DE3728123A1 - Verfahren zur herstellung von zerfasertem zellulosematerial, insbesondere holzfasern, fuer die herstellung von faserplatten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstel­ lung von zerfasertem Zellulosematerial, insbesondere Holzfasern, bis zu einer Faserlänge von 20 mm, welches mit einem hohen Anteil an hitzehärtbarem Harz versehen ist. Die beleimten Holzfasern sind geeignet zur Herstel­ lung von dekorativen Formteilen, wobei sie zunächst zu einer Fasermatte geformt und dann bei hoher Temperatur verpreßt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren geht von den bekannten Verfahren aus, bei denen zunächst Holzschnitzel mit Was­ serdampf erweicht und anschließend, z.B. zwischen zwei Mahlscheiben, zu Holzfasern mit einer Länge bis zu 20 mm zerkleinert werden. Auf die feuchten Holzfasern wird da­ nach eine wäßrige alkalische Lösung eines hitzehärtbaren Harzes aufgebracht und die beleimten Holzfasern z.B. mit Heißluft bis zu einer Restfeuchte unter 15 Gew.-% ge­ trocknet (EP-B-00 81 147). Bei der Durchführung dieses bekannten Verfahrens besteht allerdings die Gefahr, daß beim Trocknen die beharzten Teilchen an der Wand des Trockenrohres verkleben und im Extremfall das Trockenrohr verstopfen, wodurch leicht Selbstentzündung eintritt.

Es ist auch bekannt, die Holzfasern nach der Zerfase­ rungsstation in einem Wasserdampf-Luftstrom zu führen, einen Großteil des Dampfstromes von den Holzfasern vor dem Harzauftrag zu entfernen, auf die vom restlichen Dampfstrom in einer Blasanlage mitgenommenen Faserteil­ chen die wäßrige Harzlösung aufzubringen und danach die beleimten Holzfasern zu trocknen (DE-A-36 09 506). Dieses Verfahren zeigt zwar den Vorteil, daß aufgrund des vorher reduzierten Dampfanteils bei der Trocknung relativ wenig Energie erforderlich ist. Jedoch besteht bei diesem Ver­ fahren die Gefahr, daß sich die Harzlösung unzureichend mit den Holzfasern durchmischt und eine unerwünschte Vor­ verdichtung eintritt, wodurch bei der Weiterverarbeitung der beleimten Holzfasern nach dem Trocknen Probleme auf­ treten können. Durch schlechte Durchmischung der Holzfa­ sern mit dem Harz entstehen Harztropfen, welche in der fertigen Platte Leimnester bilden. Diese führen zu uner­ wünschten optischen und technischen Qualitätsminderungen. Diese Nachteile des bekannten Verfahrens sind besonders gravierend, wenn relativ große Harzmengen bezogen auf die Holzfasermenge eingesetzt werden sollen, wie es bei­ spielsweise nach der EP-B-00 81 147 vorgesehen ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß bei den großen Harz­ mengen nach der EP-B-00 81 147 die in der Figur der DE-A-36 09 506 mit 28 bezeichnete Leitung mit Harz und Faserteilchen zusetzen würde.

Ausgehend von dem aufgezeigten Stand der Technik ist es deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, welches selbst bei Zugabe von großen Mengen an Harz, be­ zogen auf die Menge der Faserteilchen, ein gleichmäßiges Vermischen der Faserteilchen mit dem Harz gewährleistet und bei dem die Gefahr einer Verstopfung des Trockenroh­ res durch miteinander verklebte Faserteilchen und daraus resultierender Selbstentzündung nicht mehr vorhanden ist. Gleichzeitig soll es einen kostengünstigen Transport der Faserteilchen gestatten, d.h. mit geringem apparativen Aufwand durchführbar sein, und mit einem verhältnismäßig geringen Energieaufwand auskommen, wobei trotz der großen Menge an zugesetztem Harz nur geringe Dampfmengen erfor­ derlich werden. Die Kombination aller dieser vorteilhaf­ ten Eigenschaften wurde bisher von keinem Verfahren er­ reicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Die ab­ hängigen Ansprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen des Verfahrens an. Gegenstand der Erfindung ist ferner eine dekorative Platte, umfassend eine Kernschicht und eine ein- oder beidseitige dekorative Schicht, bei der die Kernschicht aus den nach Anspruch 1 hergestellten Faser­ teilchen besteht. Die Platte ist ein flächenhafter Kör­ per, dessen Oberflächenform und Oberflächenstruktur dem Anwendungszweck angepaßt ist und der z.B. auch gebogene Form aufweisen kann. Vorzugsweise ist die Platte ein Kör­ per mit im wesentlichen ebener Fläche. Ihre Dicke liegt insbesondere im Bereich von 0,5 bis 30 mm. Platten dieser Art sind insbesondere in der EP-B-0 0 81 147 beschrieben.

