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"Verfahren zur Verarbeitung von Papierabfällen, insbesondere Zeitungspapier,
zu selbsttragenden Platten oder dergleichen" Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Verarbeitung von Papierabfällen, insbesondere Zeitungspapier, zu selbsttragenden
Platten od. dgl.. Dabei ist unter dem Begriff "Zeitungspapier" jegliches Papier
zu verstehen, welches von Tageszeitungen, Wochenzeitungen und anderen periodisch
erscheinenden Veröffentlichungen sowie von Reklameankündigungen u. dgl. herrührt.
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Die zunehmende Verknappung von Rohfaserprodukten in der Welt, hauptsächlich
für die Herstellung von Papier, hat das Interesse an einer Aufbereitung von Papierabfällen
zur Wiederverwendung beträchtlich gesteigert. Außerdem hat auch das wachsende Problem
der Abfallbeseitigung zu Anstrengungen geführt, um gewisse Abfallarten, wie Papier,
auszusondern. Bereits heute wird an vielen Orten durch die Haushalte selbst der
Abfall bereits vorsortiert, und es sind verschiedene Maßnahmen zu erwarten, welche
eine derartige Vorsortierung unterstützen, so daß zum mindesten die Papierabfälle
mehr Beachtung finden.
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Die größten Mengen an Papierabfällen fallen in dicht besiedelten Gebieten,
hauptsächlich in hochindustrialisierten Ländern an. Ein Teil dieser Papierabfälle
kann nach Auflösung in Wasser durch verschiedene Kochprozesse bei der Herstellung
von Zwischenlagen für mehrlagige Kartons, beispielsweise für Wellpappe, wieder verwendet
werden, ohne daß während dieser Aufbereitung eine zu aufwendige Behandlung erfolgen
muß. Papierabfälle, hauptsächlich Zeitungspapier oder von Druckereien herkommende
Papierabfälle, können allerdings auch in einem verbesserten Aufbereitungsverfahren
verwendet werden, bei welchem aufbereitetes Fasermaterial beispielsweise bei der
Herstellung von Druckpapier beigemischt wird. Derartige Aufbereitungsverfahren erfordern
jedoch relativ komplizierte Behandlungen, um die Druckerschwärze zu entfernen, wenn
die angelieferten Papierabfälle in einer Wassersuspension zerfasert wurden. Derartige
Verfahren zur Entfernung der Druckerschwärze schließen oftmals auch wenigstens eine
Bleichstufe ein, bei welcher das Fasermaterial, von welchem die Druckerschwärze
entfernt wurde, durch geeignete Bleichmittel gebleicht wird, bevor es zur Papierherstellung
verwendet werden kann.
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Die Wiederverwendung von Papierabfällen, insbesondere von derartigen
Papierabfällen, welche von Druckerschwärze od. dgl.
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befreit werden müssen, ist relativ kompliziert und kostenaufwendig.
Außerdem sind derartige Verfahren zur Aufbereitung von Abfällen umweltschädlich
und benötigen relativ viel Energie.
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Aus diesem Grunde kann lediglich ein niedriger Preis für Papierabfälle
im allgemeinen den kostenaufwendigen Aufbereitungsprozeß rechtfertigen.
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Da die größten Mengen an Papierabfällen, beispielsweise an altem Zeitungspapier,
in dicht besiedelten Gebieten, wie beispielsweise größeren Stadtbezirken, anfallen,
so sind abgesehen von in Kosten zum Einsammeln derartiger Papierabfälle in den verschiedenen
Stadtbezirken die Transportkosten beträchtlich, da die meisten Papiermühlen normalerweise
weit entfernt von diesen Gebieten liegen. Der Zerfaserungsprozeß für die Papierabfälle
sowie die verschiedenen Behandlungsstufen, bevor die auf diese Weise zurückgewonnene
Faser mit neuen Fasern vermischt werden kann, erfordert beträchtliche Energie. Falls
die Papiermasse dann noch entfärbt und möglicherweise gebleicht werden muß, ergeben
sich hier ebenfalls Umweltprobleme, da die Druckerschwärze im allgemeinen im Emulgator
emulgiert wurde.
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Derartige Emulsionen können nicht verwendet werden und müssen irgendwie
entfernt werden. Das rückgewonnene Fasermaterial wird dann der nachfolgenden Stufe
bei der Papierherstellung unterworfen, einschließlich der Blattformung, der Naßpressung
und des Ausquetschens und Austrocknens des Restwassers.
