DE4316498C2 - Verfahren zur Herstellung von bindemittelhaltigen Holzfaserformteilen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von bindemittelhaltigen HolzfaserformteilenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
von bindemittelhaltigen Holzfaserformteilen unter Wie
derverwendung von Produktionsabfällen, die bei der Her
stellung von Holzfaserformteilen der beschriebenen Art
in unterschiedlichen Produktionsstufen - und damit in
unterschiedlicher Konsistenz - anfallen. Unter dem Be
griff "Holzfaserformteile" seien dabei die Trägerform
teile für kaschierte Innenverkleidungsteile für Fahr
zeuge zusammengefaßt, die überwiegend aus Zellulose-
und/oder Lignozellulosefasern bestehen, wobei jedoch
Anteile anderer Faserarten, beispielsweise Synthesefa
sern, zugesetzt sein können. Die erläuterten Träger
formteile sind dabei jedoch nur eine bevorzugte Anwen
dungsform der Holzfaserformteile. Fernsehrückwände,
Möbelfronten oder ähnliche Anwendungen derartiger Teile
seien in die Definition mit eingeschlossen.
Der Fertigungsablauf derartiger Teile entspricht beim
Stand der Technik den Ausführungen des beschreibenden
Teiles des Anspruchs 1. Dabei entstehen je nach Art der
zu fertigenden Formteile mit unterschiedlichem Anteil,
25 bis 50 Gew.-% bezogen auf das Gewicht des eingesetz
ten Halbzeuges "gering verdichtete Matte", Abfall, der
sich wie folgt auflisten läßt:
- 1. Abfall beim Platinenzuschnitt aus der Fasermatte; gering verdichtet, mit unausgehärtetem Duromeran teil.
- 2. Ausschußteile beim Vorformen; gering verdichtet, mit unausgehärtetem Duromeranteil.
- 3. Abfallränder beim anschließenden warmen Verpressen der Vorformteile zu Holzfaserformteilen; gering verdichtet, mit unausgehärteten Duromeranteilen.
- 4. Ausschußteile beim Heißpressen; endverdichtet mit ausgehärteten Duromeranteilen, und
- 5. Stanzabfall; endverdichtet, mit ausgehärteten Du romeranteilen.
Während bei der Produktion des Halbzeuges "gering ver
dichtete Fasermatte" der aus Rand- bzw. Dickenbearbei
tung herrührende Abfall des Faserstoffes direkt der
Mattenfertigung wieder zugeführt werden kann, da er
sich nicht von der eingesetzten Frischfaser in Konsi
stenz und Beleimung unterscheidet, und ein derartiges
Vorgehen seit langem Stand der Technik ist, sind bisher
für die Formteilefertigung selbst keine Wiederaufberei
tungskonzepte bekannt geworden. Dies hat seine Ursache
wohl darin, daß die unterschiedlichen Fertigungsstufen
Abfälle unterschiedlicher Konsistenz produzieren, wo
durch nach Meinung der Fachleute eine gemeinsame wirt
schaftliche Aufbereitung und Wiederverwendung ausge
schlossen ist.
Die nicht vorveröffentlichte, auf einer älteren Anmel
dung beruhende DE 42 24 629 A1 offenbart ein Verfahren
zum Recycling von plattenförmigen Elementen aus mit
Harnstoff-Formaldehyd-Bindemitteln verleimten Holzwerk
stoffen, bei dem die Elemente in einem Vorbehandlungs
schritt in kleine Bruchstücke gebrochen und die Bruch
stücke dann mit vorzugsweise gesättigtem Wasserdampf
unter hohem Druck in faserige oder spanförmige Grundbe
standteile zerlegt werden, um diese nach erneuter Be
leimung mit Harnstoff-Formaldehyd-Bindemitteln wieder
zu neuen Platten zu verpressen. Dieses Bindemittel ist
in der Lage, in dem Sekundärrohstoff enthaltene Harn
stoffreste (Hydrolyseprodukte) bei geeigneter Formulie
rung mit einzukondensieren. Alternativ wird vorgeschla
gen, die Späne oder Fasern nach der Dampfbehandlung
intensiv mit Wasser zu waschen und sie so für die Zuga
be beliebiger Bindemittel vorzubereiten.