Die erfindungsgemäße Platte hat zweckmäßigerweise eine kratzfeste Oberfläche wie in EP-A-0 1 66 153 und EP-A-02 16 269 beschrieben.

Unter zerfasertem Zellulosematerial sind insbesondere fa­ serförmige Holzpartikel zu verstehen. Sie werden aus Holzarten hergestellt, die eine Zerfaserung erlauben, z.B. aus Nadelholz, wie Fichten- oder Kiefernholz, oder Laubholz, wie Kastanien- oder Buchenholz. Weiterhin kön­ nen zusätzlich zu den Holzfasern Zellulosefasern und industrielle Holz-, Papier- und Zelluloseabfälle, z.B. auch Holzmehl oder Holzschliff, verwendet werden; ebenso sind Abfälle aus holzverarbeitenden Werkstätten geeignet. Es ist auch möglich, einen Teil der Holzfasern, der Zel­ lulosefasern bzw. der Holzabfälle, vorzugsweise bis zu 20 Gew.-%, durch Kunststoffabfälle, z.B. in Form von Fa­ sern oder Granulat, zu ersetzen. Das Holz wird gewaschen, um Metall-, Stein- oder Sandspuren zu entfernen, danach in einer Mühle zu Holzschnitzeln zerkleinert.

Die Holzschnitzel werden in einem Digestor (Dampfkessel) mit Wasserdampf unter Wasserdampfdruck von 1 bis 10 bar in wenigen Minuten erweicht und anschließend, z.B. zwi­ schen zwei Mahlscheiben in einem Raffineur, zu Holzfasern zerkleinert.

Die auf diese Weise aufgeschlossenen Holzfasern haben eine Länge von 0,3 bis 20 mm, eine mittlere Länge von 0,5 bis 3 mm und einen mittleren Durchmesser von 0,025 bis 0,05 mm. Der Durchmesserbereich liegt zwischen 0,01 und 1 mm, in Abhängigkeit des verwendeten Rohholzes und der Zerfaserungsbedingungen. Länge und Durchmesser der ver­ wendeten Zellulosefasern liegen in dem gleichen Dimen­ sionsbereich.

Die aus der Zerfaserungsmaschine austretenden Faserteil­ chen werden in heißem Wasserdampfstrom in einer Blasanla­ ge unter erhöhtem Druck, vorzugsweise bei 2 bis 10 bar, insbesondere 4 bis 6 bar, in turbulenter Strömung weiter­ transportiert.

Die Zugabe des hitzehärtbaren Harzes erfolgt in wäßriger, vorzugsweise alkalischer Lösung, welche in die Blasanlage eingesprüht wird. Durch die turbulente Strömung, hervor­ gerufen durch eine entsprechend kleine Dimensionierung des Blasrohres ("blow line") und eine angelegte Druckdif­ ferenz über die Länge des Blasrohres, findet eine optima­ le Mischung zwischen Harz und Faserteilchen statt, selbst bei sehr großen Mengen an Harz, welche 200 bis 1 000 g, insbesondere 300 bis 600 g, je 1000 g Trockenfasern be­ tragen können. Das hitzehärtbare Harz ist vorzugsweise ein Phenol-Formaldehyd-Harz, wie es zur Herstellung von dekorativen Bauplatten (EP-B-00 81 147) üblich ist.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Blas­ anlage im Bereich nach der Harzzugabe vorzugsweise bis zur Abtrennung vom Wasserdampf von außen zu kühlen, so daß sich eine dünne Schicht aus Kondenswasser auf der In­ nenwand der Blasanlage abscheidet. Hierzu reicht es aus, wenn die Temperatur der Wandung der Blasanlage um wenige Grad abgesenkt wird, als zweckmäßig hat sich eine Tempe­ raturabsenkung um 5 bis 20°C erwiesen. Damit wird das An­ haften der beharzten Faserteilchen an der Innenwand der Blasanlage wirksam verhindert.

