ferner Schichtstoffe aus Hartpapier und Harzgewebe bekannt, die sehr gute Festigkeitseigenschatten und günstige elektrische Werte aufweisen, jedoch bezüglich ihrer Verformbarkeit zu wünschen übrig lassen.

Des weiteren sind Hartfaserplatten bekannt, die aus geschnitzelten und zu einer zähflüssigen Suspension verarbeiteten Hölzern gewöhnlich minderer Qualität hergestellt werden, denen ein Bindemittel zugesetzt wird. Derartige Platten sind jedoch relativ feuchtigkeitsempfindlich und infolge ihrer hohen Dichte auch schwer und daher der weiteren Verbreitung, die sie gefunden haben, für die Verwendung als Bauplatten, insbesondere im Innenbereich, verhältnismäßig unhandlich. Darüber hinaus sind auch noch harzgetränkte Holzfaserplatten bekannt geworden, deren Steifigkeit und Festigkeit jedoch zu wünschen übrig lassen.

All diese bekannten Verbundwerkstoffe ist jedoch die Tatsache eigen, das sie aus zellulosehaltigen Naturstoffen hergestellt werden, die zu diesem Zweck mit einem mehr oder weniger großen Kostenaufwand erzeugt werden müssen und deshalb nicht als umweltschonende und ressourcensparende Stoffe zu betrachten sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, einen Verbundwerkstoff zu entwickeln, der im Hinblick auf das gewachsene Umweltbewußtsein aus Stoffen aufgebaut ist, die Wertstoffe im Sinne der gängigen Definition darstellen und die nicht oder in einem weit geringerem Ausmaß die Ressourcen belasten, wobei auch ein Beitrag zur Entlastung der Kreislaufwirtschaft geleistet werden soll, ohne daß der neue Verbundwerkstoff qualitativ hinter den bekannten Werkstoffen der genannten Art zurücksteht.

Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 dadurch gelöst, daß die Stoffe aus recycelten Wertstoffen aus wenigstens einem der Materialien wie Wellpappe, Zeitungen, Deinkingware, Endlospapier, Papier und Pappe besteht, die zu Scraps (Schnitzeln) trocken zerschnitzelt, nicht zerfasert, danach mit einem synthetischen oder organischen Bindemittel zumindest teilweise benetzt und unter Bildung von Lufteinschlüssen zusammengeschüttet und zu Platten oder Formkörpern verpreßt worden sind.

Zur Herstellung eines solchen Verbundwerkstoffes dient gemäß Anspruch 12 ein Verfahren, wonach die recycelten Wertstoffen zu Scraps zerrissen oder zerschnitzelt und danach mit einem synthetischen oder organischen Bindemittel benetzt und zu einem Schütthaufen zusammengeschüttet und unter einem Druck von 160 bis 230 bar und einer Temperatur von 100 bis 200°C zu einer Platte unter Aufrechterhaltung von Lufteinschlüssen verpreßt werden. Dabei haben sich in einer Versuchsanlage ein mittlerer Druck von 180 bar und eine mittlere Temperatur von 160°C besonders bewährt.

Durch die Maßnahmen wird ein Verbundwerkstoff geschaffen, der im wesentlichen ausschließlich aus recycelten Wertstoffen besteht und dessen Eigenschaften mit denjenigen anderer bekannter Verbundwerkstoffe, insbesondere Spanplatte, vergleichbar sind.

Durchschnittliche Ergebnisse der Versuchsreihen
Belastungsart bei einer Rohdichte von 600-850 kg/m³
Durchschnittliche Messung
E-Modul
ca. 2000 N/mm²
Querzugfestigkeit	ca. 1,24 N/mm²
Quellverhalten	ca. 10%
Durchbiegung bei (E-Modul von 2000 N/mm²; und Bruch; 200 mm Stützweite)	ca. 3,6 mm
Versuchsreihen wurden an der FH Rosenheim gefahren

Vorteilhatte Ausführungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffes sowie der Verfahrensweise seiner Herstellung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die in der Zeichnung schematisch dargestellten beiden Ausführungsbeispiele plattenförmiger Verbundwerkstoffkörper erläutert.

In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht einer Platte des Verbundwerkstoffes

Fig. 2 eine Querschnittsansicht der Platte von Fig. 1 und

Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer aus drei Schichten geschütteten bzw. einzelnen Platten unterschiedlicher Qualität sandwichartig zusammengebauten Platte ähnlich der von Fig. 1, wobei die Dicke der Einzelplatten kleiner ist als der von Fig. 1.

