EP1610933B1 - Verfahren zur herstellung einer spanplatte - Google Patents

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EP1610933B1
EP1610933B1 EP04739079A EP04739079A EP1610933B1 EP 1610933 B1 EP1610933 B1 EP 1610933B1 EP 04739079 A EP04739079 A EP 04739079A EP 04739079 A EP04739079 A EP 04739079A EP 1610933 B1 EP1610933 B1 EP 1610933B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
chips
micro
chipboard
board
chip
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP04739079A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1610933A2 (de
Inventor
Martin Berger
Manfred Riepertinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fritz Egger GmbH and Co OG
Original Assignee
Fritz Egger GmbH and Co OG
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Filing date
Publication date
Application filed by Fritz Egger GmbH and Co OG filed Critical Fritz Egger GmbH and Co OG
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Priority to EP09158439A priority patent/EP2078599B1/de
Priority to PL04739079T priority patent/PL1610933T3/pl
Publication of EP1610933A2 publication Critical patent/EP1610933A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1610933B1 publication Critical patent/EP1610933B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/02—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres from particles

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a plate at least partially from microspan material.
  • Table 1 shows the diameters of the chips, the values of the table being understood to mean that, for example, for covering layer material, 95.8 mass% of the material to be screened passes through a sieve with a mesh size of 2.0 mm or 8.4 mass% through the screen mesh area from 1.4 to 2.0 mm.
  • diameter is to be understood in the indication of a sieve fraction that the diameter in each case indicates the smallest diameter in a cross section in any direction of the particle or chip. Because in a screening, the particles to be sieved are moved so that elongated particles are also erected and come along the longitudinal extent through the sieve.
  • the shavings are mixed separately into cover layers and middle layer in mixers with binder, hardener, wax emulsion and optionally additives and fed to the spreading machine, which forms a multi-layered chip cake mirroring the center of the board.
  • the chip cake consisting of lower cover layer, a middle layer and an upper cover layer (three-layer or multilayer boards). But a multi-layered structure can also be completely missing, then one speaks of single-layer plates.
  • a stable chipboard is pressed under the action of pressure and temperature, by curing the binder, which can meet the requirements of the European standard EN 312-3, shown in Table 2.
  • the production of fiberboards by the dry process is known.
  • the wood particles so-called wood chips, are softened by the action of pressure and temperature in a saturated steam atmosphere and then separated in a refiner into fine particles, the fibers. This process is also called defibration.
  • MDF fibers are prone to clumping or felting, screening with screening machines such as chips is not possible to determine the size of the fibers. Therefore, the diameters of MDF fibers were determined by means of a laser particle counter.
  • the sample material was homogeneously mixed with water to form an approximately 2% dispersion and fed to the PQM 1000 measuring device.
  • the measured quantities were the number of fibers, with a certain length and a certain diameter, from which the mass fractions could then be calculated as a function of the fiber diameter. The results are shown in Table 3.
  • the fibers leave the refiner together with water and steam via a pressure pipeline, the so-called blowpipe - also called blow-line.
  • blowpipe - also called blow-line.
  • this tube there are several leads for supplying binder, hardener, emulsion and other additives.
  • the fiber-binder mixture thus obtained is transferred to the dryer - usually a tubular electric dryer in which the fibers are dried by the action of convective heat to a final moisture content of 8 to 15%.
  • the result is binder-provided wood fibers from which a fiber cake is subsequently formed.
  • a stable plate medium-density fiberboard MDF or high-density fiberboard HDF
  • the panels comply with the requirements of European standard EN 622, Part 5, which defines the properties of MDF and whose values are shown in Table 4.
  • a fiberboard in contrast to a chipboard, is distinguished by a very homogeneous density distribution over the plate thickness and over a very homogeneous surface. If the direct coating of chipboard makes high demands on the preparation of particle board surface quality, such as. can be achieved by trowelling, so an MDF board can be painted with conventional painting techniques without pretreatment as a chipboard. The reason for this is on the one hand the high isotropy of the MDF surface, which is ensured by the fineness and / or fiberiness of the wood, and on the other hand by the homogeneous suction behavior of the surface.
  • fiberboard Another disadvantage in the production of fiberboard is that the fibers are not pourable Good and thus are expensive to handle.
  • the conventional mixers used for particle board production can not be used for gluing the fibers.
  • the fibers are very flexible due to their elongated rod-like shape with small thickness and have the so-called Curl bin. As a result, juxtaposed fibers entangle and matt easily, which makes pouring or sieving impossible for fractionation.
  • a disadvantage of the fiberboard is that due to the high process temperatures, the color of the fibers and thus of the finished fiberboard is dark is.
  • the dark color makes a color coating difficult, for example by painting, when a light color, for example white, is to be achieved as the surface color.
