EP1267010B2 - Grossformatige OSB-Platte mit verbesserten Eigenschaften, insbesondere für den Baubereich - Google Patents

Grossformatige OSB-Platte mit verbesserten Eigenschaften, insbesondere für den Baubereich Download PDF

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EP1267010B2
EP1267010B2 EP02012159A EP02012159A EP1267010B2 EP 1267010 B2 EP1267010 B2 EP 1267010B2 EP 02012159 A EP02012159 A EP 02012159A EP 02012159 A EP02012159 A EP 02012159A EP 1267010 B2 EP1267010 B2 EP 1267010B2
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EP
European Patent Office
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component according
building component
panel
strands
layers
Prior art date
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EP02012159A
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English (en)
French (fr)
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EP1267010B1 (de
EP1267010A1 (de
Inventor
Michael Egger
Walter Schiegl
Gerhard Schickhofer
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Fritz Egger GmbH and Co OG
Original Assignee
Fritz Egger GmbH and Co OG
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Publication date
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Application filed by Fritz Egger GmbH and Co OG filed Critical Fritz Egger GmbH and Co OG
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Priority to EP09172833.7A priority patent/EP2148020B1/de
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    • Y10T428/249925Fiber-containing wood product [e.g., hardboard, lumber, or wood board, etc.]
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    • Y10T428/31971Of carbohydrate
    • Y10T428/31989Of wood

Definitions

  • An Oriented Strand Board in the sense of this invention consists of at least one layer which is constructed with flat wood shavings, so-called strands.
  • the above-described layer forms the lower and upper cover layer and between them is the middle layer (in a 3-layer design), which has no preferred orientation of the stands. This distribution is also called "random" in technical language.
  • the middle layer is the innermost layer of the plate.
  • a 3-layered plate thus consists of an upper and a lower cover layer and a middle layer, a 5 or more layered plate of an upper and lower cover layer, a central layer and layers between the upper and lower cover layer and the middle layer.
  • a preferred embodiment of the invention is a 3-layer plate, 5-layer or multi-layer plates (an odd number of layers being useful). Even numbers of layers are just as conceivable.
  • a wall element, inter alia, for side panels of car trailers or the prefabricated house construction of glued together fiberboard is in the DE 197 46 383 A1 described.
  • the fiberboards also have a multilayer structure, they are not suitable as load-bearing elements.
  • the invention is based on the technical problem of specifying a component made of OSB boards, which is suitable for large-scale use and can be used for the construction of buildings.
  • An OSB plate suitable for this purpose is described in "First Eurostrand-OSB produced” from Holzweb.net from 09.03.2001.
  • the present invention describes a component made of large-sized wood-based panels, with high mechanical properties such as the parameters for bending, tension and pressure, without raising the specific gravity of the plate over the usual level. Furthermore, technological features of an OSB board are described, from which one can derive these increased mechanical properties and possible uses of this OSB board.
  • the properties of the wood-based panels according to the invention are influenced by the beach geometry and the most uniform design of the strands of the cover layer, the ratio of thickness of the cover layers to the total thickness or the basis weight of the cover layer to the total basis weight of the plate and the average specific gravity of the plate (density).
  • the two outer layers should consist in the finished product of at least 30 percent by weight of the total scattered chip quantity, which in sum of upper and lower cover layer corresponds to a proportion of at least 60%.
  • the remaining 40% account for the middle layer in a 3-layer plate.
  • the specific weight of the board should not exceed 700 kg / m 3, a value of less than equal to 650 kg / m 3 is desirable. This information refers to dry plates.
  • the production of the strands is usually made of round wood, which is preferably present in debarked condition.
  • the log logs are fed to a flaker, which produces strands of the desired dimension in a single operation by means of rotating tools.
  • a multi-stage production of the beaches is just as conceivable as z. B. from a rotary veneer, which is crushed into strands in a further step.
  • Fines are strands that are significantly different from the dimensions of the strands described above. Primarily during the production of fines should be avoided such as. B. by a gentle debarking and by regular sharpening of the cutting tools of the flaker. After Strandher ein a separation of the fine material from the beach but also conceivable.
  • the proportion of fines can only be reduced to a still tolerable minimum proportion, but can not be prevented.
  • the proportion of fines can be quite 10 to 15 weight percent based on the weight of the finished plate.
  • the wood of the beach is not relevant. In principle, all types of wood such. As poplar, birch, beech, oak, spruce, pine and the like possible.
  • the pine has proven to be particularly suitable due to its good machining properties and due to its relatively high resin content.
  • paraffins or waxes may be added.
  • the application can take place in the form of a melt at the required elevated temperature (liquid wax application) or for emulsions at about room temperature.
  • urea-formaldehyde glues UF
  • melamine-formaldehyde glues MF
  • phenol-formaldehyde glues PF
  • binders based on isocyanate eg PMDI
  • binders based on acrylates have proven successful.
  • a mixture of at least two of these types of binder is used, but also mixtures of several types of glue is conceivable.
  • the term "mixture” is understood to mean not only a mixture of different types of ready-to-use binders, but also a mixture of various of the cited types, which already results in the course of production as a mixture. So z.
  • melamine-urea-formaldehyde glues (MUF) or melamine-urea-phenol-formaldehyde glues (MUPF) by co-cooking in the same reaction vessel (reactor) are produced.
  • the individual layers of the plate may also contain different types of binders and mixtures thereof, wherein it is advantageous for multi-layer plates for stability reasons, those layers, which are each arranged - in relation to the plate surfaces - in the same position, with the same binder type or to provide the same mixture.
  • PMDI isocyanate-based binder
  • the proportion of binder and the binder type are decisive for the desired mechanical and technological properties.