Die in Fig. 1 und 2 gezeigte Platte von im wesentlichen homogener Struktur besteht aus einem recycelten Werkstoff in Form von bekannten Apparaten zu Scraps zerschnitzelten Zeitungen (oder anderen oben beschriebenen Altpapieren), die mit einem synthetischen oder organischen Bindemittel benetzt wurden und zu einem Schütthaufen zusammengeschüttet und unter einem Druck von 160 bis 230 bei einer Temperatur von 100 bis 200°C miteinander verpreßt worden sind, wobei die in dem Schüttgut vorhandenen Lufteinschlüsse zumindest teilweise aufrechterhalten wurden. Eine Vorsortierung der Scraps nach Größe war vorgenommen worden ebenso eine Trocknung der zusammengeschütteten Scraps aus eine Restfeuchte von 0,1 bis 10%.

Des weiteren wurden vor ihrer Verpressung Zusatzstoffe in den Schüttguthaufen zwecks Abwehr von Feuchtigkeit, Pilzen, Bakterien, Insekten und dgl. Eingemischt, und zwar entweder in gasförmiger oder flüssiger Form. Wahlweise wurde auch ein gewünschter Farbstoff zugesetzt, um für die fertiggepreßte Platte eine gewünschte Farbgebung zu erzielen.

Die in Fig. 1 und 2 gezeigte Platte ist aus feinen Scraps aufgebaut und qualitativ hochwertig. Dies wurde dadurch erreicht, daß die Benetzung der Scraps mit Klebstoff in einem Fließbett oder Wirbelstrom erfolgte, in dem durch Düsen das Bindemittel in die Wirbelschicht aus Feststoffe und Luft eingesprüht worden ist und das die Verpressung der Scraps danach zu Platten gewünschter Größe und Dichte (400 bis 600 kg/mm³ für Dämmplatten und 600 bis 850 kg/mm³ für Konstruktionsplatten) in einer kontinuierlichen arbeitenden Kontaktpresse vorgenommen wurde, wobei dafür gesorgt wurde, daß durch die im Schüttgut der Scraps vorhandenen Lufteinschlüsse ein gewünschtes Luftvolumen erhalten blieb, das das spezifische Gewicht bzw. die Dichte der Platte 1 bestimmt.

Darüber hinaus wurde bei der Verpressung der Platte 1 darauf geachtet, daß ihre beiden Oberflächen eine vollständig geschlossene oder überwiegend geschlossene Struktur erhalten, so daß sich der spätere Farbmengenauftrag, falls die Platte, die beispielsweise für den Innenausbau oder den Möbelbau vorgesehen ist, entsprechend angestrichen, imprägniert oder furniert werden muß, in Grenzen hält.

Die aus einer einzelnen Platte 1 oder aus mehreren Schichten 3, 4, 5 bestehende Werkstoffplatte bildet einen Verbundwerkstoff, der sich nicht nur leicht verarbeiten läßt, sondern auch ein vergleichsweise geringes Gewicht aufweist bei einer überraschend guten Biegefestigkeit und Steifigkeit. Darüber hinaus zeichnet sich dieser Verbundwerkstoff durch eine relativ hohe Druckfestigkeit sowie Wärmeisolierungs- und Schallisolierungseigenschatten aus. Dadurch, daß das Ausgangsmaterial dieses Verbundwerkstoffes aus den genannten recycelten Materialien besteht, ist er auch umweltfreundlich, wobei in Anbetracht der Tatsache, daß allein in Deutschland derzeit jährlich etwa 3 Mio. Tonnen Altpapier anfallen, die mangels einer anderen Verwertungsmöglichkeit thermisch entsorgt werden müssen, die erfindungsmäßige Art der Verwertung erhebliche Vorteile bietet und damit gesamtwirtschaftlich gesehen zu einer wesentlichen Schonung der Ressourcen beiträgt.