Die Beschränkung auf das Recycling von ausschließlich
mit Harnstoff-Formaldehyd-Bindemitteln verleimten Holz
werkstoffen hat seinen Grund darin, daß dieses Binde
mittel gut hydrolisierbar sind, so daß eine reine
Dampfbehandlung ausreicht, um den Holzwerkstoff wieder
in seine Ausgangsbestandteile zu zerlegen. Andere Be
leimungssysteme hingegen sind resistenter, so daß das
offenbarte Verfahren für diese nicht geeignet ist.
Die ebenfalls nicht vorveröffentlichte, auf einer älte
ren Anmeldung beruhende DE 42 18 443 A1 beschreibt ein
Verfahren zum Materialrecycling von Fahrzeug-Innenver
kleidungsteilen aus kaschierten Holzfaserformteilen.
Wesentlich ist hier die Trennung der Holzfaserwerkstof
fe von der Kunststoffkaschierung. Zu diesem Zweck wird
das kaschierte Formteile zur Auflockerung des Holzfa
serverbundes einem Quellvorgang unterworfen und nach
folgend der Holzfaserverbund zu direkt wiederverwend
barem Faserstoff aufgelöst unter gleichzeitger Abtren
nung der Kaschierung vom Holzfaserstoff, und schließ
lich werden die Faserstoffe und die Kaschierung vonein
ander getrennt.
Aus der DE-AS 12 01 045 ist ein Verfahren zur Wiederge
winnung von Spanmaterial aus mit ausgehärteten Binde
mitteln durchsetzten Abfällen für die Herstellung von
Spanplatten bekannt, bei dem der Abfall der Einwirkung
von überspanntem Dampf ausgesetzt wird. Als Bindemittel
werden explizit nur Harnstoff-Kunstharz- bzw. -Formal
dehydharzleime genannt, die, wie bereits erwähnt, gut
hydrolisierbar sind und durch eine reine Dampfbehand
lung wieder aufgelöst werden können. Eine mechanische
Bearbeitung ist nicht vorgesehen. Die Späne können eine
Größe bis zu 20 × 0,3 × 1,0 mm haben.
In Anbetracht der Tatsache, daß eine Produktion, bei
der 35 bis 50% des eingesetzten Rohstoffes "Holzfaser"
als Deponie- oder Verbrennungsmüll anfällt, künftig
weder zu verantworten ist noch vom Gesetzgeber geduldet
werden wird, stellt sich daher die Erfindungsaufgabe,
ein Verfahren anzugeben, das eine weitgehend abfall
freie Fertigung von Holzfaserformteilen bei wirtschaft
lich tragbaren Produktionsbedingungen ermöglicht. Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die Ansprüche 2 bis 4 geben vorteilhafte Weiterbildun
gen des erfindungsgemäßen Verfahrens an.
Dadurch, daß die Abfälle unterschiedlicher Konsistenz
zunächst zerfasert werden, erhalten sie eine einheitli
che Konsistenz, und zwar eine, die es ermöglicht, den
Abfall direkt wieder in der Fertigung des Halbzeugs
"gering verdichtete Fasermatte" einzusetzen. Dabei
spielt dann die Herkunft des Abfalles aus unterschied
lichen Produktionsstufen keine Rolle mehr, so daß die
Aufgabe "weitgehend abfallfreie Fertigung" gelöst ist.
Dieses Vorgehen ermöglicht also ein echtes Recycling.
Aus dem Produktionsabfall werden gleiche Werkstücke
gefertigt. Werden dabei geeignete - das heißt die Holz
faser schonende - Zerfaserungsverfahren eingesetzt,
sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch keine
Qualitätsverluste der Holzfaserformteile verbunden.
Gering verdichtete Abfälle, die die duromeren Bindemit
tel noch unvernetzt, d. h. unausgehärtet, enthalten,
lassen sich unproblematisch in einem Reißwolf, wie er
auch bei der Zerkleinerung von Textilien eingesetzt
wird, zerfasern. Infolge der geringen Zugfestigkeit der
gering verdichteten Abfälle werden die Einzelfasern bei
der Zerfaserung im Reißwolf nur wenig belastet und
weitgehend beschädigungslos aus dem Halbzeugverband
gelöst. Da sie ihre Beleimung unausgehärtet, d. h. noch
vernetzungsfähig, enthalten, erübrigt sich eine erneute
Beleimung, die Recyclingfasern können der Halbzeugfer
tigung direkt wieder zugeführt werden. Die Investi
tionskosten für Reißwolf und Transporteinrichtungen der
Faserrückführung werden sich durch die Ersparnisse beim
Rohstoffeinsatz, vor allem aber durch die Ersparnis der
Deponiekosten, kurzfristig amortisieren.
