DE3208963A1 - Verfahren zur herstellung flaechiger beliebig geformter koerper auf der basis defibrierter holzbestandteile - Google Patents
Verfahren zur herstellung flaechiger beliebig geformter koerper auf der basis defibrierter holzbestandteileInfo
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
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Description
Firma
DEUTSCHE FIBRIT GESELLSCHAFT
Ebers & Dr. Müller mbH
Cracauerstraße 55
4150 Krefeld
Verfahren zur Herstellung flächiger beliebig geformter Körper auf der Basis defibrierter
Holzbestandteile
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur besonders wirtschaftlichen Herstellung von Holzfaserwerkstoffen,
durch das dem Endprodukt eine bisher nicht erzielte Eigenschaftenvielfalt verliehen wird.
Der derzeitige Marktbedarf an flächigen Formkörpern, Platten, Bahnen usw. wird aus den verschiedenen geeigneten
Werkstoffen und -kombinationen, die nach vielfäl—
tigen Verfahrenstechniken hergestellt und verarbeitet sind, abgedeckt.
Wesentliche Rohstoffquellen für derartige Materialen sind
einheimische, regenerierbare Hölzer, die in Abhängigkeit der an die Fertigprodukte gestellten Anforderungen und
hinsichtlich ihres jeweils spezifischen Eigenschaftenbildes aufbereitet und sachgemäß verarbeitet werden. Anforderungen,
die an diese Materialien zu stellen sind, ergeben sich naturgemäß primär aus wirtschaftlicher Herstellbarkeit
und ggf. langfristiger Belastung bei sinnvollem Gebrauch der Teile.
Der Katalog der Kriterien für die Bestimmung der Gebrauchstauglichkeit
ist vielschichtig und enthält u.a. Forderungen wie universelle Formgebung, Feuerwiderstand,
Wärme- und Wasserbständigkeit bei zweckgerechter Wasseraufnähme,
Frost-Tauwechselbeständigkeit, Wurzelfestigkeit, Schall- und Wärmedämmvermögen, geringe Dichte,
hohe Biegezugfestigkeit und -steifigkeit, hohe Druck- und Querzugfestigkeit, Kaschier- und/oder Lackierbarkeit,
Gasdurchlässigkeit, einheitliches Oberflächenbild, angenehmer Griff und Klang, physiologische Unbedenklichkeit,
Möglichkeit zur Krafteinleitung und Schraubenhaltevermögen, sicher reproduzierbare Herstellbarkeit, langfristige
Verfügbarkeit der Rohstoffe und vieles mehr.
Es hat sich gezeigt, daß die bekannten Verfahren zur Herstellung flächiger Formkörper auf z.B. Holzwerkstoffbasis
bei Erfüllung der einen Anforderung in ihrem Verhalten bezüglich anderer Anforderungen einer überprüfung
nicht standhalten können. Der Fachmann hat sich daher lange mit Kompromissen, die sich aus scheinbar diametralen
Forderungen ergaben, abfinden müssen, bzw. mußte das Gesamtniveau der Eigenschaften durch wirtschaftlich nicht
immer angemessen hohe Veredlung der Produkte angehoben werden, um einigen wenigen Forderungen dann voll entsprechen
zu können.
Die bekannten Naßanformverfahren bieten mit geringsten Bindemittelgehalten einerseits hervorragend verfilzte
Faserverbände mit daraus resultierend hohen Festigkeiten bei großen Freiheitsgraden in der Formgestaltung, andererseits
erfordern sie energieintensive Auspreß-, Trocken- und Preßverfahren, welche kostenaufwendig sind. Zudem
sind die Fertigprodukte einseitig durchweg durch Trockensiebstrukturen gezeichnet.
Die bekannten Trockenverfahren bieten bei vergleichbaren
Bindemittelgehalten und ohne Inkorporation relativ kostspieliger Hilfsstoffe und -träger keine ausreichenden
Faserverbände, so daß zur Erzielung guter Arbeitsergebnisse
stets harzreiche Ansätze erforderlich sind. Außerdem sind modifizierende Zusätze, Vor- und/oder
Zwischen- und/oder Nachbehandlingen wie Mattenzuschnitte, Feuchte- bzw. DampfaufSchlüsse, Imprägnierungen, Verweilzeiten
für Kühlung und/oder Entspannung usw. notwendig.