  • the content of binder depends on the type of binder. binder contents for UF, MF, PF and their mixtures are in the range between 10 and 15 wt.% Calculated (in mixtures as the sum of the components used) as a solid resin based on the dry mass wood strands. When using isocyanates, the binder content can be reduced to 5 to 10 wt.%.
  • the gluing of the beaches takes place before the beach mat is formed.
  • Beleimtrommeln are provided for this, which allow a continuous gluing in the run.
  • the drums rotate around their own longitudinal axis and thus keep the introduced beach material constantly in motion.
  • a fine glue mist is created by means of nozzles, which is reflected evenly on the beach.
  • the drums have built-in components, in order to be able to constantly pick up the beach material and to transport the beach material from the inlet into the drum to the outlet.
  • An oblique inclination of the drum in the longitudinal direction can assist the forward movement of the strands.
  • the achievement of the desired mechanical and technological properties is influenced by the targeted orientation of the strands.
  • The% set of chips, which may deviate more than +/- 15 ° from the selected direction of orientation is small. Nevertheless, in the "transverse" direction of the plate, there are still sufficient strengths and stiffnesses, since the scattering process always gives a deviation from the desired orientation.
  • the target orientation of the strands will depend on the position of the beach ply within the panel.
  • the two outermost layers, the cover layers, should be aligned parallel to the plate length as previously described for a single-layer plate.
  • the strands of the single center layer are oriented without a preferred direction (random).
  • a plate structure of more than 3 layers is also conceivable.
  • the number of layers will be odd
  • the beach orientation of the cover layers and the middle layer as described above and the orientation of the other layers may be arbitrary.
  • the preferred beach orientation of these other layers is crosswise to the beach orientation of each outer adjacent location.
  • a random orientation of individual layers is also possible.
  • the shaping of the beach mat from the various superimposed layers is accomplished by a spreader. For each layer is usually a scattering head available. Its task is to orient the glued strands in the desired direction or randomly arrange them. After spreading the mat, the pressing takes place to a stable plate-shaped product under the action of pressure and temperature. This can be done either in cycle presses (single or multi-day presses) or in continuous presses. The latter make it possible to produce an endless plate belt which can be cut into the desired formats.
  • the plates can be ground after production. This achieves a homogeneous plate thickness with small thickness tolerances and improved conditions for gluing two or more plates to components as described below. However, with sufficient board surface quality and sufficient thickness tolerance of the boards, gluing without prior sanding is also possible.
  • FIG. 1 shows a wooden material plate 1 as described above, which is composed of three beach layers.
  • the upper strand layer 2 shows a preferred orientation of the strands 5 in the longitudinal direction of the plate. It can be seen that the strands 5 of the cover layer 2 are not aligned strictly parallel to the plate length, but nevertheless given a high degree of orientation.
  • the middle layer 3 consists of strands 6, which are somewhat smaller in size than the strands of the cover layers 2 and 4. The orientation of the strands 6 of the middle layer 3 is random.
  • the lower cover layer 4 is constructed in mirror image to the upper cover layer 2.
  • FIG. 1 shown plate 1 are selected as reference only as an example of a section of a large-sized plate and do not match the real dimensions plate length and plate width.
  • FIG. 1 also shows that the thickness s1 of the two cover layers (both the lower cover layer 4 and the upper cover layer 2 constructed in mirror image) is each about 30% of the total thickness s of the plate and the thickness s2 of the middle layer 3 is about 40%.
  • individual plates 1 may have a thickness s to about 50 mm and formats of 2.8 x 15 m and can be used in a variety of construction.
  • the plate length of 15 m should not be understood as an upper limit. However, it has been shown that both for the production and subsequent plate manipulation in the course of further processing here is a reasonable order of magnitude at 10 to 15 m.
  • FIG. 2 schematically shows such a component 10 which is made of 3 individual plates 1.
  • the individual plates 1 with an adhesive such. B. isocyanate at least partially bonded over a large area.
  • This component can, for. B. be used in house construction for exterior and interior walls, with the advantages that elements corresponding to the wall length without joints over a full storey height (up to 2.8 m) can be produced.
  • the common house-building practice eg single-family house, multi-family house shows that wall elements with a length between 10 and 15 m are quite sufficient to be able to produce entire wall, ceiling and roof elements.
  • the 3-layer OSB board of the following example was manufactured on an industrial plant.
  • Stranded logs are made from decorticated pine logs with a length of approx. 150 mm, a width of between 10 and 25 mm and a thickness of between 0.5 and 0.8 mm. Fines are, as far as possible, already separated. Subsequent drying reduces the moisture content of the strands of both layers to between 3 and 5%. Before gluing, the proportion of fines is minimized by means of screening devices.
  • the gluing is carried out in Beleimtrommeln, wherein the top layer with about 13 wt.% Melamine-urea-phenol-formaldehyde glue (solid resin based on dry wood mass) and the middle layer with 8 wt.% Of a PMDI binder were mixed.
  • the 3-layer OSB board of the following example was manufactured on an industrial plant.
  • the production of the strands for the middle and top layer takes place until the mat formation on separate processing lines.
  • Strands with a length of approx. 140 mm, a width between 10 and 30 mm and a thickness of approx. 0.6 mm are produced from debarked pine trunks. Fines are, as far as possible, already separated. Subsequent drying reduces the moisture content of the strands of both layers to between 3 and 5%. Before gluing, the proportion of fines is minimized by means of screening devices. The gluing is done in Beleimtrommeln, wherein the top layer with about 7.0 wt.% PMDI (solid resin based on dry wood mass) and the middle layer with 5.5 wt.% Of a PMDI binder were mixed.
  • PMDI solid resin based on dry wood mass
  • the 1-layer OSB board of the following example was manufactured on an industrial plant.