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Papier, welches mit einem gewissen Anteil von regeneriertem Papierabfall
als Beimischung hergestellt wurde, dient gewöhnlich für die verschiedensten Arten
von Kartons oder Druckpapier, beispielsweise als Zeitungspapier wie bereits eingangs
erwähnt
wurde. Aus einfachen Gründen findet der größte Teil eines
derartigen Papiers und damit auch das regenerierte Fasermaterial erneut seinen Weg
zu den großen Wohnbezirken, in denen der Verbrauch an derartigem Material hoch ist.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zu schaffen,
mittels welchem die großen Mengen an Papierabfällen der eingangs genannten Art ohne
Umweltbelästigung in einem sogenannten Trockenverfahren energiesparend und relativ
kostengünstig zu selbsttragenden Platten od. dgl. verarbeitet werden können.
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Gekennzeichnet ist ein derartiges erfindungsgemäßes Verfahren im wesentlichen
dadurch, daß die Papierabfälle zunächst mechanisch zu Papierfetzen oder -streifen
zerkleinert werden und während oder nach der Zerkleinerung zur Herabsetzung des
Feuchtigkeitsgehaltes getrocknet werden, daß anschließend ein Bindemittel mit einem
Gehalt von maximal 12, vorzugsweise 3 bis 9 Gew.-% an Trockenbestandteilen bezogen
auf das trockene Papiergut zugesetzt wird und die so behandelte Papiermasse zusammengefaßt
und zur gewünschten Form und Dicke zusammengepreßt wird, wobei gleichzeitig die
Papierfetzen oder -streifen durch das Bindemittel fest miteinander verbunden werden.
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Platten od. dgl. für Bauzwecke oder zur Herstellung von Möbeln können
beispielsweise gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren aus Papierabfällen hergestellt
werden, ohne daß hierbei eine Umweltbelastung eintritt, während gleichzeitig nur
sehr wenig Energie verbraucht wird. Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kein
Wasser zur Zerfaserung od. dgl. benötigt wird, bildet es keine Bedrohung der Umwelt,
da keine Gefahr besteht, daß durch abgelassene Faserreste oder emulgierte Druckerschwärze
die
Flüsse verschmutzt werden. Da infolgedessen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
die Herstellung derartiger Platten keine Umweltverschmutzung verursacht, kann das
Verfahren nahe bei oder sogar direkt in großen städtischen Bezirken durchgeführt
werden, so daß die Transportkosten für das Rohmaterial und für das Fertigprodukt
beträchtlich gesenkt werden könnten, zumal das Fertigprodukt zu einem großen Teil
im gleichen Gebiet wiederverwendet werden kann.
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Die Vorteile einer derartigen Rezirkulierung von Papierabfällen liegen
ohne weiteres auf der Hand. Die in einem speziellen Bezirk gesammelten Papierabfälle
werden in dem gleichen Bezirk wiederverwendet, und zwar beispielsweise zur Verkleidung
von Wänden, Decken oder Böden in den Häusern oder zur Herstellung von Möbelstücken
oder Produkten für die Innendekoration, ohne daß bei der Herstellung eine Umweltbelästigung
eintritt, während gleichzeitig nur wenig Energie benötigt wird.
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Ein weiterer Vorteil, der sich aus dem erfindungsgemäßen Verfahren
ergibt, besteht darin, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten
Platten oder Tafeln vielfach Bautafeln, sogenannte Leichtbau- oder Verbundplatten
oder Spanplatten ersetzen können. Zur Zeit wird für derartige Platten als Rohmaterial
Holz verwendet, welches sich zumindest in einem gewissen Umfange zur Herstellung
von Papierzeug eignen würde. In neuerer Zeit wurden Verfahren entwickelt, durch
welche es möglich ist, das in diesen Platten bisher verwendete Holzmaterial zur
Herstellung von Papierzeug wesentlich besserer Qualität als bei Verwendung von aufbereiteten
Papierabfällen zu verwenden. So könnte die ständig steigende Nachfrage nach Bauplatten
beispielsweise in der Zukunft in großem Umfange durch die erfindungsgemäß hergestellten
Produkte erfüllt werden.
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Infolgedessen könnte das bisher zur Herstellung von Span- oder Verbundplatten
verwendete Holzmaterial mit besserem Nutzeffekt für die Papierzeugindustrie verwendet
werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können die gesammelten Papierabfälle,
welche gewöhnlich beispielsweise bei Zeitungspapier bereits vorsortiert anfallen
können, in trockenem Zustand zerkleinert werden. Im Gegensatz zum Zerfaserungsprozeß
werden die einzelnen Seiten der Zeitungen oder die Zeitungen insgesamt beim Zerkleinerungsprozeß
zu Papierfetzen oder -flocken geeigneter Abmessung zerkleinert. Zweckmäßigerweise
wird dieser Zerkleinerungsprozeß mittels Schneid- oder Hackmessern durchgeführt,
und zwar vorzugsweise in wenigstens zwei Stufen, so daß die Papierbögen zu Streifen
geeigneter Breite und Länge zerkleinert werden. Dabei hat sich als besonders günstig
herausgestellt, daß die Streifenbreite 2 - 8 mm betragen sollte, auf keinen Fall
jedoch über 20 mm liegen sollte. Die Länge der einzelnen Streifen kann im Rahmen
der Erfindung variiert werden entsprechend beispielsweise der Masse pro Einheitsfläche
der Papierabfälle, sollte jedoch 100 - 200 mm nicht übersteigen. Die tatsächliche
Umwandlung der Papierabfälle in Streifen soll eine Gleichförmigkeit der Papierabfälle
sichern und gleichzeitig das zerkleinerte Papiermaterial in gewissem Umfange durchlüften,
bevor es in einer späteren Verfahrensstufe zu einem Papierteppich geformt wird.