  • cover plates for example, for doors or furniture, from a mixture of wood or wood-based particles and a powdered phenolic resin as a binder, wherein the diameter of the wood particles between 0.1 mm and 0.6 mm.
  • the manufacturing process involves mechanical comminution or dissolution in fluid systems of, for example, chipboards in chips, which are then dried and further comminuted in a hammer mill. By means of a sieving process, the desired particles of diameter larger than 0.1 mm and smaller than 0.6 mm are then separated out. The resulting wood particle mixture is then pressed with the phenol resin-containing binder at high temperature in the desired, optionally profiled form.
  • the present invention is therefore based on the technical problem of specifying a method for producing a chipboard and a chipboard itself, wherein the chipboard has properties of an MDF board without the use of expensive MDF manufacturing process.
  • the method is characterized in that the chips are dried before micro-machining to a residual moisture of less than 10%, preferably between 2 and 5%.
  • the wood is not shredded as it is for MDF in the moist state after thermal digestion, but micro-machining in the dried state at a residual moisture content of less than 10%.
  • a plate produced by the method according to the invention consists of a cellulose-containing material with a content of cellulose-containing chips and with a proportion of binders.
  • Microplated material is provided within at least one plate layer, the chips having a proportion of micro-chips with a diameter of less than 1.0 mm, which is at least 75%, in particular at least 80% and preferably at least 90% of the chips.
  • the produced plate even contains a proportion of greater than 95% chips with a diameter of less than 1.0 mm. It is also possible to produce a plate containing over 98% of micro-chips smaller than 1 mm in diameter.
  • Such a plate is thus characterized in that in the at least one layer, the proportion of micro-chips is greater than in conventional chipboard. It generally applies that the properties of the chipboard are better, the greater the proportion of chips under a diameter of less than 1 mm.
  • the chips have a proportion of micro-chips with a diameter of less than 0.6 mm, which is at least 50%, in particular at least 65% and preferably at least 80% or even at least 85% of the chips.
  • the plate produced by the method according to the invention in such a way that in the micro-chip material the chips have a proportion of micro-chips a diameter of less than 0.4 mm, which is at least 35%, in particular at least 50% and preferably at least 60% of the chips.
  • the proportion of small chips, so the micro-chips is so high that the properties of such micro-chipboard are similar to the properties of MDF boards.
  • the properties of the micro-chipboard are the better, the greater the proportion of smaller micro-chips.
  • the plate can be made entirely from the micro-chipboard material in a preferred manner, so that a homogeneous distribution of the micro-chips within the plate results.
  • the plate has a middle layer, which consists of a conventional chip material, while the two outer layers consist of the micro-chip material. This ensures that the cheaper material of the chipboard is used in the middle, while the more expensive material of the micro-chips is used on the Ünterseite and the top, in particular to be able to exploit the improved surface properties can.
  • the inventive method is then designed accordingly, wherein only a part of the plate is made from the micro-chip cake.
  • micro-chip material wood parts are machined in analogy to the chipboard production and on a residual moisture of 2 - 5%, in particular 4 - dried 4.5%. Subsequently, the dry fiber is carried out in a fiber mill, which is for example by means of special V-groove strips and baskets in a position to produce fibers from the chips.
  • the particles produced in the dry fiber are called micro-chips, which can also be derived from the properties of the micro-chips described below.
  • a first distinguishing feature compared to fibers is that the micro-chips represent a pourable and pourable good. In contrast to the fibers for a production of a fiberboard so the micro-chips can be fractionated by a sieving.
  • microspheric mixture obtained in this way has the following exemplary microspan size distribution which has been obtained by sieve analysis with sieves of corresponding mesh size.
  • Table 5 shows the measurement results for the diameter of the micro-chips over several samples. The result is a diameter distribution which is close to the diameter distribution for fibers shown in Table 3. Further measurement results are explained in more detail in the examples discussed below.
  • micro-chips are subsequently glued, and due to the nature of the micro-chips, conventional mixers used in the chipboard industry can be used. This occurs in contrast to the fiber plate technology (blow-line gluing) by the low processing temperature no damage to the binder, which is reflected in a lower binder requirement.
  • a proportion of binder based on the dry weight of the microprecipitants, of at least 12%, preferably 15-25%, is emphasized.
  • the value of the binder content varies depending on the dust content of the chips, which occurs increasingly in the production of micro chips.
  • micro chip cake is done in analogy to chipboard production. Again, no special devices are needed and it can be used on spreaders of the prior art.
  • one-floor presses, multi-daylight presses, continuous presses such as conti-roll systems or calendering machines can be used.