  • Strands with a length of approx. 140 mm, a width of between 10 and 30 mm and a thickness between 0.5 and 0.6 mm are produced from debarked pine trunks. Fines are, as far as possible, already separated. Subsequent drying reduces the moisture content of the strands to between 3 and 5%. Before gluing, the proportion of fines is minimized by means of screening devices. The gluing is done in Beleimtrommeln, with about 7,0Gew. % PMDI (solid resin based on wood dry matter) were mixed.

Description

  • Eine OSB-Platte ("Oriented Strand Board") im Sinne dieser Erfindung besteht aus zumindest einer Schicht, die mit flachen Holzspänen, sogenannten Strands aufgebaut ist. Die Strands dieser Lage sind in eine bevorzugte Richtung orientiert (hier in Produktionsrichtung = Plattenlängsrichtung). Auch wenn man hier nur von einer einschichtigen Platte spricht, so wird im Zuge der Herstellung dieser Platte üblicher weise eine untere und eine spiegelgleiche obere Decklage zu einer in sich homogenen Lage vereint.
  • Bei mehrlagigem Aufbau bildet die zuvor beschriebene Lage die untere und obere Decklage und dazwischen befindet sich die Mittellage (bei 3-lagiger Ausführung), welche keine bevorzugte Ausrichtung der Stands aufweist. Diese Streuung bezeichnet man in der Fachsprache auch als "random". Als Mittellage wird die innerste Lage der Platte bezeichnet. Eine 3-schichtige Platte besteht also aus einer oberen und einer unteren Decklage und einer Mittellage, eine 5 oder mehrlagige Platte aus einer oberen und unteren Decklage, aus einer Mittellage und aus Lagen zwischen der oberen bzw. unteren Decklage und der Mittellage. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist eine 3-schichtige Platte, 5-schichtige oder noch mehrschichtige Platten (wobei eine ungerade Anzahl von Lagen sinnvoll ist). Gerade Anzahlen von Lagen sind aber genauso denkbar. Ein Wandelement u.a. für Seitenteile von PKW-Anhängern oder den Fertighausbau aus miteinander verklebten Faserplatten ist in der DE 197 46 383 A1 beschrieben. Obwohl die Faserplatten ebenfalls einen mehrschichtigen Aufbau haben, sind sie nicht als tragende Elemente geeignet.
  • Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Bauteil aus OSB-Platten anzugeben, daß für einen großflächigen Einsatz geeignet ist und für den Aufbau von Gebäuden verwendet werden kann. Eine hierfür geeignete OSB Platte wird in "Erste Eurostrand-OSB produziert" aus Holzweb.net vom 09.03.2001 beschrieben.
  • Das zuvor aufgezeigte technische Problem wird erfindungsgemäß durch ein Bauteil aus den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben und im folgenden ausführlich beschrieben.
  • Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Bauteil aus grossformatigen Holzwerkstoffplatten, mit hohen mechanischen Eigenschaften wie beispielsweise den Kenngrößen für Biegung, Zug und Druck, ohne das spezifische Gewicht der Platte deswegen über das übliche Maß anzuheben. Weiters werden technologische Merkmale einer OSB-Platte beschrieben, aus denen man diese erhöhten mechanischen Eigenschaften ableiten kann und mögliche Verwendungen dieser OSB-Platte.
  • Einflussparameter für die bevorzugten Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind die Strandgeometrie (Länge, Breite, Dicke), die Ausrichtung der Strandlagen zueinander, die Ausrichtung der Strands innerhalb einer Lage in einer gewollten Richtung, der Anteil und die Art des Bindemittels bzw. des Gemisches aus mehreren Bindemitteln, der Anteil von Additiven wie z. B. Härter und Paraffinen, das Verhältnis hinsichtlich der Dicke zwischen der äußersten Lage und den mittleren Lagen bzw. der mittleren Lage, dem Dichteprofil, das durch die gezielte Steuerung von Prozessparametern beeinflusst wird und letztlich die Plattengesamtdicke und das Plattenformat, welche auf den angedachten Einsatzzweck abgestimmt sind.
    Die vorliegende Erfindung sowie ihre bevorzugten Ausgestaltungen ermöglichen.die Erreichung folgender mechanisch-technologischer Eigenschaften. Diese sind als Mindestwerte zu verstehen und angegeben als Mittelwerte. Die Streuung der Kenngrößen ist herstellungsbedingt gering. Die Ermittlung der Eigenschaften erfolgt nach EN 789:1995 "Holzbauwerke- Prüfverfahren - Bestimmung der mechanischen Eigenschaften von Holzwerkstoffen". Diese Norm regelt die Bestimmung von charakteristischen Eigenschaften für Holzwerkstoffe, die für tragende Zwecke im Baubereich eingesetzt werden. Die Bezeichnung "längs" bedeutet, dass die Strandausrichtung der oberen Decklage parallel zur Probenlänge im Sinne der EN 789 ist, und "quer" bedeutet eine Strandausrichtung quer zur Probenlänge. Die nachstehenden Angaben beziehen sich beispielhaft auf Platten mit einer Mindestdicke von 25 mm. Von dünneren Platten sind in der Regel noch höhere Kenngrößen zu erwarten.
    • Biegefestigkeit senkrecht zur Plattenebene:
      längs: ≥30,0 N/mm2   quer: ≥15,0 N/mm2
    • Biegeelastizitätsmodul senkrecht zur Plattenebene:
      längs: ≥ 7000 N/mm2   quer: ≥3000 N/mm2
    • Scherfestigkeit in Plattenebene:
      längs: ≥1,2 N/mm2   quer: ≥1,40 N/mm2
    • Schermodul in Plattenebene:
      längs: ≥200 N/mm2   quer: ≥190 N/mm2
    • Druckfestigkeit "feucht" in Plattenebene:
      längs: ≥24,0 N/mm2   quer: ≥16,5 N/mm2
    • Druckelastizitätsmodul "feucht" in Plattenebene:
      längs: ≥5000 N/mm2   quer: ≥3200 N/mm2
  • Für die Feuchtprüfungen (Bezeichnung "feucht") wurden die Probekörper vor der Prüfung über einen Zeitraum von 15 Stunden in Wasser bei Raumtemperatur gelagert, wobei die Prüfungen an abgetropften Proben vorgenommen wurden.