Diese Papierstreifen sind bei der Ausbildung des Teppichs und auch beim Zusatz des
Bindemittels besonders vorteilhaft.
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Wenn auch das gesammelte Abfallpapier normalerweise einen Feuchtigkeitsgehalt
von 7 - 14 % besitzt, so kann es naturgemäß auch ohne weiteres vorkommen, daß einige
andere Lieferungen aus diesem oder jenem Grunde feuchter oder auch trockener sind.
Erfindungsgemäß
werden die Papierabfälle vorzugsweise getrocknet,
während sie gleichzeitig in Einzelstücke zerkleinert werden oder kurz danach, so
daß der Feuchtigkeitsgehalt auf den gewünschten Wert verringert wird. Die Trocknung
der Papierabfälle hat zwei Gründe, und zwar wird in erster Linie der Feuchtigkeitsgehalt
im ganzen gesenkt und zum anderen werden übermäßig feuchte oder nasse Papierabfälle
getrocknet. Angestrebt wird gewöhnlich ein Feuchtigkeitsgehalt von 1 - 7 %, was
bedeutet, daß das Papier auf einen Feuchtigkeitsgehalt unter dem normalerweise vorhandenen
Wert getrocknet wird, bei welchem ein Ausgleich zwischen dem Feuchtigkeitsgehalt
des Papiers und der Luftfeuchtigkeit erfolgt.
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Nach dem Zerkleinern der Papierabfälle zu Streifen oder Fetzen wird
erfindungsgemäß ein Bindemittel zugesetzt, indem beispielsweise sehr kleine Tröpfchen
is Bindemittels auf die Papierfetzen oder -streifen gesprüht werden. Vorzugsweise
wird das Bindemittel vor oder zugleich mit dem Ausstreuen oder Niederrieseln des
zerkleinerten Papiers auf einen Träger in Form eines Drahtsiebes oder eines sich
an der Station oder den Stationen entlang bewegenden Förderbandes, von denen das
Papiermaterial herabfällt, zugesetzt. Das Bindemittel sollte mit einer Sprühanlage
od. dgl. möglichst feinverteilt werden, um sich so gleichmäßig wie möglich über
die Oberflächen der Papiermasse zu verteilen. Dies kann idurch geschehen, daß zumindest
ein Teil des Bindemittels zugesetzt wird, während die Papierfetzen oder -streifen
auf das sich fortbewegende Förderband herabfallen. Wenn die Papierabfälle zu Streifen
zerkleinert wurden, ergibt sich der Vorteil, daß die auf das Förderband herabgefallenen
Streifen einen mehr oder weniger porösen Materialteppich bilden, so daß ein Teil
des aufgesprühten Bindemittels in diesen Teppich eindringen kann, wodurch sich eine
noch
wirksamere Verteilung des Bindemittels ergibt. Selbstverständlich
können auch irgendwelche anderen Maßnahmen zur Bildung eines Teppichs des Fasermaterials
eingesetzt werden. So kann das Material beispielsweise in Formen gesammelt werden,
statt einen durchgehenden Teppich auf einem Förderband zu bilden.
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Als Bindemittel kann ein thermoplastisches oder unter Wärme aushärtendes
Harz Verwendung finden. Das Bindemittel kann auch zugesetzt werden, indem die Streifen
in einer besonderen Bearbeitungsstation durcheinandergewirbelt werden und gleichzeitig
mit dem Bindemittel besprüht werden. Dies ergibt eine äußert gute Verteilung des
Bindemittels. Dieses Verfahren wird dann angewendet, wenn die Streifen durch den
Bindemittelzusatz recht klebrig werden, was dadurch verhindert werden kann, daß
die Streifen auf einen besonders niedrigen Feuchtigheitsgehalt vorgetrocknet werden.
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Als besonders geeignet hat sich ein Bindemittel als wässrige Lösung
von Karbamit-Harz (Harnstoff-Formaldehyd), Phenol-Formaldehyd oder Malamin-Formaldehyd
erwiesen. Derartige Binderlösungen eignen sich vor allem dann zur Zerstäubung, wenn
der Wassergehalt 40 Gew.% übersteigt.