  • Another advantage of the method according to the invention compared to the MDF technology is that a grinding of the micro-chipboard is possible immediately after pressing. After hot pressing, MDF boards are stored for 2 to 5 days in the maturing warehouse before they can be sanded and subsequently processed. This circumstance is detrimental to the production logistics as well as to the manufacturing costs due to the need for corresponding storage capacities and the longer capital tie-up in the maturing warehouse.
  • the mechanical technological properties of the micro-chipboard according to the invention correspond to the requirements for MDF boards by the dry process, as shown in Table 4 of EN 622, Part 5 above.
  • sheets from 1.0 mm (eg calender press) to more than 40 mm (platen press or Conti-Roll press) thickness can be produced.
  • the homogenous density distribution over the slab thickness comparable with an MDF slab, offers advantages in edge processing.
  • Particle boards with a marked density minimum in the center of the board and the coarse chip structure of the middle layer chips on the other hand do not provide adequate conditions, for example, for direct paintability of the board edges.
  • Chips from the production of thin chipboard by the calender process are mikrozerspant after drying the same by means of a fiber mill.
  • the mill is characterized by special V-slot bar fittings that leave a narrow gap between stator and rotor of the mill. This can affect the Mikrospangeometrie.
  • the microsphering mixture thus obtained shows the sieve fractionation shown in Table 6.
  • the microsphering mix is mixed with 12% (solids to dry weight micro-chips) of a conventional urea-formaldehyde binder. Furthermore, 0.8 percent by weight of hardener based on solid binder based on ammonium sulfate and about 1.2% paraffin emulsion (solid wax based on dry weight micro-chips) are added in the form of a 60% emulsion.
  • the mixture of the individual components with the micro-chips is carried out in a conventional continuous mixer, as it is used for the production of chipboard.
  • micro-chip mat is formed using a spreader with wind and throw separation.
  • the microspheric cake thus obtained is then pressed in a calender press under the action of pressure and temperature to form a stable plate having the mechanical technological properties shown in Table 7.
  • the diameters are shown in cumulative distributions.
  • the curves for the micro-chips and the MDF fibers are very close to each other.
  • a micro-chipboard produced by the method of the present invention can be easily distinguished from a conventional chipboard by analyzing the size distribution of the chips.
  • the micro-chips and the fiber can nevertheless be very well distinguished from each other. Because the fibers have, in contrast to the micro-chips on a much longer form, while the micro-chips have a more cubic or almost cubic shape. Cubic shape means that the dimensions of the micro-chips in length, width and thickness are substantially similar. Incidentally, in contrast to the fiber, the cubic shape makes it possible for the micro-chips to be a free-flowing and pourable material.
  • the following test can be performed.
  • Material of the plate to be examined is treated in an acid bath in order to dissolve the aminoplast resin acting as a binder. Thereafter, the detached material is dried and mechanically sieved. If the material can be sieved, ie if it is sieve-capable, it results from the fact that the plate consists at least partially of micro-chips. On the other hand forms a coherent, possibly entangling Mass, it can be assumed that it was a fiberboard.
  • An essential criterion for the good paintability of the micro-chipboard produced by the method according to the invention is the limited absorbency of the surface. This is essentially determined by the small size of the chips, by the binder content and the calendar process additionally by the location of the heating drum. The lower the absorbency, the better the paintability.
  • the absorbency can be quantified by means of the toluene test specified in EN 382-1: 1990 10 01 (Fibreboard, Determination of surface absorption, toluene test). It is applied a defined amount of toluene on the arranged at a certain angle to the horizontal specimens and the distance which the resulting droplets travels until it is completely absorbed by the substrate, then determined as a measure of the absorbency.
  • micro-chipboard produced by the method according to the invention therefore has a significantly lower absorbency than a conventional chipboard.
  • the chipboard according to the invention can therefore be painted better than a conventional chipboard.
  • Table 1 Diameter distribution of the chips for a conventional chipboard, D - mesh width % Figures in weight percent: topcoat middle class D in mm % total % total 10.0 0.0 0.6 100.0 8.0 1.0 100.0 17.0 99.4 4.0 3.2 99.0 40.5 82.4 2.0 8.4 95.8 7.7 41.9 1.4 22.7 87.4 14.1 34.2 1.0 47.9 64.7 16.1 20.1 0.4 9.6 16.8 2.7 4.0 0.2 7.2 7.2 1.3 1.3 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 Table 2: Mechanical material properties of a conventional chipboard Requirement Thickness range (mm, nominal size) properties test methods unit 3 to 4 > 4 to 6 > 6 to 13 > 13 to 20 > 20 to 25 > 25 to 32 > 32 to 40 > 45 flexural strength EN 310 N / mm 2 13 15 14 13 11.5 10 8.5 7 Flexural modulus EN 310 N / mm 2 1800 1950 1800 1600 1500 1350 1200 1050 transverse tensile strength EN 319 N /

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Platte zumindest teilweise aus Mikrospanmaterial.