    • Zugfestigkeit in Plattenebene:
      längs: ≥ 20,0 N/mm2
    • Zugelastizitätsmodul in Plattenebene:
      längs: ≥ 6000 N/mm2
    • Druckfestigkeit in Plattenebene:
      längs: ≥ 20,0 N/mm2
    • Druckelastizitätsmodul in Plattenebene:
      längs: ≥ 6000 N/mm2
  • Bei einem weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind folgende Eigenschaften gegeben:
    • Biegefestigkeit senkrecht zur Plattenebene:
      längs: ≥ 35,0 N/mm2   quer: ≥ 10,0 N/mm2
    • Biegeelastizitätsmodul senkrecht zur Plattenebene:
      längs: ≥ 8000 N/mm2   quer: ≥ 2000 N/mm2
  • Die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Holzwerkstoffplatten werden durch die Strandgeometrie und die möglichst uniforme Ausgestaltung der Strands der Decklage, das Verhältnis von Dicke der Decklagen zur Gesamtdicke bzw. das Flächengewicht der Decklage zum gesamten Flächengewicht der Platte und das mittlere spezifische Gewicht der Platte (Dichte) beeinflusst.
  • Es hat sich gezeigt, dass folgende Parameter hinsichtlich der Stranddimensionen für die Erreichung der angestrebten mechanisch-technologischen Eigenschaften vorteilhaft sind:
    • Strands für die äußeren Lagen (Decklage):
      • Länge: 130 - 180 mm
      • Breite: 10 - 30 mm
      • Dicke: 0,4 - 1,0 mm
    • Strands für die Mittellage:
      • Länge: 90 - 180 mm
      • Breite: 10 - 30 mm
      • Dicke: 0,4 - 1,0 mm
  • Die beiden Decklagen (Außenschichten) sollen beim fertigen Produkt aus je mindestens 30 Gewichtsprozent der insgesamt abgestreuten Spanmenge bestehen, was in Summe aus oberer und untere Decklage einem Anteil von zumindest 60% entspricht. Die restlichen 40% entfallen auf die Mittellage bei einer 3-schichtigen Platte. Das spezifische Gewicht der Platte soll höchstens 700 kg/m3 betragen, ein Wert kleiner gleich 650 kg/m3 ist anzustreben. Diese Angaben beziehen sich auf trockene Platten.
  • Die Herstellung der Strands erfolgt in der Regel aus Rundholz, welches vorzugsweise in entrindetem Zustand vorliegt. Die Rundholzstämme werden einer Zerspanungsmaschine (Flaker) zugeführt, welche in einem einzigen Arbeitsgang durch rotierende Werkzeuge Strands der gewünschten Dimension herstellen. Eine mehrstufige Fertigung der Strands ist aber ebenso denkbar wie z. B. aus einem Schälfurnier, welches in einem weiteren Arbeitsschritt zu Strands zerkleinert wird.
  • Vorteilhaft für die Erreichung der angestrebten Eigenschaften ist, dass der Anteil von Feingut in den einzelnen Lagen auf ein Minimum reduziert wird. Unter Feingut versteht man Strands, die sich signifikant von den zuvor beschriebenen Dimensionen der Strands unterscheiden. Primär soll während der Fertigung der Anfall von Feingut vermieden werden wie z. B. durch eine schonende Entrindung und durch regelmäßiges Schärfen der Schneidwerkzeuge des Flakers. Nach der Strandherstellung ist ein Separieren des Feingutes von den Strands aber ebenso denkbar.
  • Natürlich kann auch bei sorgfältigster Strandherstellung und gewissenhafter Separierung der Anteil an Feingut nur auf einen noch zu tolerierenden minimalen Anteil reduziert werden, aber nicht verhindert werden. Der Feingutanteil, kann durchaus 10 bis 15 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht der fertigen Platte betragen.
  • Die Holzart der Strands ist nicht von Relevanz. Prinzipiell sind alle Holzarten wie z. B. Pappel, Birke, Buche, Eiche, Fichte, Kiefer und dergleichen möglich. Als besonders geeignet hat sich die Kiefer auf Grund ihrer guten Zerspanungseigenschaften und auf Grund ihres relativ hohen Harzanteiles herausgestellt.
  • Zur Verringerung der Quellungseigenschaften können Paraffine oder Wachse zugegeben werden. Das Aufbringen kann in Form einer Schmelze bei dafür erforderlicher erhöhter Temperatur erfolgen (Flüssigwachsauftrag) oder für Emulsionen bei etwa Raumtemperatur.
  • Als Bindemitteltypen haben sich Harnstoff-Formaldehyd-Leime (UF), Melamin-Formaldehyd-Leime (MF), Phenol-Formaldehydleime (PF), Bindemittel auf Basis von Isocyanat (z. B. PMDI) aber auch Bindemittel auf Basis von Acrylaten bewährt. Zumeist wird eine Mischung von zumindest zwei dieser Typen von Bindemittel verwendet, aber auch Mischungen aus mehreren Leimtypen ist denkbar. Als Gemisch wird nicht nur eine Mischung von verschiedenen Typen bereits einsatzfähiger Bindemittel verstanden, sondern auch ein Gemisch aus verschiedenen der angeführten Typen, welches sich bereits im Zuge der Herstellung als Mischung ergibt. So können z. B. Melamin-Harnstoff-Formaldehyd-Leime (MUF) bzw. Melamin-Harnstoff-Phenol-Formaldehyd-Leime (MUPF) durch gemeinsame Kochung im selben Reaktiongefäß (Reaktor) hergestellt werden. Die einzelnen Lagen der Platte können auch unterschiedliche Typen von Bindemitteln und derer Mischungen beinhalten, wobei es bei mehrlagigen Platten aus Standfestigkeitsgründen vorteilhaft ist, jene Lagen, die jeweils - bezogen auf die Plattenoberflächen - in der selben Position angeordnet sind, mit dem selben Bindemitteltyp bzw. der selben Mischung zu versehen. So hat sich gezeigt, dass die Anforderungen der Erfindung bei einer 3-schichtigen Platte sehr gut erreicht werden können, wenn die obere und untere Decklage mit einem MUPF-Bindemittel versehen ist und die Mittellage mit einem Bindemittel auf Isocyanatbasis (PMDI).