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überraschenderweise hat sich gezeigt, daß selbst dann, wenn das Rohmaterial
aus vollkommen ungeleimtem Papier wie Zeitungspapier besteht, nur sehr geringe Mengen
an Bindemittel erforderlich sind, um eine äußerst feste Fertigplatte zu ergeben.
So hat sich beispielsweise gezeigt, daß bei der Herstellung von Platten mit für
Bauzwecke geeigneten Eigenschaften Bindemittelmengen von nur 4 - 9 Gew.% berechnet
auf der Trockenbindermenge zur Trockenpapiermenge, völlig ausreichen. In gewissen
Fällen lassen sich sogar enwandfreie Platten mit extrem geringen Bindemittelmengen
bis herab zu 2 Gew.% herstellen, während es in
anderen Fällen zweckmäßig
sein kann, Bindemittelmengen bis zu 12 Gew.% einzusetzen. Dies gilt für durchschnittliche
Bindemittelmengen. Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch Vielschichtplatten
herstellbar sind, bei denen jede Schicht aus andersartigen Papierabfällen bestehen
kann, so können die verschiedenen Schichten oder Teile derartiger Platten naturgemäß
auch unterschiedliche Bindemittelmengen enthalten.
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Erfindungsgemäß wird die Vortrockung des Rohmaterials auf die im Bindemittel
vorhandene Wassermenge eingestellt, so daß sich nach dem Zusatz des Bindemittels
ein durchschnittlicher Feuchtigkeitsgehalt von etwa 7 - 14 % ergibt, d. h., das
mit dem Bindemittel zugesetzte Wasser braucht nicht oder zumindest nur in geringem
Umfange verdampft zu werden, um den normalen Feuchtigkeitsausgleich zwischen der
Fertigplatte und der Luft wieder herzustellen. Da die nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellten Produkte hauptsächlich aus auf recht beachtliche Dicke von
beispielsweise 6 - 30 mm zusammengepreßten Platten bestehen, ist es naturgemäß für
eine hohe Produktionsrate von ausschlaggebender Bedeutung, daß aus den dicken Form-
oder Preßplatten kein Wasser entfernt zu werden braucht.
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Erfindungsgemäß wird der Teppich aus mit dem Bindemittel behandelten
Papierfetzen oder -streifen in irgendwie geeigneter Weise einer Preßstation zugeführt.
Der relativ große Teppich wird hier in einer oder mehreren Stufen auf geeignete
Dicke zwischen Organen zusammengepreßt, welche auf einen speziellen Abstand voneinander
eingestellt sind, oder durch mit einem einstellbaren Druck gegeneinanderpreßbare
Druckorgane.
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Falls als Bindemittel eines der vorgenannten Thermoharze verwendet
wird, wird die Platte nach dem Zusammenpressen unter
Druck und
Hitze zum Aushärten gebracht. Es ist wichtig, daß dieses Aushärten durchgeführt
wird, während die Platte zwischen den Preßorganen auf die gewünschte Dicke eingestellt
ist.
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Es hat sich gezeigt, daß, wenn dies nicht getan wird, sondern de Platte
zunächst auf die gewünschte Dicke zusammengepreßt wird und dann, ohne daß der Preßdruck
beibehalten wird, durch Wärme fixiert wird, es unmöglich ist, Platten ausreichender
Festigkeit zu erhalten. Wenn dagegen das Aushärten durchgeführt wird, während der
Preßdruck beibehalten wird, ergeben sich Platten von überraschender Festigkeit.
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Das Pressen und Thermofixieren kann mit irgendwie geeigneten Maschinen
in fortlaufenden Preß/Thermofixierungsarbeitsgängen und unterbrochenen Preß/Thermofixierungsarbeitsgängen
durchgeführt werden. Diese Arbeitsgänge können mit geeigneten Formarbeitsgängen
kombiniert werden, welche hntinuierlich oder unterbrochen erfolgen können. Wie bereits
erwähnt, können die Papierstreifen oder -fetzen fortlaufend auf ein sich an dieser
Streuanlage konstant fortbewegendes Förderband gestreut werden.
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Wenn vor, während und/oder nach dem Ausstreuen Leim zugesetzt wird,
wird der Teppich oder der auf dem Förderband ausgebildete Stapel einer oder mehreren
kontinuierlich arbeitenden Preßstationen zugeleitet, wo er gleichzeitig auf Aushärtetemperatur
erhitzt wird. Es hat sich gezeigt, daß durch Vorpressung ohne Hitze aus dem Teppich
oder Stapel ein Halbfertigprodukt in Form einer einlagigen Bahn oder einer einlagigen
Platte herstellbar ist, welche fest genug ist, um ohne zu kleben transportiert und
gehandhabt zu werden, um in geeigneten Größen einer nachfolgenden Preß/Thermofixierungsstufe
beispielsweise in Pressen mit einer oder mehreren Etagen zugeführt zu werden.