Aus diesem Mangel ergibt sich die Aufgabe zur möglichst wirtschaftlichen Herstellung flächiger Faserstofformkörper,
die eine möglichst große Bandbreite von ver— schiedenen technischen Anforderungen erfüllen.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden erfindungsgemäß die im
Anspruch 1 gekennzeichneten Maßnahmen vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüche gekennzeichnet.
.J
Es wurde gefunden, daß naßdefibrierte Holzhackschnitzel
hiesiger Provenienz beim Transport im Luftstrom von Raumtemperatur
und üblicher relativer Feuchte einen ausreichenden Restwassergehalt behalten, um im aufgeschlossenen
Zustand zur optimalen Verfilzung in einem Anformprozeß aus dem Luftstrom ausreichend geschmeidig zu bleiben.
Dieser Feuchtegehalt ist für einen aus dem Luftstrom durch Absieben erhaltenen Vorformling beim Formpressen nicht
wie üblich störend, wenn in gleicher Phase Stoffe anwesend sind, die zumindest teilweise bei den Preßbedingungen mit
dem Wasser reagieren und Überschüsse davon binden.
Auch wurde gefunden, daß diese Stoffe als Bindemittel wirken können und deren Zugabe auf dem Weg vom Defibrieren
zum Voranformen erfolgen kann, des weiteren, daß die Zusatzstoffe die Textur von Voranformlingen positiv zu
beeinflussen vermögen und stärker konturierte Vorformlinge herzustellen sind, wenn die Anformungsrichtung
nicht der Gravitation gehorcht.
Derart aufbereitete Faserstoffe mit den aus der HoIzfaserwerkstoff-
und Papierindustrie im weitesten Sinne bekannten Hilfsstoffen bleiben bis zum Verpressen verträglich
und können mit verstärkenden und/oder verdünnenden und/oder anderen Füllstoffen,wie Flammschutzmittel,
Pigmenten, Abfallstoffen usw. f versetzt werden.
Die Formpressung kann ohne Trockensiebe o.a. bei niedrigen Temperaturen und ohne Kühlzyklus erfolgen.
Das Wesen der Erfindung besteht in der Darstellung wirtschaftlich herstellbarer, flächiger Faserstoffkörper
nach Verfahren, die die Vorteile bekannter Naßverfahren mit denen bekannter Trockenverfahren derart in Einklang
bringen, daß dem Produkt nicht die jeweiligen bekannten Nachteile zu eigen werden können, wobei die Rohstoffbasis
leicht zugänglich, regenerierbar und langfristig verfügbar ist.
Geeignete Verfahrens- und Materialwahl führen zu wirtschaftlich herstellbaren Faserstoffformkörpern, die formmäßig
beliebig gestaltet werden können, dabei mechanisch hochfest, lackier- und kaschierbar, naßfest und mit angenehmem
Griff und Klang ausgestattet sind und gute mechanische
Festigkeiten bei einem Höchstmaß an Wirtschaftlichkeit hinsichtlich der Rohstoffe, der Verfahren und
dem Anspruch an die Werkzeuge aufweisen.
Allgemeine gültige Anforderungen wie die nach sicherheitstechnischen-
und Umweltbedürfnissen werden mit diesen
flächigen Formkörpern sowohl im Fahrzeug-, Flugzeug-
und Schiffbau als auch und nur beispielsweise im Möbel-
und Innenausbau überall dort erfüllt, wo die erfindungsgemäß vereinigten Eigenschaften von Vorteil sind.
Es können defibrierte Laub- und/oder Nadelhölzer Anwendung
finden, die mechanisch zerfasert und/oder solche, die chemisch aufgeschlossen und/oder solche, die
zusätzlich gemahlen und/oder solche, deren Gewebe durch Druck und/oder Hitze erweicht ist, in Abmischung, allein
und/oder mit Fremdfasern, die zellulosehaltig und/oder
zellulosefrei, synthetisch und/oder natürlich sein können.
Der atro-£'absolut trocken"j/Gehalt sollte vor Übergabe an
einen Luftstrom im Bereich von
98 bis 40 %, bevorzugt 85 bis 55 % und nach Entnahme aus
dem Luftstrom 98 bis 70 %, bevorzugt 90 bis 75 % liegen.
Erfindungsgemäß wird das Fasermaterial im Luftstrom und/
oder geeigneten Mischorganen mit Bindemitteln wie aliphatischen, cycloaliphatischen, aromatischen, araliphatischen
und/oder heterocyclischen Isocyanaten mit mindestens zwei Isocyan-Gruppen, wie sie z.B. aus "Annalen
der Chemie", Band 562, Seiten 75 bis 136 bekannt sind, versetzt. Modifikationen mittels Emulgatoren, Beschleunigern,
Inhibitoren oder anderen werden erfindungsgemäß neben Zusätzen von weiteren Hilfsmitteln durchgeführt.