  • Die Herstellung von herkömmlichen Spanplatten ist bekannt. Aus Holz werden Späne durch eine Zerspanung von Massivholz oder Holzabfällen, wie Hackgut, aus der Sägeindustrie hergestellt. Die Zerspanung erfolgt im Zustand der initialen Feuchte des Holzes, welche in Abhängigkeit von der Herkunft des Holzes und der Jahreszeit zwischen 60 und 150% bezogen auf die Holztrockenmasse betragen kann. Nachfolgend werden die Holzspäne auf eine Feuchtigkeit zwischen 1,5 und 3% getrocknet und durch Siebung nach Deckschicht- und Mittelschichtmaterial fraktioniert, wofür die Tabelle 1 beispielhaft eine Siebfraktionierung zeigt. In Tabelle 1 sind die Durchmesser der Späne angegeben, wobei die Werte der Tabelle so zu verstehen sind, dass beispielsweise für Deckschichtmaterial 95,8 Masse% des Siebgutes ein Sieb mit einer Maschenweite von 2,0 mm passiert beziehungsweise 8,4 Masse% dem Siebmaschenbereich von 1,4 bis 2,0 mm entsprechen.
  • Unter dem Begriff Durchmesser ist bei der Angabe einer Siebfraktion zu verstehen, dass der Durchmesser jeweils den kleinsten Durchmesser in einem Querschnitt in beliebiger Richtung des Partikels bzw. Spans angibt. Denn bei einer Siebung werden die zu siebenden Partikel so bewegt, dass auch längliche Partikel aufgerichtet werden und entlang der Längsausdehnung durch das Sieb hindurch kommen.
  • In Tabelle 1 ist deutlich zu erkennen, dass das Maximum der Verteilung der Durchmesser der Späne für die Deckschicht im Bereich 0,4 mm bis 1,0 mm liegt, während für die Mittelschicht das Maximum im Bereich 2,0 bis 4,0 mm liegt. Man kann daher die Zusammensetzung der beiden verschiedenen Schichten deutlich anhand der Abmessungen der Späne unterscheiden.
  • Vor der Mattenformung werden die Späne nach Deckschicht und Mittelschicht getrennt in Mischern mit Bindemittel, Härter, Wachsemulsion und gegebenenfalls Additiven gemischt und der Streumaschine zugeführt, die einen mehrschichtigen, um die Plattenmitte spiegelgleichen Spänekuchen formt. Der Spänekuchen bestehend aus unterer Deckschicht, einer Mittelschicht und einer oberen Deckschicht (Dreischicht- oder Mehrschichtplatten). Ein mehrschichtiger Aufbau kann aber auch zur Gänze fehlen, dann spricht man von Einschichtplatten. Durch Heißpressen wird unter Einwirkung von Druck und Temperatur, durch Härtung des Bindemittels, eine stabile Spanplatte gepresst, die die Anforderungen nach der europäischen Norm EN 312-3, dargestellt in Tabelle 2, erfüllen kann.
  • Auch die Herstellung von Faserplatten nach dem Trockenverfahren ist bekannt. Die Holzteilchen, sogenannte Hackschnitzeln, werden durch die Einwirkung von Druck und Temperatur in einer Sattdampfatmosphäre erweicht und anschließend in einem Refiner zu feinen Teilchen, den Fasern aufgetrennt. Dieser Vorgang wird auch Zerfaserung genannt.
  • Da MDF-Fasern zum Verklumpen oder Verfilzen neigen, ist zur Bestimmung der Größe der Fasern eine Siebung mit Siebmaschinen wie bei Spänen nicht möglich. Daher wurden die Durchmesser für MDF-Fasern mittels eines Laserpartikelzählgerätes bestimmt. Dazu wurde das Probengut mit Wasser zu einer ca. 2%-igen Dispersion homogen gemischt und dem Messgerät der Type PQM 1000 zugeführt. Als Messgrößen wurde die Anzahl der Fasern, mit einer bestimmten Länge und einem bestimmten Durchmesser erhalten, aus welchen dann die Masseanteile in Abhängigkeit vom Faserdurchmesser errechnet werden konnte. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt.
  • Die Fasern verlassen gemeinsam mit Wasser und Wasserdampf den Refiner über eine Druckrohrleitung, das sogenannte Blasrohr - auch Blow-Line genannt. In diesem Rohr befinden sich mehrere Zuleitungen zur Zuführung von Bindemittel, Härter, Emulsion und anderen Additiven.