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So kann beispielsweise ein fortlaufend ausgebildeter Teppich als endlose
Bahn vorgepreßt werden und dann durch geeignete
Anordnungen in
Stücke zertrennt werden, welche an die einzelnen Pressen dann weitergeleitet werden.
Alternativ kann das Vorpressen auch erfolgen, während der Teppich noch auf dem Förderband
liegt, von welchem er dann entfernt wird und eine direkt angeschlossene Presse durchläuft,
so daß sich ein kontinuierlicher Verfahensablauf ergibt.
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Die Erwärmung des Materials, welche in mehreren Stufen durchgeführt
werden kann, kann durch elektrische Hochfrequenzbeheizung der Pressen oder auch
beispielsweise durch Wärmeübertragung seitens der Pressen oder auch als Kombination
beider erfolgen. Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren keine großen Wassermengen
aufgetrocknet werden müssen, liegt es auf der Hand, daß dieses Verfahren sehr leistungsfähig
ist. Da die einzige tatsächliche Trockenstufe das Vortrocknen des zerkleinerten
Papiermaterials ist, so kann diese Trockenstufe sehr wirksam und schnell durchgeführt
werden. Gewöhnlich reicht daher eine relativ einfache Trockenanlage aus, was sich
auch in der ersten Ausbaustufe einer erfindungsgemäßen Anlage als äußerst vorteilhaft
erweist.
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Wie bereits erwähnt, wurde überraschenderweise festgestellt, daß nur
geringe Bindemittelmengen erforderlich sind, um dem Fertigprodukt ausreichende Festigkeitseigenschaften
zu erteilen, obwohl ein Hauptteil des Rohmaterials aus Zeitungspapier bestehen kann,
welches naturgemäß gewöhnlich vollständig ungeleimt ist. Genauere Untersuchungen
zeigten, daß die Oberflächenglätte des Papiermaterials einen Einfluß auf den Verbrauch
an Bindemittel hat. Dabei wurde festgestellt, daß, je glatter die Papierfläche ist,
um so weniger Bindemittel verbraucht wird. Auch die Flexibilität der Papierfetzen
oder -streifen beim Zusammenpressen ist für den Bindemittelverbrauch von Bedeutung,
d. h.
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je flexibler das Papier ist, um so weniger Bindemittel wird benötigt.
Die Flexibilität hängt unter anderem von der Biegesteifheit des Papiers ab, welche
wiederum unter anderem von der Masse pro Einheitsfläche des Papiers abhängt. Auch
in dieser Beziehung hat sich Zeitungspapier als Hauptbestandteil in nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellten Platten geeignet erwiesen, da Zeitungspapier eine sehr gleichmäßige
Oberfläche und geringe Biegesdifigkeit besitzt, und zwar hauptsächlich infolge seiner
geringen Masse pro Einheitsfläche.
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Wenn es auch widersprüchlich erscheint, so wurde überraschenderweise
doch festgestellt, daß Zeitungspapier, welches relativ dünn ist, eine niedrige absolute
Biegesteifigkeit besitzt und außerdem gewöhnlich ungeleimt ist, ein sehr geeignetes
Rohmaterial für Platten bildet, welche eine hohe mechanische Festigkeit besitzen
und trotz eines sehr geringen Bindemittegehaltes gut verarbeitbar sind.
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Der verblüffend geringe Verbrauch an Bindemittel kann wahrscheinlich
folgendermaßen erklärt werden: Die beim Aufsprühen des Bindemittels entstehenden
Tröpfchen werden über die Papierober-fläche verteilt, so daß, wenn der Papierteppich
zusammengepreßt wird, eine große Anzahl dieser Tröpfchen mit einem Teil der anliegenden
Papierfläche in Kontakt kommt. Während der Erwärmung unter Druck wird die Viskosität
des Bindemittels im allgemeinen herabgesetzt, so daß es sich ausbreitet und einen
kleinen Klecks bildet, wodurch eine mehr oder weniger punktweise Verbindung zwischen
den beiden aneinander liegenden Papierflächen erfolgt. Wenn daher das Bindemittel
zerstäubt und relativ gleichmäßig über den Papierteppich verteilt wird, werden die
verschiedenen Papierfetzen oder -streifen durch eine große Anzahl von Klebepunkten
untereinand
verbunden. Infolge dieser Punktverbindung bleiben die
Papierfetzen oder -streifen fest aneinander liegen, wenn die Fertiqplatte beispielsweise
mechanischen Beänspruchungen ausgesetzt wird. Wenn die Papieroberfläche uneben ist,
oder wenn das Papier gekräuselt oder zerknittert ist, oder aus zu größen Stükken
oder zu breiten Streifen besteht, hat das Bindemittel Schwierigkeiten, gewisse Teile
des Papiers zu erreichen, so daß unter bestimmten Umständen ein Teil des Bindemittels
nicht ausgenutzt würde. Dies trifft auch dann zu, wenn de Papierabfälle sehr steif
sind, so daß Knicke, welche während des Zusammenpressens entstehen, Schleifen mit
relativ großem Radius oder Krümmung ergeben, wodurch in diesen Falten eine schwächere
Bindung-erzielt wird. Es ist daher, wie bereits erwähnt, wichtig, daß das Bindemittel
feinverteilt wird. Dabei hat sich herausgestellt, daß die:durchschnittliche- Teilchengröße
weniger als 0,1 mm und vorzugsweise etwa 0,03 bis 0,04 mm betragen sollte.