Das Gemisch aus Wasserdampf und beharzten Faserteilchen wird von der Blasanlage zu einer Einheit geführt, wo die beharzten Faserteilchen vom Wasserdampf entfernt werden. In dieser Stufe wird der Wasserdampf vorzugsweise voll­ ständig abgetrennt. Die Faserteilchen besitzen danach noch einen Wassergehalt von 15 bis 35 Gew.-%, insbesonde­ re 18 bis 25 Gew.-%. Diese Stufe wird vorteilhafterweise in einem Zyklonenseparator bei Atmosphärendruck, insbe­ sondere ohne Energiezufuhr, durchgeführt, jedoch sind prinzipiell auch andere Einrichtungen geeignet, mit denen Systeme aus Feststoffteilchen, wie z.B. Staub, und Gase voneinander getrennt werden können. Solche Einrichtungen sind beispielsweise Vorrichtungen, die nach dem Prinzip der Schwerkraft oder Zentrifugalkraft arbeiten und/oder aus Filtern oder mechanischen Separatoren aufgebaut sind (vgl. Perry′s Chemical Engineers′ Handbook, 6th ed. (1985), McGraw-Hill Book Company, "DUST-COLLECTOR DE- SIGN", 20-81 bis 20-89). Der abgetrennte Wasserdampf wird aus Gründen der Energieersparnis wieder in den Verfah­ rensablauf eingeführt und zweckmäßigerweise zur Erwärmung und zum Einweichen der noch zu zerfasernden Holzschnitzel verwendet. Auch überschüssiges härtbares Harz kann zusam­ men mit dem Wasserdampf abgetrennt werden und einer er­ neuten Verwendung zugeführt werden.

In der nachfolgenden Trockenstufe wird der Endfeuchtig­ keitsgehalt von kleiner als 12 Gew.-%, insbesondere 3 bis 10 Gew.-%, erreicht. Hierzu werden die Faserteilchen zweckmäßigerweise durch ein mit Warmluft beheiztes Trockenrohr geblasen, wobei sie durch den Luftstrom fein verteilt werden. Die Warmluft weist vorzugsweise eine Temperatur von 60 bis 110°C auf. Die getrockneten Fasern verlassen die Trockenstufe beispielsweise über einen wei­ teren Zyklonenseparator oder eine ähnliche Einrichtung und werden der Weiterverarbeitung zugeführt, insbesondere zur Herstellung von dekorativen Bauplatten, wie sie bei­ spielsweise in der EP-B-00 81 147 beschrieben sind.

Das Verfahren zeigt in überraschender Weise eine Kombi­ nation von Vorteilen. So wird die Anwesenheit von Wasser­ dampf im Trockner weitgehend verhindert, wodurch der Energiebedarf relativ niedrig ist. Auch die Brandgefahr ist deutlich verringert. Weder in der Blasanlage noch im Trockner besteht die Gefahr, daß sie durch anhaftendes Material in ihrer Funktion gestört werden. Das Verfahren benötigt keinen großen apparativen Aufwand, zusätzliche Einheiten zum Mischen und/oder Fördern der Faserteilchen sind nicht erforderlich. Die nach der Trockenstufe erhal­ tenen Fasern sind nicht agglomeriert, so daß sie sich problemlos zu verpreßbaren Fasermatten formen lassen.

Die Erfindung wird durch das nachfolgende Beispiel und die Figur näher erläutert. Die Figur zeigt schematisch den Verfahrensablauf.