  • Das so erhaltene Faser-Bindemittelgemisch wird in den Trockner überführt - in der Regel ein Stromrohrtrockner, in dem die Fasern durch Einwirkung von konvektiver Wärme zu einer Endfeuchtigkeit von 8 bis 15% getrocknet werden. Das Ergebnis sind mit Bindemitteln versehene Holzfasern, aus denen in weiterer Folge ein Faserkuchen geformt wird. Durch Heißpressen wird unter Einwirkung von Druck und Temperatur, durch Härtung des Bindemittels eine stabile Platte (mitteldichte Faserplatte MDF oder hochdichte Faserplatte HDF) gepresst. Die Platten entsprechen den Anforderungen der europäischen Norm EN 622, Teil 5, die die Eigenschaften für MDF bestimmt und deren Werte in Tabelle 4 dargestellt sind.
  • Eine Faserplatte zeichnet sich im Gegensatz zu einer Spanplatte durch eine sehr homogene Dichteverteilung über die Plattendicke und über eine sehr homogene Oberfläche aus. Stellt die direkte Lackierung von Spanplatten hohe Anforderungen an die Vorbereitung der Spanplattenoberflächengüte, wie sie wie z.B. durch Spachteln erreicht werden kann, so kann eine MDF-Platte mit herkömmlichen Lackiertechniken ohne Vorbehandlung wie bei einer Spanplatte lackiert werden. Grund dafür ist einerseits die hohe Isotropie der MDF-Oberfläche, die durch die Feinstückigkeit und/oder Faserigkeit des Holzes gewährleistet wird, und andererseits durch das homogene Saugverhalten der Oberfläche.
  • Die Herstellkosten einer Faserplatte hingegen sind deutlich größer als die einer Spanplatte. Sowohl die Anlagenkosten unterscheiden sie signifikant als auch der erforderliche Strom- und Wärmebedarf.
  • Ein weiterer Nachteil bei der Herstellung der Faserplatten besteht darin, das die Fasern kein schüttfähiges Gut darstellen und somit aufwändig in der Behandlung sind. So können beispielsweise die für die Spanplattenherstellung eingesetzten herkömmlichen Mischer nicht für eine Beleimung der Fasern verwendet werden. Die Fasern sind aufgrund ihrer langgestreckten stabähnlichen Form bei geringer Dicke sehr flexibel und weisen den sogenannten Curleffekt auf. Dadurch verfangen sich aneinander liegende Fasern ineinander und verfilzen leicht, was ein Schütten oder Sieben für eine Fraktionierung unmöglich macht.
  • Darüber hinaus besteht ein Nachteil der Faserplatte darin, dass aufgrund der hohen Prozesstemperaturen die Farbe der Fasern und somit der fertiggestellten Faserplatte dunkel ist. Die dunkle Farbe erschwert eine Farbbeschichtung, bspw. durch Lackieren, wenn eine helle Farbe, bspw. Weiß, als Oberflächenfarbe erreicht werden soll.
  • Darüber hinaus ist aus der DE 199 56 765 A1 bekannt, Deckplatten, beispielsweise für Türen oder Möbel, aus einem Gemisch aus Holz- oder Holzwerkstoffpartikeln und einem pulverförmigen Phenolharz als Bindemittel herzustellen, wobei der Durchmesser der Holzpartikel zwischen 0,1 mm und 0,6 mm liegt. Der Herstellungsprozess umfasst die mechanische Zerkleinerung oder die Auflösung in fluiden Systemen von beispielsweise Spanplatten in Späne, die daraufhin getrocknet und in einer Hammermühle weiter zerkleinert werden. Mittels eines Siebverfahrens werden die gewünschten Partikel des Durchmessers größer als 0,1 mm und kleiner als 0,6 mm dann ausgesondert. Die daraus hervorgehende Holzpartikelmischung wird anschließend mit dem phenolharzhaltigen Bindemittel bei hoher Temperatur in die gewünscht, gegebenenfalls profilierte, Form gepresst.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Spanplatte und eine Spanplatte selbst anzugeben, wobei die Spanplatte Eigenschaften einer MDF-Platte ohne Einsatz des teuren MDF-Herstellungsverfahren aufweist.
  • Das zuvor aufgezeigte technische Problem wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Platte aus zellulosehaltigen Partikeln weist die folgenden Schritte auf:
    • in einem ersten Schritt wird zellulosehaltiges Material mechanisch zerspant und anschließend werden die Späne getrocknet.
    • die Späne werden zumindest teilweise mechanisch mikrozerspant und die Mikrospäne werden beleimt.
    • aus dem Mikrospanmaterial wird ein Mikrospankuchen hergestellt.