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Wie bereits erwähnt, ergibt Zeitungspapier einen ausgezeichneten Rohstoff
für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Zeitungspåpier hat im allgemeinen
eine Masse pro Einheitsfläche von 35 - 60 g/m2 und eine Dichte von 0,60 - 0,80 3
g/cm . Wenn Platten mit mehreren Schichten hergestellt werden sollen, sa sollte
weniXstens die Außenschicht jeweils aus Zeitungspapier bestehen. Infolge der geringen
Stärke und der Flexibilität von Zeitungspápier hat eine derartige Platte eine äußerst
glatte und gleichmäßige Oberfläche, welche beim Herstellen von Platten für Bauzwecke
und für die Möbelherstellung sehr vorteilhaft sein kann. Wenn besonders hohe Festigkeit
gefordert wird, kann die dberflåche stattdessen auch aus Kraftpapier oder braunem
Hartpapier bestehen, welches die Biegefestigkeit erhöht.
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Es hat sich gezeigt, daß der während des Aushärteprozesses erforderliche
Druck durchschnittlich der gleiche ist, wie er zur Herstellung einer Fertigplatte
mit einem Raumgewicht wie bei aus Holzschnitzeln hergestellten Platten, den sogenannten
Spanplatten, erforderlich ist.
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Es wurde bereits mehrfach darauf hingewiesen, daß überraschend wenig
Bindemittel benötigt wird, um ein Produkt mit guter Festigkeit zu erhalten. So steigt
beispielsweise bei gleiclier Dichte die Biegefestigkeit mit zunehmenden Leimmengen,
und zwar mindestens im Bereich bis zu 7 Gew.%. Der Anstieg ist allerdings bescheiden
und im Bereich von 7 - 9 Gew.% vernachlässigbar. In gewissen Fällen kann es jedoch
erwünscht sein, Leimanteile von bis zu 12 Gew.% zu verwenden, da gewisse Eigenschaften
im Fertigprodukt, wie beispielsweise die Quelleigenschaften, günstig mit zunehmendem
Leimgehalt beeinflußt werden. In gewissen Fällen hat es sich als zweckmäßig erwiesen,
den Außenschichten einen höheren Leimgehalt zu geben als der Mittelschicht. Dadurch
sollen zumindest teilweise die in der Außenschicht liegenden Streifen fester miteinander
verbunden werden.
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Da die Bindemittelkosten hoch sind, hat sich herausgestellt, daß mit
einem Bindemittelanteil von nr 3 Gew.% für gewisse Zwecke, bei denen ehe besonders
preiswerte Platte gewünscht wird, gearbeitet werden kann.
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Es wurde festgestellt, daß die Dichte für die Festigkeit des Fertigproduktes
von hoher Bedeutung ist. Da die Dichte von 3 Zeitungspapier im allgemeinen zwischen
0,60 und 0,80 g/cm3 liegt, enthalten Platten mit einer Dichte unter der des Zeitungspapiers
selbst Zwischenräume, welche nicht einwandfrei ausgepreßt wurden. Derartige Platten
können bei geringem Druck zusammengepreßt werden, haben jedoch relativ geringe Festigkeit.
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Für gewisse Zwecke sind sie allerdings vorzuziehen. Sie sind leicht
und preiswert herzustellen und immer noch beträchtlich fester als beispielsweise
Faserstoffplatten oder Hartpappe.
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Es hat sich allerdings herausgestellt, daß, wenn das Papiermaterial
zur Dichte über 90 % der Dichte des Papiers zusammengepreßt wird, ein Produkt mit
guter Festigkeit erzielbar ist.