Claims

1. Verbundwerkstoff aus mechanisch aufgeschlossenen, zellulosehaltigen Stoffen, die durch Druck- und Wärmeeinwirkung miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffe aus recycelten Wertstoffen aus wenigstens einem der Materialien Wellpappe, Zeitungen, Deinkingware, Endlospapier und Pappe bestehen, die zu Scraps (Schnitzeln) trocken zerschnitzelt, nicht zerfasert, danach mit einem synthetischen oder organischen Bindemittel zumindest teilweise benetzt und unter Bildung von Lufteinschlüssen zusammengeschüttet und zu Platten (1) oder Formteilen verpreßt worden sind.

2. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schüttung aus Scraps vor der Verpressung Zusatzstoffe zur Abwehr von Feuchtigkeit, Pilzen, Bakterien, Insekten u. dgl. beigemischt worden sind.

3. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schüttung aus Scraps vor der Verpressung ein Farbstoff zugesetzt worden ist.

4. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verpreßte Platte nahezu homogen aufgebaut ist.

5. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verpreßte Platte (2) sandwichartig aus mehreren Schichten (3, 4, 5) aufgebaut ist.

6. Verbundwerkstoff nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schicht (3, 4, 5) aus einer Platte besteht.

7. Verbundwerkstoff nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Platten (1) durch Druckeinwirkung im noch nicht ausgehärteten Zustand des Bindemittels miteinander verbunden worden ist.

8. Verbundwerkstoff nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Platten (1) nach wenigstens teilweise erfolgter Aushärtung des die Scraps zusammenhaltenden Bindemittels und nach erfolgtem Bindemittelauftrag auf die miteinander zu verbindenden Oberflächen (6, 7) miteinander verbunden worden sind.

9. Verbundwerkstoff nach Anspruch 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die einzelnen Platten (1) hinsichtlich ihrer Struktur unterscheiden.

10. Verbundwerkstoff nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von drei übereinanderliegenden, miteinander verbundenen Schichten die mittlere Schicht (3) aus groben Scraps minderer Qualität und die beiden äußeren Schichten (4, 5) aus feinen Scraps hoher Qualität aufgebaut ist.

11. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der zwischen den zusammengeklebten Scraps eingeschlossenen Luftblasen durch Variation des Schüttgewichts der Scraps vor der Verpressung eingestellt worden ist.

12. Verfahren zur Herstellung des Verbundwerkstoff nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die recycelten Wertstoffe zu Scraps (Schnitzeln) trocken zerrissen oder zerschnitzelt, nicht zerfasert, und danach mit einem synthetischen oder organischen Bindemittel benetzt und zu einem Schüttguthaufen zusammengeschüttet und unter Druck von 2,7 bis 3,9 N/mm² und einer Temperatur von 100 bis 200°C unter Aufrechterhaltung von Lufteinschlüssen zu Platten oder Formkörpern verpreßt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Scraps nach Größen sortiert werden, bevor sie zu einem Haufen zusammengeschüttet werden.

14. Verfahren nach Anspruch 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die zu einem Haufen zusammengeschütteten Scraps auf eine Restfeuchte von 0,1 bis 10% getrocknet werden, bevor sie mit Bindemittel benetzt werden.

15. Verfahren nach Anspruch 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Benetzung der Scraps mit Bindemittel in einem Fließ- oder Wirbelstrom erfolgt, in dem das Bindemittel durch Düsen in die Wirbelschicht aus Feststoff und Luft eingesprüht wird.

16. Verfahren nach Anspruch 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Verpressung der Scraps unter Steuerung des Preßdruckes und der Schüttmenge derart erfolgt, daß die gebildeten Platten oder Formkörper ein gewünschtes Luftvolumen durch Lufteinschlüsse beinhaltet, so daß das spezifische Gewicht bzw. die Dichte der Platte bzw. des Formkörpers bestimmt.

17. Verfahren nach Anspruch 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Benetzung der Scraps mit Bindemittel der Schüttung Zusatzstoffe gegen Feuchtigkeit, Pilzbefall, Bakterienbefall und/oder Insekten beigemischt werden.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzstoffe in gasförmiger oder flüssiger Form beigemischt werden.

19. Verfahren nach Anspruch 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Verpressung des fertig zubereiteten Schüttgutes aus behandelten Scraps zu Platten oder Formkörpern gewünschte Größe und Dichte auf einer Contipresse, Kurztaktpressen oder Etagenpressen erfolgt.

20. Verfahren nach Anspruch 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Platte oder des Formkörpers durch die Verpressung eine vollständig geschlossene oder überwiegend geschlossene Struktur erhält.