    • durch Anwendung von Druck und Temperatur wird die Platte zumindest teilweise aus dem Mikrospanmaterial hergestellt,wobei die Späne einen Anteil von Mikrospänen mit einem Durchmesser von weniger als 0,4 mm aufweisen, der mindestens 35 Gew.-%, insbesondere mindestens 50 Gew.-% und vorzugsweise mindestens 60 Gew.-% der Späne beträgt.
  • Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Späne vor dem Mikrozerspanen auf eine Restfeuchtigkeit von weniger als 10%, vorzugsweise zwischen 2 und 5% getrocknet werden.
  • Erfindungsgemäß ist also erkannt worden, dass das Holz nicht wie für MDF üblich im feuchten Zustand nach thermischem Aufschluss zerfasert wird, sondern im getrockneten Zustand bei einer Restfeuchtigkeit von weniger als 10% mikrozerspant. Dabei ergibt sich eine Durchmesserverteilung der Mikrospäne, die im Bereich der Durchmesserverteilung der Fasern liegt. Somit können mit geringerem technischen Aufwand im wesentlichen die gleichen mechanisch technischen Eigenschaften wie bei herkömmlichen MDF-Platten erreicht werden.
  • Eine mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Platte besteht aus einem zellulosehaltigen Werkstoff mit einem Anteil aus zellulosehaltigen Spänen und mit einem Anteil aus Bindemitteln. Zumindest innerhalb einer Plattenschicht ist Mikrospanmaterial vorgesehen, wobei die Späne einen Anteil von Mikrospänen mit einem Durchmesser von weniger als 1,0 mm aufweisen, der mindestens 75 %, insbesondere mindestens 80% und vorzugsweise mindestens 90% der Späne beträgt.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens beinhaltet die hergestellte Platte sogar einen Anteil von größer als 95% Späne mit einem Durchmesser von weniger als 1,0 mm. Die Herstellung einer Platte mit einem Anteil von über 98% Mikrospänen mit einem Durchmesser kleiner als 1 mm ist ebenfalls möglich.
  • Eine solche Platte ist also dadurch gekennzeichnet, dass in der mindestens einen Schicht der Anteil der Mikrospäne größer als bei herkömmlichen Spanplatten ist. Dabei gilt generell, dass die Eigenschaften der Mikrospanplatte umso besser sind, je größer der Anteil der Späne unter einem Durchmesser von weniger 1 mm ist.
  • In bevorzugter Weise ist vorgesehen, dass im Mikrospanmaterial die Späne einen Anteil von Mikrospänen mit einem Durchmesser von weniger als 0,6 mm aufweist, der mindestens 50 %, insbesondere mindestens 65% und vorzugsweise mindestens 80% oder sogar mindestens 85% der Späne beträgt.
  • Insbesondere kann man die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Platte derart charakterisieren, dass im Mikrospanmaterial die Späne einen Anteil von Mikrospänen mit einem Durchmesser von weniger als 0,4 mm aufweist, der mindestens 35 %, insbesondere mindestens 50% und vorzugsweise mindestens 60% der Späne beträgt.
  • Jedenfalls ist der Anteil der kleinen Späne, also der Mikrospäne so hoch, dass die Eigenschaften derartiger Mikrospanplatten ähnlich den Eigenschaften von MDF-Platten sind. Die Eigenschaften der Mikrospanplatte sind dabei umso besser, je größer der Anteil von umso kleineren Mikrospänen ist.
  • Die Platte kann in bevorzugter Weise vollständig aus dem Mikrospanplattenmaterial hergestellt werden, so dass sich eine homogene Verteilung der Mikrospäne innerhalb der Platte ergibt. Dagegen ist es auch möglich, dass die Platte eine Mittelschicht aufweist, die aus einem herkömmlichen Spanmaterial besteht, während die beiden äußeren Schichten aus dem Mikrospanmaterial bestehen. Dadurch wird erreicht, dass das kostengünstigere Material der Spanplatte in der Mitte eingesetzt wird, während das aufwändigere Material der Mikrospäne an der Ünterseite und der Oberseite eingesetzt wird, um insbesondere die verbesserten Oberflächeneigenschaften ausnutzen zu können. Das erfindungsgemäße Verfahren wird dann entsprechend ausgebildet, wobei nur ein Teil der Platte aus dem Mikrospankuchen hergestellt wird.
  • Für die Herstellung des Mikrospanmaterials werden Holzteile in Analogie zur Spanplattenherstellung zerspant und auf eine Restfeuchtigkeit von 2 - 5%, insbesondere 4 - 4,5% getrocknet. Im Anschluss daran erfolgt die Trockenzerfaserung in einer Fasermühle, welche beispielsweise mittels spezieller V-Nutleisten und Siebkörbe in der Lage ist, Fasern aus den Spänen herzustellen. Um im folgenden die Unterschiede zu den herkömmlichen Faserplatten besser darstellen zu können, werden die bei der Trockenzerfaserung hergestellten Partikel Mikrospäne genannt, was sich auch aus den nachfolgend beschriebenen Eigenschaften der Mikrospäne herleiten lässt.