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So ergibt eine Erhöhung der Dichte von 0,70 g/cm3 bis 0,85 3 g/cm
für eine bestimmte Plattenart mit einem Leimanteil von 2 6 % eine Erhöhung der Biegefestigkeit
von 120 kp/cm bis 250 2 kp/cm In einem derartigen Fall wurde nicht nur die Luft
aus dem Produkt herausgepreßt, sondern das tatsächliche Papiermaterial wurde auch
in bestimmten Ausmaße zusammengepreßt. Bei einem Preßdruck auf Dichten von 0,9 bis
1,0 g/cm3 wurden äußerst hohe Biegefestigkeits-Werte erzielt. Eine Biegefestigkeit
von etwa 400 kp/cm2 wurde beispielsweise mit einer Dichte von 0,95 g/cm³ erhalten.
Der Elastizitätsmodul steigt in entsprechender Weise mit zunehmender Dichte. So
wurden beispielsweise Werte von 4.000 kp/cm² bei einer Dichte von 0,60 g/cm³erzielt
und Werte von etwa 20.000 kp/cm2 bei einer Dichte von 0,85 3 g/cm Aus Vorstehendem
ergibt sich ohne weiteres, daß Platten mit einer Dichte von über 90 % der Eigendichte
des Papiers überraschend hohe Festigkeit aufweisen, welche der sogenannter Spanplatten
nahekommt.
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Einige Beispiele sollen nachstehend die Erfindung weiter erläutern.
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Beispiel 1: Als Rohmaterial wurde ausschließlich Zeitungspapier verwendet,
welches in zwei Stufen zerkleinert wurde. In der ersten Stufe wurde das Papier in
einzelne Stücke von mehreren Zentimeter Breite und Länge zerhackt und in der zweiten
Stufe wurden diese Papierstücke durch eine Einrichtung geführt, welche zwei gegenläufige
Wellen besaß, auf denen ehe Anzahl von kreisrunden Messern befestigt war, so daß
beim Durchlauf durch diese Einrichtung die Papierstücke in Streifen von etwa 3 mm
Breite und einer durchschnittlichen Länge von 40 mm zerschnitten wurden. Das Material
wurde dann auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 2 % vorgetrocknet und eine wässrige
Lösung von 50 % Harnstoff-Aldehyd - CASCO - zugesetzt, was einem Bindemittelanteil
von annähernd 3 Gew. % an Trockenbindemittel pro Einheit trockene Papiermasse ergab.
Das Material wurde dann mit einem Druck von annähernd 14 kp/cm2 zu Platten mit einer
Dichte von 0,70 zum zusammengepreßt. Diese Platten wurden dann entsprechend der
britischen Prüfnorm für Holzspanplatten auf Biegefestigkeit und Elastizitätsmodul
überprüft. Es ergab sich eine Biegefestigkeit von 130 kp/cm² und ein Elastizitätsmodul
von 6.000 kp/cm².
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Beispiel 2: Bei diesem Beispiel wurde eine Platte ausschließlich aus
Zeitungspapier wie bei dem Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch der Bindemittelanteil
5 Gew.% betrug. Die Platte wurde mit 2 1 kp/cm2 zusammengepreßt und es ergab sich
eine Dichte von 3 g/cr 2 0,35 g/cm . Die Biegefestigkeit betrug 40 kp/cm2 und der
Elastizitätsmodul 1.000 kp/cm2.
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Beispiel 3: Bei diesem Beispiel wurde eine Platte aus Zeitungspapierfetzen
mit einer Länge von 15 mm und einer Breite von 2,5 mm hergestellt, wobei der Bindemittelzusatz
7,0 Gew.% betrug und Melamin-CASCO verwendet wurde. Die Masse wurde dann mit einem
Druck von 50 kp/cm zusammengepreßt und es ergab sich eine Dichte von 1,0. Die Biegefestigkeit
der fertigen Platte betrug 390 kp/cm2 und der Elastizitätsmodul 21.000 kp/cm2.
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Beispiel 4: Bei diesem Beispiel wurde eine Platte mit Außenschichten
aus zerkleinertem Zeitungspapier und einer Mittelschicht aus zerkleinerten Wellpappeabfällen
hergestellt. Der Bindemittelanteil betrug 10 Gew.* im Durchschnitt, und durch einen
Druck von 40 kp/cm ergab sich eine Dichte von 0,68. Die Biegefestig-2 betrug 180
kp/cm² und der Elastizitätsmodul 7.200 2 keit betrug 180 kp/cm2 und der Elastizitätsmodul
7.200 kpZcm2.
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Beispiel 5: Bei diesem Beispiel wurde eine Platte aus zu Streifen
geschnittenen Wellpappeabfällen und Kraftpapierabfällen hergestellt, wobei die Streifen
4 mm breit und im Durchschnitt 60 mm lang waren. Als Bindemittel wurde Melaminharz
von BASF verwendet, und zwar in einem Anteil von 8 Gew.%. Durch einen Druck von
15 kp/cm2 ergab sich eine Dichte von 0,72. Die Biegefestigkeit der fertigen Platten
betrug 170 kp/cm2 bei einem Elastizitätsmodul von 8.500 kp/cm2.