Als weitere Zuschlagstoffe kommen erfindungsgemäß solche
Stoffe in Betracht, die Wasser ebenfalls irreversibel binden,wie beispielsweise reaktionsfähige Tonsäure
(Hydraulefaktoren), Puzzolane (hydrauliche Zuschläge) in Kalk, Puzzolan, mörtelhydratische Puzzolane wie z.B.
Diatomenerde, Molererde, Si-Stofi und Si-Traß, anhydrische
Puzzolane zusammen mit Kalziumhydroxid sowie handelsübliche
Puzzolankalke, hydraulische Kalke, Romankalke, lufttrockene Tone, Trikalziumsilikat, Dikalziumaluminatferrit
sowie latent hydraulische Stoffe, ferner Puzzolanzement, Tonerdeschmelzzement, des weiteren andere wasserhärtbare
Stoffe wie Gipse und Anhydrit usw., die ggf. durch bekannte modifizierende Zusätze abgerundet sind.
Die Faseraufbereitung wird nach oder vor der Vereinigung mit allen Zusatzstoffen aus einem Luftstrom auf
eine konturierte Sieboberfläche geschleudert, wobei die Oberfläche zur Vermeidung von unerwünscht hoher Stoffaufgabe
in formkonkaven und zu geringer Stoffabdeckung in formkonvexen Bereichen durch Riesel- und/oder Streueffekte
nicht von oben beladen wird.
Erfindungsgemäß befindet sich dauernd oder zwischenzeitlich
hinter dem Formsieb ein Unterdruck, der allein oder verstärkt durch mechanische Maßnahmen und begünstigt
durch die Faserstoff-Transportluft für einen temporären Zusammenhalt des Vorformlings und eine wünschenswerte
Vorverdichtung und -verfilzung sorgt.
Eine Gewichts- und/oder Volumendosierung der Faserstoffaufbereitung
findet in Abhängigkeit von Formgröße und/ oder gewünschter Wandstärke und/oder angestrebter Dichte
und/oder formalem Schwierigkeitsgrad u.a. je Arbeitszyklus des Vorfomsiebes statt, wobei nach jeweils erfolgter
quantitativer Verteilung des Faserstoffs am Sieb dieser ggf. durch geeignete Maßnahmen weiter vorverdichtet
werden kann und dann der Preßform übergeben wird.
Die Formpressung findet unter wirtschaftlich günstigen Bedingungen bei niedrigen Temperaturen und/oder kurzen
Preßzeiten ohne Kühlzyklus in geschlossenen bzw. weit-
gehend geschlossenen Werkzeugen ohne Trockensieb o.a.
statt, wodurch die Prägbarkeit beider Teiloberflächen mit gewünschten Strukturen möglich ist.
Flächige Formkörper auf der Basis regenerierbarer Rohstoffe
in Trockenformen können wie folgt hergestellt werden:
Der in einem Defibrator nach Asplund hergestellte Nadel- und/oder Laubholzfaserstoff wird für Transport und/
oder Reifung und/oder Abkühlung zwischengelagert und nach bekannten Verfahren von um 5 - 80 %, vorzugsweise
um 40 - 65 % seiner Feuchte befreit, so daß Rieselfähigkeit gegeben und eine Verhärtung der Einzelfaser, wie
sie bekanntlich bei steigendem atro-Gehalt feststellbar ist, nicht eintreten kann.
Das derart vorbereitete Haufwerk wird beispielsweise von
einem Beleimungsmischer oder einem anderen zur Auflockerung und/oder zum Weitertransport und/oder zur Beleimung
geeigneten Gerät übernommen und mit Hilfs- und
Zusatzstoffen wie z.B.