  • Der Anteil an Bindemittel und die Bindemitteltype sind maßgeblich für die angestrebten mechanisch-technologischen Eigenschaften. Der Gehalt an Bindemittel ist abhängig von der Bindemitteltype. Bindemittelgehalte für UF, MF, PF und deren Mischungen liegen im Bereich zwischen 10 und 15 Gew. % (bei Mischungen als Summe der eingesetzten Komponenten) berechnet als Festharz bezogen auf die Trockenmasse Holzstrands. Bei der Verwendung von Isocyanaten kann der Bindemittelanteil auf 5 bis 10 Gew. % reduziert werden.
  • Die Beleimung der Strands erfolgt vor der Formung der Strandmatte. Üblicherweise sind dafür gross dimensionierte Beleimtrommeln vorgesehen, die eine kontinuierliche Beleimung im Durchlauf ermöglichen. Die Trommeln rotieren um die eigene Längsachse und halten dadurch das eingebrachte Strandmaterial ständig in Bewegung. In den Trommeln wird mittels Düsen ein feiner Leimnebel erzeugt, der sich gleichmäßig auf den Strands niederschlägt. Die Trommeln verfügen über Einbauten, um zum einen das Strandmaterial ständig wieder aufgreifen zu können und zum anderen das Strandmaterial vom Einlauf in die Trommel zum Auslauf hin zu transportieren. Eine Schrägneigung der Trommel in Längsrichtung kann die Vorwärtsbewegung der Strands unterstützen.
  • Das Erreichen der angestrebten mechanisch-technologischen Eigenschaften wird durch die gezielte Ausrichtung der Strands beeinflusst.
  • Vor allem bei einer einlagig ausgeführten Platte sowie den Deckschichten mehrschichtiger Platten soll die Orientierung der Strands bevorzugt in eine Richtung (z.B. parallel zur Plattenlänge = Produktionsrichtung) erfolgen, wobei ein hohes Maß an Orientierung gegeben sein soll. Der %-Satz an Spänen, die mehr als +/- 15° von der gewählten Orientierungsrichtung abweichen dürfen ist gering. Dennoch liegen in "quer"-Richtung der Platte, noch ausreichende Festigkeiten und Steifigkeiten vor, da durch den Streuprozess immer eine Abweichung von der Sollorientierung gegeben ist.
  • Bei 3-lagigen oder mehrlagigen Platten ist die Sollausrichtung der Strands von der Position der Strandlage innerhalb der Platte abhängig. Die beiden äußersten Lagen, die Decklagen, sollen parallel zur Plattenlänge wie zuvor für eine einlagige Platte beschrieben ausgerichtet sein. Betrachtet man eine 3-schichtige OSB-Platte, so sind die Strands der einzigen Mittellage ohne eine bevorzugte Richtung orientiert (random).
  • Ein Plattenaufbau aus mehr als 3 Lagen ist ebenso denkbar. In der Regel wird die Anzahl der Lagen ungerade sein, wobei die Strandorientierung der Decklagen und der Mittellage wie zuvor beschrieben ist und die Orientierung der anderen Lagen beliebig sein kann. So ist es denkbar, dass die bevorzugte Strandorientierung dieser anderen Lagen kreuzweise zur Strandorientierung der jeweils äußeren benachbarten Lage ist. Eine random-Orientierung einzelner Lagen ist aber ebenso möglich.
  • Die Formung der Strandmatte aus den verschiedenen übereinander liegenden Lagen wird von einer Streumaschine bewerkstelligt. Für jede Lage ist in der Regel ein Streukopf vorhanden. Dieser hat die Aufgabe die beleimten Strands in die Sollrichtung orientiert oder randomorientiert anzuordnen. Nach dem Streuen der Matte erfolgt das Pressen zu einem stabilen plattenförmigen Produkt unter Einwirkung von Druck und Temperatur. Dies kann sowohl in Taktpressen (Ein- oder Mehretagenpressen) erfolgen oder in kontinuierlich arbeitenden Pressen. Letztere ermöglichen die Herstellung eines endlosen Plattenbandes, das in die gewünschten Formate aufgetrennt werden kann.
  • Die Platten können nach der Fertigung geschliffen werden. Dadurch erreicht man eine homogene Plattenstärke mit geringen Dickentoleranzen und verbesserte Bedingungen für das Verleimen von zwei oder mehreren Platten zu Bauteilen wie nachfolgend beschrieben. Bei ausreichender Plattenoberflächenqualität und ausreichender Dickentoleranz der Platten ist aber ein Verkleben ohne vorherigen Schliff ebenso möglich.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen
  • Fig. 1
    ein Ausführungsbeispiel einer OSB-Platte, und
    Fig. 2
    den Schichtaufbau eines erfindungsgemäßen Bauteils.