  • Ein erstes Unterscheidungsmerkmal gegenüber Fasern besteht darin, dass die Mikrospäne ein schütt- und rieselfähiges Gut darstellen. Im Gegensatz zu den Fasern für eine Herstellung einer Faserplatte können also die Mikrospäne durch eine Siebung fraktioniert werden.
  • Das so erhaltene Mikrospangemisch weist die nachfolgende beispielhafte Mikrospangrößenverteilung auf, die durch eine Siebanalyse mit Sieben entsprechender Maschenweite erhalten worden ist. In der Tabelle 5 sind die Messergebnisse für die Durchmesser der Mikrospäne über mehrere Proben dargestellt. Es ergibt sich eine Durchmesserverteilung, die nahe an der in Tabelle 3 dargestellten Durchmesserverteilung für Fasern liegt. Weitere Messergebnisse werden in den unten diskutierten Beispielen näher erläutert.
  • Die Mikrospäne werden nachfolgend beleimt, wobei aufgrund der Beschaffenheit der Mikrospäne herkömmliche Mischer, die in der Spanplattenindustrie verwendet werden, eingesetzt werden können. Dabei tritt im Gegensatz zur Faserplattentechnologie (Blow-Line-Beleimung) durch die niedrige Verarbeitungstemperatur keine Schädigung des Bindemittels ein, was sich in einem geringeren Bindemittelbedarf widerspiegelt. Für die Beleimung der Mikrospäne hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, dass ein Bindemittelanteil bezogen auf das Trockengewicht der Mikrospäne von mindestens 12%, vorzugsweise 15 - 25% herausgestellt. Der Wert des Bindemittelanteils variiert in Abhängigkeit vom Staubgehalt der Späne, der gerade bei der Herstellung der Mikrospäne vermehrt auftritt.
  • Die Herstellung des Mikrospänekuchens geschieht in Analogie zur Spanplattenfertigung. Auch hier werden keine speziellen Vorrichtungen benötigt und es kann auf Streumaschinen nach dem Stand der Technik zurückgegriffen werden. Zum Pressen der Platten können Einetagenpressen, Mehretagenpressen, kontinuierlich arbeitende Pressen wie Conti-Roll-Anlagen oder Kalanderanlagen Verwendung finden.
  • Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens im Vergleich zur MDF-Technologie ist, dass ein Schleifen der Mikrospanplatten unmittelbar nach dem Pressen möglich ist. MDF-Platten werden nach dem Heißpressen 2 bis 5 Tage im Reifelager zwischengelagert, bevor sie geschliffen und anschießend weiterverarbeitet werden können. Dieser Umstand wirkt sich sowohl nachteilig für die Fertigungslogistik aus als auch auf die Herstellkosten durch die Notwendigkeit entsprechender Lagerkapazitäten und durch die längere Kapitalbindung im Reifelager.
  • Die mechanisch technologischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Mikrospanplatten entsprechen den Anforderungen an MDF-Platten nach dem Trockenverfahren, wie sie die oben angeführte Tabelle 4 der EN 622, Teil 5 zeigt. Es bestehen keine Beschränkungen hinsichtlich der Plattendicke. So können in Abhängigkeit des Pressverfahrens Platten ab 1,0mm (z.B. Kalanderpresse) bis über 40mm (Etagenpresse oder Conti-Roll-Presse) Dicke gefertigt. Vor allem bei dicken Platte bietet die mit einer MDF-Platte vergleichbare homogene Dichteverteilung über die Plattendicke Vorteile bei der Kantenbearbeitung. Spanplatten mit einem markanten Dichteminimum in den Plattenmitte und der groben Spanstruktur der Mittelschichtspäne hingegen bieten keine entsprechenden Voraussetzungen beispielsweise für eine Direktlackierbarkeit der Plattenkanten.
