DE4316498C2 - Verfahren zur Herstellung von bindemittelhaltigen Holzfaserformteilen - Google Patents

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.