  • Figur 1 zeigt eine wie zuvor beschriebene Holzwerkstoffplatte 1, die aus drei Strandlagen aufgebaut ist. Die obere Strandlage 2 zeigt eine bevorzugte Orientierung der Strands 5 in die Längsrichtung der Platte. Man kann erkennen, dass die Strands 5 der Decklage 2 nicht streng parallel zur Plattenlänge ausgerichtet sind, aber dennoch ein hoher Orientierungsgrad gegeben ist. Die Mittellage 3 besteht aus Strands 6, die in ihren Abmessungen etwas kleiner sind als die Strands der Decklagen 2 und 4. Die Ausrichtung der Strands 6 der Mittellage 3 ist zufallsorientiert. Die untere Decklage 4 ist spiegelbildlich zur oberen Decklage 2 aufgebaut. Die Bezeichnungen "Plattenlänge" und "Plattenbreite" für die in Figur 1 dargestellten Platte 1 sind nur als Bezugsgrößen beispielhaft für einen Ausschnitt aus einer großformatigen Platte gewählt und müssen mit den realen Dimensionen Plattenlänge und Plattenbreite nicht übereinstimmen. Figur 1 zeigt zudem, dass die Dicke s1 der beiden Decklagen (sowohl der unteren Decklage 4 als auch der spiegelbildlich aufgebauten oberen Decklage 2) je ca. 30% der Gesamtdicke s der Platte beträgt und die Dicke s2 der Mittellage 3 ca. 40%.
  • Die nach dem zuvor beschriebene Verfahren hergestellten Einzelplatten 1 können eine Dicke s bis ca. 50 mm und Formate von 2,8 x 15 m aufweisen und können im Baubereich mannigfaltig eingesetzt werden. Die Plattenlänge von 15 m soll hier keinesfalls als Obergrenze verstanden werden. Es hat sich aber gezeigt, dass sowohl für die Herstellung und die nachfolgende Plattenmanipulation im Zuge der Weiterverarbeitung hier eine sinnvolle Größenordung bei 10 bis 15 m liegt.
  • Vereint man mehrere Platten (z. B. 3 x 32 mm = 96 mm) zu einem Sandwichelement von größerer Stärke, so gewinnt man großflächige Bauteile. Die Figur 2 zeigt schematisch ein solches Bauteil 10 das aus 3 Einzelplatten 1 hergestellt ist. Dazu werden die Einzelplatten 1 mit einem Klebstoff wie z. B. Isocyanat zumindest teilweise großflächig verklebt. Dieses Bauteil kann z. B. im Hausbau für Außenund Innenwände eingesetzt werden, mit den Vorteilen, dass Elemente entsprechend der Wandlänge fugenlos über eine volle Geschosshöhe (bis zu 2,8 m) hergestellt werden können. Die gängige Hausbaupraxis (z. B. Einfamilienhaus, Mehrfamilienhaus) zeigt, dass Wandelemente mit einer Länge zwischen 10 und 15 m durchaus ausreichen, um ganze Wand-, Decken-, und Dachelemente herstellen zu können. Hinsichtlich der Länge von Platten bzw. Bauteilen ist auch zu berücksichtigen, dass im Zuge des Transportes dieser Teile vom Ort der Herstellung zum Ort der Weiterverarbeitung oder der Verwendung gewisse Grenzen vorhanden sind. Unter diesem Gesichtspunkt ist die sinnvolle maximale Platten- und Bauteillänge ebenfalls zu verstehen. Die erforderlichen Aussparungen wie Fenster und Türen können mittels üblichen Bearbeitungsvorrichtungen für Massivholz wie Sägen und Fräsern herausgearbeitet werden.
  • BEISPIEL 1:
  • Die 3-schichtige OSB-Platte des folgenden Beispiels wurde auf einer Industrieanlage hergestellt.
  • Die Herstellung der Strands für die Mittel- und Decklage erfolgt bis zur Mattenbildung auf getrennten Bearbeitungssträngen. Aus entrindeten Kiefernstämmen werden Strands mit einer Länge von ca. 150 mm, einer Breite zwischen 10 und 25 mm und einer Stärke zwischen 0,5 und 0,8 mm hergestellt. Feingut wird, soweit möglich, bereits abgetrennt. Die anschließende Trocknung reduziert den Feuchtegehalt der Strands beider Lagen auf einen Wert zwischen 3 bis 5 %. Vor der Beleimung wird der Feingutanteil mittels Siebeinrichtungen minimiert. Die Beleimung erfolgt in Beleimtrommeln, wobei die Decklage mit ca. 13 Gew. % Melamin-Harnstoff-Phenol-Formaldehyd-Leim (Festharz bezogen auf Holztrockenmasse) und die Mittellage mit 8 Gew. % eines PMDI-Bindemittels gemischt wurden.