Der gering verdichteten Abfälle, die die duromeren Bin
demittelanteile unvernetzt enthalten, werden einer
Dampfbehandlung unterworfen, ehe sie dem Reißwolf zu
geführt werden. Hierdurch ergibt sich infolge der Er
weichung der thermoplastischen Bindemittelanteile eine
Strukturauflockerung der Abfälle bei gleichzeitiger
Flexibilisierung der Holzfasern, so daß jeglicher Ver
lust an Fasergüte bei der Strukturauflösung unterbunden
wird.
Verdichtete Produktionsabfälle mit vernetzten Duromer
anteilen lassen sich im Reißwolf nicht zerfasern. Auch
trockene Vermahlung in Mahlwerken, wie sie in unter
schiedlichen Ausführungen handelsüblich sind, scheiden
wegen der Faserschädigung, die mit ihrem Einsatz ver
bunden ist, aus. Werden diese Abfälle dagegen auf die
Abmessungen der Holzhackschnitzel (Abmessungsbereich 2
bis 10 cm) zurückgeführt, so kann das Zerkleinerungsgut
den Hackschnitzeln, die ja das Ausgangsprodukt der Fa
serherstellung sind, zugemischt werden. Sie durchlaufen
dann mit den Hackschnitzeln den Zerfaserer - im Normal
fall ein Defibrator -, in dem die Zerfaserung unter
Dampfplastifizierung faserschonend erfolgt. Die ver
dichtete Struktur der Abfälle, gebunden durch vernetzte
Duromere, ähnelt der Struktur des Holzes so weitgehend,
daß das Verhalten der Abfälle im Defibrator dem der
Hackschnitzel entspricht, und Prozeßstörungen daher
nicht auftreten. Im Abfall enthaltene
thermoplastische Bindemittelanteile bleiben in ihrer
Wirksamkeit erhalten. Diese Bindemittelart wird ohnehin
im Vorwärmer des Defibrators den Hackschnitzeln vor
deren Zerfaserung zugesetzt. Prozeßstörungen sind auch
von dieser Seite her nicht zu erwarten, die Menge der
neu zugesetzten thermoplastischen Bindemittel kann ent
sprechend der Zumischungsmenge der zerkleinerten Abfäl
le reduziert werden. Auch die thermoplastischen Binde
mittelanteile der Abfälle werden echt recycelt. Da die
Abfälle keine vernetzbaren Duromeranteile mehr enthal
ten, müssen deren Fasern mit dieser Bindemittelart er
neut beleimt werden. Bei dem vorliegenden Verfahren
erfolgt dies zusammen mit den im Fibrator erzeugten
Frischfasern an der Austrittsseite des Defibrators ohne
jeglichen Mehraufwand an Produktionsmitteln. Lediglich
für Zerkleinerung und Transport des Zerkleinerungsgutes
ist ein geringfügiger Mehraufwand nötig, der ebenfalls
durch die Einsparungen bei Rohstoff und Deponie mehr
als gedeckt ist.
Eine weitere Möglichkeit des Verfahrens, bei der die
Investition eines Reißwolfes sich erübrigt, besteht
darin, daß die Abfälle geringer Verdichtung, deren du
romere Bindemittelanteile noch nicht ausgehärtet sind,
warm derart auf eine Dichte verpreßt werden, die der
Formteildichte näherungsweise entspricht, daß die duro
meren Bindemittelanteile aushärten, und daß diese ver
preßten Abfälle danach vorzerkleinert und schließlich
zusammen
mit dem übrigen Zerkleinerungsgut der anderen verdichteten Abfälle zerfasert
und weiterverarbeitet werden. Die Verdichtung und die Aushärtung dieser
Abfälle kann z. B. in einer Presse zwischen zwei beheizten Preßplatten inter
mittierend, oder in einer beheizten Bandpresse kontinuierlich erfolgen. Da an
die Genauigkeit dieser Pressen keine größeren Anforderungen gestellt wer
den, können Pressen eingesetzt werden, die den Anforderungen der Form
teilproduktion nicht mehr genügen und dort ausgemustert sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren sei in dem Blockschema der Fig. 1 noch
einmal zusammenfassend dargestellt. Die Blöcke a-f erläutern die einzelnen
Verfahrensschritte beim derzeitigen Stand der Technik für die Fertigung von
Holzfaserformteilen, die Blöcke g und h die Zuordnung des erfindungsgemä
ßen Recyclingverfahrens zu diesem Produktionsablauf. Die bildlichen Darstel
lungen innerhalb der Blöcke symbolisieren dabei jeweils den technischen Vor
gang.