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Beispiel 6: Aus zerkleinertem Zeitungspapier in der Mitte und zerkleinertem
dünnem Kraftpapier für die Außenlagen-wurde eine Platte hergestellt. Die Plattendicke
betrug 13 mm, wobei jede der Außenschichten 2,5 mm dick war. Der durchschnittliche
Bindemittelanteil betrug 5 %, die Biegefestigkeit betrug 220 kp/cm2 2 und der Elastizitätsmodul
war 13.000 kpZcm2.
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Bei keinem der vorbeschriebenen Beispiele wurde während des Aushärtungsprozesses
irgendeine besondere Trocknung durchgeführt. Alle in den vorgenannten Beispielen
hergestellten Platten besaßen eine verblüffend hohe mechanische Festigkeit.
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Wie bereits eingangs erwähnt, sind die Herstellungskostin für die
erfindungsgemäßen Platten äußerst niedrig. Dies ergibt sich einmal aus dem geringen
Energiebedarf, sodann aus den preiswerten Rohstoffen und aus den vergleichsweise
niedrigen Kapitalinvestitionen für den ersten Aufbau der Anlage. Da die Kosten für
das Bindemittel einen wichtigen Faktor bilden und sich herausgestelltiat, daß der
Bindemittelverbrauch im Vergleich zur Festigkeit der-Platten überraschend niedrig
ist, hat auch der niedrige Bindemittelverbrauch entscheidenden Einfluß auf die niedrigen
Herstellungskosten. Im Rahmen der Erfindung können im übrigen die nach dem erfindungsemäßen
Verfahren hergestellten Platten ohne weiteres je nach Bedarf verschiedene Eigenschaften
haben. Sie können als einschichtige oder mehrschichtige Platten hergestellt werden,
wobei im letzteren Falle beispielsweise zwei Außenlagen hoher Dichte und Festigkeit
mit einer Mittellage geringer Dichtigkeit und guter Wärmeisolierung laminiert werden
können. Sie können auch ohne weiteres auf die gewünschte Form gebracht und in diesem
Zustand
zum Aushärten gebracht werden. Wenn auch die Platten unterschiedliche
mechanische Eigenschaften erhalten können, beispielsweise indem sie eine größere
oder geringere Dichte erhalten, sind sie doch dadurch gekennzeichnet, daß sie äußerst
steif sind und Eigenschaften besitzen, welche im wesentlichen Bauplatten wie Spanplatten
od. dgl. kennzeichnen. Um jeglichen Zweifel auszuschalten, soll das erfindungsgemäße
Verfahren nicht Papierabfälle lediglich als Füllmaterial für Wärmeisolierungen beispielsweise
ausnutzen.
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Die Platten lassen sich sägen und ohne weiteres auch nageln.
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Sie lassen sich auch ohne weiteres mit Holzschrauben auf einem Untergrund
befestigen und sie sind auch bohrbar. Als Schutz gegen Stockflecke und Bakterien
können auch ohne weiteres geeignete Chemikalien zugesetzt werden. Es hat sich auch
gezeigt, daß die erfindungsgemäß hergestellten Platten überraschend feuerfest sind.
Diese Eigenschaft kann durch Zusatz geeigneter bekannter Flammschutzmittel noch
verstärkt werden. Die Wasserabsorption läßt sich in gewissem Umfang durch Zusatz
einer Paraffin-Emulsion od. dgl. beeinflussen.
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Erfindungsgemäß hergestellte Platten lassen sich mit geeigneten Platten
aus anderem Material laminieren, um jede gewunschte Oberflächeneigenschaft zu erhalten,
wie dies beispielsweise von Hartfaserplatten oder Spanplatten her bereits bekannt
ist.
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Andererseits können sie auch gespritz oder gestrichen werden, und
zwar entweder bei der Herstellung oder nach dem Zusammenbau.
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Es wurde bereits ausgeführt, daß der Preß/Aushärteprozeß ohne jegliche
spezielle Trocknung durchgeführt werden kann, und zwar teilweise angesichts des
Ausgleichs zwischen der Vortrocknung
des Rohmaterials und der
Menge und des Wassergehaltes des Bindemittels. Manchmal kann es zweckmäßig werden,
der Oberflächenschicht Wasser zuzusetzen, beispielsweise vor dem Preßvorgang. Ein
derartiger Wasserzusatz dient dazu, eine sehr schnelle Oberflächenverdampfung während
des Preßvorganges zu erreichen, so daß die von den Preßorganen zu übertragende Hitze
wesentlich schneller in die Platten eindringen kann, wodurch die Aushärtezeit verkürzt
werden kann.