  • Anschließend erfolgt die Mattenbildung auf eine Breite von ca. 2,80 m, wobei zuerst die Strands der unteren Decklage mit einer Strandorientierung in Produktionsrichtung gelegt werden, dann die randomgestreute Mittellage ohne einer unidirektionalen Strandorientierung und zuletzt die obere Decklage, deren Strandorientierung ebenfalls in Produktionsrichtung erfolgt. Das Flächengewicht der unteren Decklage bezogen auf das Gesamtmattengewicht beträgt 36 %, jenes der Mittellage 28 % und der oberen Decklage ebenfalls 36 %. Die so erhaltene Matte wird unter Einwirkung von Druck und Temperatur zu einer OSB-Platte mit einer Enddicke von 33,5 mm verpresst und anschließend wird die im kontinuierlichen Verfahren hergestellte Endlosplatte in Formate von 12,0 x 2,80 m aufgetrennt. Nach einer Reifezeit von 5 Tagen weist die Platte folgende Eigenschaften auf (Mittelwert aus 5 Versuchen):
    • Biegefestigkeit nach EN 789 senkrecht zu Plattenebene, längs: 36,9 N/mm2
    • Biegeelastizitätsmodul nach EN 789 senkrecht zu Plattenebene, längs: 8322 N/mm2(maximaler Wert 8816 N/mm2)
    • Dichte bei ca. 12% Feuchtigkeit: 645 kg/m3
    • Plattendichte bei 0% Feuchtigkeit: 585 kg/m3
  • Drei solcher so erhaltener Platten wurden auf eine Dicke von 32 mm geschliffen und mittels eines Klebers auf Isocyanatbasis miteinander vollflächig zu einem Plattenelement mit einer Gesamtdicke von 96 mm unter Einwirkung von Druck verklebt. Das so erhaltene Sandwichelement weist die selben Abmessungen wie die Einzelplatten auf (2,80 x 12,0 m) und verfügt über die folgenden Eigenschaften auf (Mittelwert aus 5 Versuchen):
    • Biegefestigkeit nach EN 408 senkrecht zu Plattenebene, längs: 23,8 N/mm2
    • Biegeelastizitätsmodul nach EN 408 senkrecht zu Plattenebene, längs: 6393 N/mm2
  • (Die DIN EN 408, Ausgabedatum März 2001, mit dem Titel "Holzbauwerke - Bauholz für tragende Zwecke und Brettschichtholz - Bestimmung einiger physikalischer und mechanischer Eigenschaften" legt Prüfverfahren fest für die Bestimmung der Maße, der Holzfeuchte, der Dichte und beschreibt die Bedingungen der Prüfkörper von Bauholz für tragende Zwecke und für Brettschichtholz. Diese Norm wurde sinngemäß für die Prüfung des zuvor beschriebenen . Sandwichelements angewandt).
  • BEISPIEL 2
  • Die 3-schichtige OSB-Platte des folgenden Beispiels wurde auf einer Industrieanlage hergestellt.
  • Die Herstellung der Strands für die Mittel- und Decklage erfolgt bis zur Mattenbildung auf getrennten Bearbeitungssträngen. Aus entrindeten Kiefernstämmen werden Strands mit einer Länge von ca. 140 mm, einer Breite zwischen 10 und 30 mm und einer Stärke von ca. 0,6 mm hergestellt. Feingut wird, soweit möglich, bereits abgetrennt. Die anschließende Trocknung reduziert den Feuchtegehalt der Strands beider Lagen auf einen Wert zwischen 3 bis 5 %. Vor der Beleimung wird der Feingutanteil mittels Siebeinrichtungen minimiert. Die Beleimung erfolgt in Beleimtrommeln, wobei die Decklage mit ca. 7,0 Gew. % PMDI(Festharz bezogen auf Holztrockenmasse) und die Mittellage mit 5,5 Gew. % eines PMDI-Bindemittels gemischt wurden.
  • Anschließend erfolgt die Mattenbildung auf eine Breite von ca. 2,80 m, wobei zuerst die Strands der unteren Decklage mit einer Strandorientierung in Produktionsrichtung gelegt werden, dann die randomgestreute Mittellage ohne einer unidirektionalen Strandorientierung und zuletzt die obere Decklage, deren Strandorientierung ebenfalls in Produktionsrichtung erfolgt. Das Flächengewicht der unteren Decklage bezogen auf das Gesamtmattengewicht beträgt 35 %, jenes der Mittellage 30 % und der oberen Decklage ebenfalls 35 %. Die so erhaltene Matte wird unter Einwirkung von Druck und Temperatur zu einer OSB-Platte mit einer Enddicke von 24,8 mm verpresst und anschließend wird die im kontinuierlichen Verfahren hergestellte Endlosplatte in Formate von 12,0 x 2,80 m aufgetrennt. Nach einer Reifezeit von 5 Tagen weist die wie in Beispiel 1 ebenfalls ungeschliffene Platte folgende Eigenschaften auf (Mittelwert aus 10 Versuchen)):
    • Biegefestigkeit nach EN 310 senkrecht zu Plattenebene, längs: 51,5 N/mm2
    • Biegeelastizitätsmodul nach EN 310 senkrecht zu Plattenebene, längs: 8352 N/mm2(maximaler Wert 9004N/mm2)
    • Zugfestigkeit nach EN 408 in Plattenebene, längs: 25,3 N/mm2 (Mittelwert aus 4 Versuchen)
    • Zugelastizitätsmodul nach EN 310 in Plattenebene, längs: 7392 N/mm2 (Mittelwert aus 4 Versuchen)
    • Plattenfeuchtigkeit: ca 8%
    • Plattendichte bei 0% Feuchtigkeit: 629 kg/m3
    BEISPIEL 3
  • Die 1-schichtige OSB-Platte des folgenden Beispiels wurde auf einer Industrieanlage hergestellt.
  • Aus entrindeten Kiefernstämmen werden Strands mit einer Länge von ca. 140 mm, einer Breite zwischen 10 und 30 mm und einer Stärke zwischen 0,5 und 0,6 mm hergestellt. Feingut wird, soweit möglich, bereits abgetrennt. Die anschließende Trocknung reduziert den Feuchtegehalt der Strands auf einen Wert zwischen 3 bis 5 %. Vor der Beleimung wird der Feingutanteil mittels Siebeinrichtungen minimiert. Die Beleimung erfolgt in Beleimtrommeln, wobei mit ca. 7,0Gew. % PMDI(Festharz bezogen auf Holztrockenmasse) gemischt wurden.