Die Herstellung des Halbzeugs "gering verdichtete Fasermatte" (Block a)
beginnt mit der Zerfaserung von Hackschnitzeln in Defibrator 2, nachdem sie
den Vorwärmer 1 durchlaufen haben. Die Zugabe von thermoplastischen Bin
demitteln erfolgt dabei im Vorwärmer 1, die Zugabe der duromeren Bindemit
tel am Ausgang des Defibrators 2. Der Faserstoff 5 wird mit Hilfe des Streu
kopfes 3 auf ein in Pfeilrichtung umlaufendes Endlosband aufgebracht und
durch die Kalanderwalze 4 zum mattenförmigen Halbzeug 6 verdichtet, wobei
diese Verdichtung - bezogen auf die Enddichte, des Holzfaserformteiles -
gering ist. Bei diesem Verfahrensschritt wird der bei der Dicken- und Randbe
arbeitung anfallende Faserstoffabfall direkt dem Streukopf 3 wieder zugeführt:
Dieser Verfahrensschnitt erzeugt also keinen Produktionsabfall. Block b
erläutert die Abfallbildung bei dem Zuschnitt der Platinen 7, aus denen das
Holzfaserformteil entsteht. Bei diesem Zuschnitt entsteht aus dem Matten
strang der gestrichelt dargestellte Abfall 8, der gering verdichtet ist, und der
die duromeren Bindemittel noch unvernetzt enthält.
Die zugeschnittenen Platinen 7 werden, wie in Block c schematisiert, durch
eine Dampfbehandlung im Dämpfkasten 9 plastifiziert, wobei durch Nachlas
sen der Bindekraft der thermoplastischen Bindemittelanteile und durch Flexi
bilisierung der Holzfasern eine Dickenzunahme der Platinenzuschnitte 7 ein
tritt. In diesem Zustand werden die Zuschnitte 7 in dem unbeheizten Werk
zeug 10 vorgeformt (Block d), wobei diese Vorform durch die abgekühlten
thermoplastischen Bindemittelanteile stabilisiert wird. Die Dichte der
Vorformteile entspricht dabei etwa wieder der des Halbzeuges, also der
gering verdichteten Fasermatte. Der Stapel 11 symbolisiert dabei die ein
wandfreien Vorformteile, Abfall entsteht in diesem Verfahrensschritt durch die
Ausschußteile 12. Dieser Abfall ist ebenfalls gering verdichtet, seine durome
ren Bindemittelanteile sind noch unvernetzt.
Die Vorformteile 11 werden dann im Heißpreßwerkzeug 13 zu den endgültigen
Formteilen 14 verpreßt (Block e). Dabei entstehen zunächst Preßränder 16 als
gering verdichteter Abfall mit unvernetzten Duromeranteilen, aber auch Aus
schußteile 15 als verdichteter Abfall mit ausgehärteten Duromeranteilen.
Schließlich entsteht bei dem abschließenden Stanzen von Durchbrüchen
(Block f) noch der verdichtete ausgehärtete Stanzabfall 17.
Erfindungsgemäß werden die gering verdichteten Abfälle 8, 12 und 16 - ggf.
nach einer in Fig. 1 nicht mit dargestellten Dampfbehandlung - gemeinsam
einem Reißwolf 19 zugeführt, in dem sie zu dem Faserstoff 18 aufbereitet
werden. Die Fasern des Faserstoffes 18 sind mit noch unvernetzten Duromer
anteilen beleimt, so daß sie dem Streukopf 3 in Block a direkt zugeführt wer
den können. Die verdichteten Abfälle 15 und 17, deren duromere Bindemittel
anteile vernetzt sind, werden in einem Schneid- oder Brechwerkzeug, symbo
lisiert durch die Messer 19 in Block h bis auf Hackschnitzelgröße
vorzerkleinert und als Zerkleinerungsgut 20 dem Vorwärmer 1 des Defibrators
2 (Block a) zugeführt. Zusammen mit den Frischfasern aus den Hackschnitzeln
werden die aus dem Zerkleinerungsgut im Defibrator 2 zurückgewonnenen
Recyclingfasern an dem Ausgang des Defibrators 2 erneut mit Duromeren
Bindemittelanteilen beleimt und dem Streukopf 3 der Mattenanlage zugeführt.