Beispiel

In einen Behälter 1 werden kontinuierlich Holzhackschnit­ zel mit etwa gleicher Gewichtsmenge an Wasser vermischt und im Kessel 2 mit Heißwasserdampf behandelt. Nach einer Verweilzeit von wenigen Minuten werden die erweichten Hackschnitzel zu einem Raffineur 3 weitertransportiert, wo sie zwischen zwei Mahlscheiben zu Holzfasern zerklei­ nert werden. Die Holzfasern werden mit Heißwasserdampf in einer Blasanlage 4 weitergeleitet, in welche hitzehärtba­ res Phenol-Formaldehyd-Harz in wäßriger alkalischer Lö­ sung über den Harzinjektor 5 eingesprüht werden. Im nach­ folgenden Teil wird die Blasanlage 4 von außen mit Wasser (Kühlungsmantel 6) gekühlt. Die erhaltene Mischung aus Wasserdampf und beharzten Holzfasern gelangt danach in einen Zyklonenseparator 7 unter Atmosphärendruck. Hier wird der Wasserdampf entfernt und über die Leitung 8 zum Hackschnitzelbehälter 1 zur Erhitzung der Holzteilchen zurückgeführt. Die mit Harz beschichteten bzw. impräg­ nierten Holzfasern werden zur restlichen Trocknung durch eine Zellenschleuse 9 in ein Trockenrohr 10 geleitet, welches sie mit einer Restfeuchte von 7 Gew.-% verlassen. Durch die Trocknerluft werden die Holzfasern in einen Zyklonenseparator 11 weitergefördert und über eine Zel­ lenschleuse zu einer Formungsstation 12 transportiert, wo sie auf ein Band abgelagert und zu einer Fasermatte vorverdichtet werden.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung von zerfasertem Zellulo­ sematerial, vorzugsweise Holzfasern, insbesondere bis zu einer Faserlänge von 20 mm, welches mit einem hohen An­ teil an hitzehärtbarem Harz versehen und insbesondere zur Herstellung von faserhaltigen Formteilen geeignet ist, wobei das hitzehärtbare Harz in wäßriger, vorzugsweise alkalischer Lösung zu einer Mischung aus Faserteilchen und Wasserdampf hinzugefügt wird und Wasserdampf von den beharzten Faserteilchen in einem Trockner entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Mischung von Wasser­ dampf und Faserteilchen nach der Harzzugabe der Wasser­ dampf entfernt wird und die Faserteilchen anschließend in einer Trockenstufe auf einen Feuchtigkeitsgehalt von kleiner als 12 Gew.-%, insbesondere 3 bis 10 Gew.-%, ge­ trocknet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung des Wasserdampfs mit einem Zyklonen­ separator erfolgt, vorzugsweise ohne Energiezufuhr.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Trockenstufe mit Warmluft erfolgt, vor­ zugsweise bei einer Temperatur von 60 bis 110°C.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das hitzehärtbare Harz in wäßriger Lösung auf die in einem Wasserdampfstrom geführten Faser­ teilchen aufgebracht wird, die Mischung aus beharzten Faserteilchen durch ein von außen gekühltes Rohr trans­ portiert wird, danach der Wasserdampf völlig entfernt wird und anschließend die Trockenstufe durchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserdampfstrom mit den Faser­ teilchen unter erhöhtem Druck, vorzugsweise von 2 bis 10 bar, insbesondere 4 bis 6 bar, in turbulenter Strömung gefördert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zugefügte Harzmenge (Trockenge­ wicht) 200 bis 1000 g, vorzugsweise 300 bis 600 g, je 1000 g Faserteilchen (Trockengewicht) beträgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der abgetrennte Wasserdampf zur Er­ wärmung der noch zu zerfasernden Holzschnitzel eingesetzt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserteilchen nach der Trocken­ stufe von der Trockenluft abgetrennt werden, vorzugsweise in einem weiteren Zyklonenseparator.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zerfaserung des Zellulosemate­ rials Zelluloseteilchen, insbesondere Holzschnitzel, un­ ter Dampfdruck bis auf eine maximale Faserlänge von 20 mm zerkleinert werden, daß die erhaltenen Faserteilchen in Mischung mit Wasserdampf unter erhöhtem Druck, vorzugs­ weise bei 2 bis 10 bar, insbesondere 4 bis 6 bar, in ei­ ner Blasanlage weitertransportiert werden und daß die wäßrige Harzlösung in die Blasanlage eingesprüht wird.

10. Dekorative Platte, umfassend eine Kernschicht und ein- oder beidseitig dekorative Oberflächenschichten, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kernschicht aus den nach Anspruch 1 hergestellten Holzfasern besteht, welche mit einem hitzehärtbaren Kunstharz in der Hitze verpreßt sind.