  • Anschließend erfolgt die unidirektionale Mattenbildung in Produktionsrichtung auf eine Breite von ca. 2,80 m mit zwei hintereinander liegenden Streuköpfen. Eine "quer" bzw. "random" orienteirte Mittellage wird nicht gestreut. Die so erhaltene Matte wird unter Einwirkung von Druck und Temperatur zu einer OSB-Platte mit einer Enddicke von 24,7 mm verpresst und anschließend wird die im kontinuierlichen Verfahren hergestellte Endlosplatte in Formate von 12,0 x 2,80 m aufgetrennt. Nach einer Reifezeit von 5 Tagen weist die ungeschliffene Platte folgende Eigenschaften (Mittelwerte aus 10 Versuchen) auf
    • Biegefestigkeit nach EN 310 senkrecht zu Plattenebene, längs: 47,2 N/mm2
    • Biegeelastizitätsmodul nach EN 310 senkrecht zu Plattenebene, längs: 8488 N/mm2
    • Zugfestigkeit nach EN 408 in Plattenebene, längs: 24,2 N/mm2 (Mittelwert aus 4 Versuchen)
    • Zugelastizitätsmodul nach EN 310 in Plattenebene, längs: 7275 N/mm2 (Mittelwert aus 4 Versuchen)
    • Plattenfeuchtigkeit: ca. 8%
    • Plattendichte bei 0% Feuchtigkeit: 614 kg/m3

Claims (25)

  1. Bauteil, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens zwei mehrlagige und miteinander mindestens teilweise verklebte OSB-Platten mit erhöhten mechanisch-technologischen Eigenschaften aus mindestens zwei Lagen von zusammengepressten und mit einem Bindemittel versehenen Strands aufweist, wobei der Biegeelastizitätsmodul jeder Platte in der Hauptbelastungsrichtung mindestens 7000 N/mm2 beträgt, wobei jede Platte eine großformatige Platte mit einer Länge von mindestens 7,0 m und einer Breite von mindestens 2,60 m ist, wobei die Strands der Decklagen jeder Platte eine Länge zwischen 130 und 180 mm, eine Breite zwischen 10 und 30 mm und eine Dicke zwischen 0,4 und 1 mm aufweisen und wobei die OSB-Platten großflächig und fugenlos verbunden sind und eine mindestens eine Geschosshöhe umfassende tragende Wandkonstruktion darstellen.
  2. Bauteil nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Plattenbreite mindestens 2,80 m beträgt.
  3. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Strands der Mittellage eine Länge zwischen 90 und 180 mm, eine Breite zwischen 10 und 30 mm und eine Stärke zwischen 0,4 und 1,0 mm aufweisen.
  4. Bauteil nach einem der Anspruch 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Plattenlänge mindestens 11 m beträgt.
  5. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Biegefestigkeit in der Hauptbelastungsrichtung mindestens 30 N/mm2 beträgt, insbesondere 35 N/mm2, bevorzugt mindestens 40 N/mm2.
  6. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Schermodul parallel zur Plattenebene mindestens 200 N/mm2 beträgt.
  7. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Scherfestigkeit parallel zur Platteneben in Längsrichtung mindestens 1,2 N/mm2 beträgt.
  8. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Biegeelastizitätsmodul in der Hauptbelastungsrichtung mindestens 8000 N/mm2 beträgt.
  9. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Zugfestigkeit in Plattenebene in Längsrichtung ≥ 20,0 N/mm2 beträgt.
  10. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelastizitätsmodul in Plattenebene in Längsrichtung ≥ 6000 N/mm2 beträgt.
  11. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfestigkeit in Plattenebene in Längsrichtung ≥ 20,0 N/mm2 beträgt.
  12. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelastizitätsmodul in Plattenebene in Längsrichtung ≥ 6000 N/mm2 beträgt.
  13. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass als Bindemittel ein Harnststoff-Formaldehyd-Leim (UF), ein MelaminFormaldehyd-Leim (MF), ein Phenol-Formaldehyd-Leim (PF) oder ein Bindemittel auf Isocyanat-Basis wie beispielsweise PMDI oder auf Acrylat-Basis verwendet wird.
  14. Bauteil nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass als Bindemittel ein Melamin-Harnstoff-Formaldehyd-Leim oder ein Melamin-Harnstoff-Phenol-Formaldehyd-Leim verwendet wird.
  15. Bauteil nach den Ansprüchen 13 und 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass als Bindemittel ein Gemisch aus mindestens zwei der in den Ansprüche 13 und 14 genannten Bindemitteln verwendet wird.
  16. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Bindemittel 6 bis 18 % berechnet als Feststoff Bindemittel bezogen auf die Trockenmasse Holz beträgt.
  17. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 16,

    dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Platte Paraffin und/oder Wachs zur Verringerung der Quelleigenschaften enthält.
  18. Bauteil nach Anspruch 17,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil zwischen 0,5 und 1 % berechnet als Feststoff bezogen auf die Trockenmasse Holz beträgt.
  19. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 18,
    dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige OSB-Platte aus einer ungeraden Anzahl von Lagen besteht, bevorzugt aus 3 Lagen.
  20. Bauteil nach Anspruch 19,
    dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Decklagen eine bevorzugte Ausrichtung der Strands in Längsrichtung der jeweiligen Platte aufweisen und die Strands der mittleren Lage der Platten ohne erkennbarer Orientierung ausgerichtet sind.
  21. Bauteil nach Anspruch 19 oder 20,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Strands der mittleren Lage und/oder der mittleren Lagen eine um 90° versetzte Anordnung zur Sollausrichtung der unmittelbar benachbarten äußeren Lage aufweisen, wobei die maximale Abweichung plus/minus 30° beträgt.
  22. Bauteil nach einem der Ansprüche 19 bis 21,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke der jeweiligen Platte zwischen 12 und 50 mm, bevorzugt zwischen 28 und 42 mm liegt.
  23. Bauteil nach einem der Ansprüche 19 bis 22,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke mindestens einer der äußeren Decklagen mindestens 30 % der Gesamtdicke der jeweiligen Platte beträgt.
  24. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 23,
    dadurch gekennzeichnet, dass das spezifische Gewicht der jeweiligen Platte (Dichte) unter 700kg/m3 bevorzugt unter 650 kg/m3 bei 0° Feuchtigkeit liegt.
  25. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 24,
    dadurch gekennzeichnet, dass die OSB-Platten miteinander vollflächig verklebt sind.
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