Claims (4)
1. Verfahren zur weitgehend abfalllosen Herstellung
von bindemittelhaltigen Holzfaserformteilen, wie
Trägerteilen für kaschierte Innenverkleidungen
von Fahrzeugen, bei dem Hackschnitzel in einem
Defibrator (2) zerfasert werden, wobei ther
moplastische Bindemittel im Vorwärmer (1) des
Defibrators (2) und duromere Bindemittel am Aus
gang des Defibrators (2) zugegeben werden, die
mit Bindemitteln versehenen Fasern (5) auf ein
Band gestreut und zu mattenförmigem Halbzeug
verdichtet werden, das mattenförmige Halbzeug
(6) zu Platinen (7) zugeschnitten wird, die zu
geschnittenen Platinen (7) durch Dampfbehandlung
(9) plastifiziert und zu vorverdichteten Vor
formteilen (11) vorgeformt werden und anschlie
ßend die Vorformteile (11) durch warmes Verpres
sen zu fertigen Trägerteile (14) ausgeformt und
endverdichtet werden, gegebenenfalls verbunden
mit dem Stanzen von Löchern und Durchbrüchen,
wobei die beim Zuschnitt, Vorverdichten und End
verdichten anfallenden Abfälle (8), (16) und ge
gebenenfalls Fehlformteile (12) mit thermopla
stischen und unvernetzten duromeren Bindemit
telanteilen zerfasert werden und dem Frischfa
sermaterial beim Aufstreuen durch Untermischung
anteilig wieder zugeführt werden, und wobei die
beim Endverdichten sowie Stanzen anfallenden Ab
fällen mit ausgehärteten Duromeranteilen (15),
(17) etwa auf Hackschnitzelgröße vorzerkleinert
(20) und dem Defibrator (2) zusammen mit den
frischen Hackschnitzeln anteilig zugeführt wer
den, und wobei die Menge des im Vorwärmer (1)
zugegebenen thermoplastischem Bindemittel um
die in den Abfällen mit ausgehärteten duromeren
Bindemitteln noch enthaltenen thermoplastischen
Bindemittelanteile vermindert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abfälle mit unvernetzten duromeren Binde
mittelanteilen in einem Reißwolf zerfasert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die gering verdichteten Abfälle, deren durome
re Bindemittelanteile noch nicht ausgehärtet sind,
zunächst einer Dampfbehandlung unterworfen werden,
bevor sie dem Reißwolfzugeführt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß Abfälle geringer Verdichtung, deren duromere
Bindemittelanteile noch nicht ausgehärtet sind,
unter Wärmebeaufschlagung auf eine Dichte verpreßt
werden, die der fertigen Formteildichte annähe
rungsweise entspricht, so daß die duromeren Binde
mittelanteile aushärten, und daß die verpreßten
Abfälle danach vorzerkleinert und schließlich zu
sammen mit dem Zerkleinerungsgut verdichteter Ab
fälle und frischen Holzhackschnitzeln gemeinsam
zerfasert und weiterverarbeitet werden.
Priority Applications (1)
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DE19934316498 DE4316498C2 (de) | 1993-05-17 | 1993-05-17 | Verfahren zur Herstellung von bindemittelhaltigen Holzfaserformteilen |
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DE4316498A1 DE4316498A1 (de) | 1994-11-24 |
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DE19934316498 Expired - Fee Related DE4316498C2 (de) | 1993-05-17 | 1993-05-17 | Verfahren zur Herstellung von bindemittelhaltigen Holzfaserformteilen |
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ES2200649B1 (es) * | 2001-10-05 | 2005-06-01 | Aurelio Dieguez Garcia | Un procedimiento para recubrir piezas de interior de vehiculos automoviles con madera o productos similares. |
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1993
- 1993-05-17 DE DE19934316498 patent/DE4316498C2/de not_active Expired - Fee Related
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Holz als Roh- und Werkstoff 23 (1965), 154-155 * |
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