0,01 - 10 Gew.-% vorzugsweise 0,1 - 5 Gew.-% Hydrophobierungsmittel
0,01 - 10 Gew.-% vorzugsweise 0,05 - 5 Gew.-% Farbstoffe und/oder -pigmente
0,001 - 2,0 Gew.-% vorzugsweise 0,005 - 1,0 Gew.-% Reaktionsbeschleuniger
0,01 - 40 Gew.-% vorzugsweise 1,0 - 30 Gew.-% Flammschutzmittel
0,01 - 40 Gew.-% vorzugsweise 1,0 - 30 Gew.-% Flammschutzmittel
0,001 - 10 Gew.-% vorzugsweise 0,01 - 2,0 Gew.-% Trenn- und/oder Gleitmittel
grundsätzlich beliebigen Mengen, vorzugsweise jedoch bis
-ιοί zur Menge der eingesetzten Holzfaserstoffe (atro) anorganische
und/oder organische Füll- und/oder Abfall- und/oder Verstärkungsstoffe sowie
0,3-18 Gew.-% vorzugsweise 0,5 - 11,5 Gew.-% eines
handelsüblichen Polyurethanhärters wie modifiziertem 4,4 Diphenylmethandiisocyanat (MDI) und/oder einem
seiner Prepolymeren versetzt.
Nach dem Durchsatz der aufgelockerten, modifizierten
Holzfasermasse durch ein Gerät mit oben beschriebener Wirkungsweise, gelangt die Masse in einen Gasstrom und
wird von unten quantitativ dosiert an ein Formsieb geblasen, das den Konturen des aus der Arbeitsweise erwarteten
flächigen Formkörpers in Näherung gehorcht, wobei der Luftstrom zumindest zeitweise durch eine Unterdruckzone
auf der der Anformfläche abgewandten Seite unterstützt wird.
Es entsteht so ein Vorformling, der je nach Dosierung Dicken von ca. 1,0 mm bis ca. 350 mm bei Dichten von
ca. 10 kg/m bis ca. 150 kg/m aufweist, der nach Abtrennung der Blasluft im Formsieb haften bleibt und von
dort auf eine Preßformunterseite, die auf 40° C - 2 90° C,
vorzugsweise auf 110° C - 190° C aufgeheizt ist, abgelegt
werden kann. In 3 bis 900 s, insbesondere in 20 bis 375 s, bei spezifischen Drücken von 1 bis 130 bar, insbesondere
4 bis 40 bar kann der flächige Formkörper verpreßt und ohne Abkühlung der Form entnommen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat folgende Vorteile:
- wirtschaftliche Herstellung durch geringen Bindemittelgehalt
und Energiebedarf und Vermeidung von Vor- und Nacharbeit
- 11 -
1 - Freiheit in der Formgestaltung
- geringe Dichte bei hohen mechanischen Werten
5 - beidseitig beliebige Prägbarkeit und einheitliche
Oberflächen
- angenehmen Griff und Klang. 10
Claims (7)
- COHAUSZ & FLORACKPATENTANWALTSBÜnO SCHUMANNSTR. 97 D-4000 DÜSSELDORF 1Telefon:(02II) 683346 Telex:08586513 cop dPATENTANWÄLTE:
Dipl.-Ing. W. COHAUSZ - Dipl.-Ing. R KNAUF ■ Dipl.-Ing. H. B. COHAUSZ ■ DipHng. D. H. WERNER11.03.1982AnsprücheI 1 .) Verfahren zur Herstellung flächiger, beliebig geformter Körper auf der Basis defibrierter Holzbestandteile in Trockenpreßformen, dadurch
gekennzeichnet, daß die zur günstigen Verfilzung notwendige Feuchte bis zur Formgebung Bestandteil.der Holzfasern bleibt und diese mit faser- und/oder feuchtereaktiven Bindemitteln und gegebenenfalls Hilfsstoffen versetzt, mittels eines die Gravitation kompensierenden Luftstroms an ein Vorformsieb dosiert und anschließend in siebfreien Werkzeugenohne KühlZyklus mit beidseitig glatten oder beliebig geprägten Oberflächen verpreßt werden. - 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuchte auf 10 30 Gew.-% des Holzbestandteils eingestellt wird.36 057
W/Ka
30 - 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuchte auf 1-30 Gew.-% bezogen auf alle Bestandteile des Festkörpers eingestellt wird.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß als Bindemittel ein reaktiver, mehrfunktioneller Isocyanat enthaltender Stoff zugemischt wird.
- 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkung der Bindemittel durch Zusatz hydraulischer und/oder latent hydraulischer Stoffe unterstützt wird.
- 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestandteile mit Hilfsstoffen gemischt werden, die den Zusammenhalt des Vorformlings verbessern.
- 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfsstoffe Flammschutzmittel, Hydrophobierungsmittel, Gleitmittel, Antistatika, Farbmittel, Trennmittel, Treibmittel, Korrosionsschutzmittel, Mittel zur Erhaltung der Rieselfähigkeit, Verstärkungsmittel, aktive und/oder inerte Füllstoffe einzeln-oder zu mehreren zugemischt werden.
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