  • Auch spanabhebende dreidimensionale reliefartige Bearbeitungen der Kanten oder der Oberfläche möglich, wie es beispielsweise zur Nachahmung von gefüllten Türblättern notwendig ist. Dabei werden reliefartige Strukturen in die Plattenoberfläche gefräst, wobei die Bearbeitungsoberflächen durch die Geschlossenheit des Materials vergleichbar mit MDF ohne aufwändige Oberflächenbearbeitung direkt lackierbar ist. Solche Bearbeitungen sind bei Spanplatten auf Grund der porösen Mittellage ohne aufwändige porenfüllende Bearbeitung nicht möglich. Ein weiterer Einsatzbereich ist die Verwendung solcher Platten insbesondere mit geringer Stärke (2,5 bis 3,5mm) als Türdecks. Vorteilhaft ist hier die gute Lackierbarkeit der Oberfläche bei dennoch vergleichsweise geringen Plattenkosten. Auch eine Verwendung als Trägerplatte für Laminatfussboden ist möglich.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen näher erläutert. Dazu zeigen die Fig. 1 und 2 einen graphischen Vergleich der Werte aus den Tabellen 1, 3 und 6, wobei die Fig. 2 einen Ausschnitt des in Fig. 1 dargestellten Durchmesserbereiches darstellt.
    • Beispiel:
  • Späne aus der Herstellung von Dünnspanplatten nach dem Kalanderverfahren werden nach der Trocknung derselben mittels einer Fasermühle mikrozerspant. Die Mühle zeichnet sich durch spezielle Einbauten von V-Nutleisten aus, die einen schmalen Spalt zwischen Stator und Rotor der Mühle belassen. Dadurch kann die Mikrospangeometrie beeinflusst werden. Das so erhaltene Mikrospangemisch zeigt die in Tabelle 6 dargestellte Siebfraktionierung.
  • Nach der Trockenmikrozerspanung wird das Mikrospangemisch mit 12% (Feststoff bezogen auf Trockengewicht Mikrospäne) eines herkömmlichen Harnstoff-Formaldehyd-Bindemittel gemischt. Des Weiteren werden 0,8 Gewichtsprozent Härter bezogen auf Festkörper Bindemittel auf der Basis von Ammoniumsulfat und etwa 1,2% Paraffinemulsion (Festwachs bezogen auf Trockengewicht Mikrospäne) in Form einer 60%igen Emulsion zugegeben. Die Mischung der einzelnen Komponenten mit den Mikrospänen erfolgt in einem üblichen Durchlaufmischer, wie er für die Herstellung von Spanplatten verwendet wird.
  • Im Anschluss daran wird eine Mikrospanmatte geformt, wobei eine Streumaschine mit Wind- und Wurfseparierung zum Einsatz kommt. Der so erhaltene Mikrospankuchen wird dann in einer Kalanderpresse unter Einwirkung von Druck und Temperatur zu einer stabilen Platte mit den in Tabelle 7 dargestellten mechanisch technologischen Eigenschaften gepresst.
  • In den Fig. 1 und 2 sind die Durchmesser in kumulierten Verteilungen dargestellt. Man erkennt zum einen die deutlich zu größeren Durchmessern verschobenen Späne der herkömmlichen Spanplatten, dargestellt sind die Werte für die Mittelschicht und die Deckschicht. Zum anderen liegen die Kurven für die Mikrospäne und die MDF-Fasern sehr nahe aneinander.
  • Daher kann eine mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Mikrospanplatte in einfacher Weise von einer herkömmlichen Spanplatte unterschieden werden, indem die Größenverteilung der Späne analysiert wird.
  • Obwohl die Durchmesserwerte für die Mikrospäne und für die MDF-Fasern sehr nahe aneinander liegen, können die Mikrospäne und die Faser dennoch sehr gut voneinander unterschieden werden. Denn die Fasern weisen im Gegensatz zu den Mikrospänen eine erheblich längere Form auf, während die Mikrospäne eine eher kubische oder nahezu kubische Form aufweisen. Kubische Form bedeutet dabei, dass die Abmessungen der Mikrospäne in Länge, Breite und Dicke im Wesentlichen ähnlich groß sind. Die kubische Form ermöglicht es im Übrigen, im Gegensatz zur Faser, dass die Mikrospäne ein rieselfähiges und schüttbares Gut darstellen.
  • Um eine Mikrospanplatte von einer MDF- oder HDF-Platte unterscheiden zu können, kann der folgende Test durchgeführt werden. Material der zu untersuchenden Platte wird in einem Säurebad behandelt, um den als Bindemittel agierenden Aminoplastharz aufzulösen. Danach wird das losgelöste Material getrocknet und mechanisch gesiebt. Lässt sich das Material sieben, ist es also siebfähig, so ergibt sich daraus, dass die Platte zumindest teilweise aus Mikrospänen besteht. Bildet sich dagegen eine zusammenhängende, ggf. sich verfilzende Masse, so kann davon ausgegangen werden, dass es sich um eine Faserplatte gehandelt hat.
  • Ein wesentliches Kriterium für die gute Lackierbarkeit der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Mikrospanplatte ist die eingeschränkte Saugfähigkeit der Oberfläche. Diese wird im Wesentlichen durch die geringe Größe der Späne, durch den Bindemittelanteil und beim Kalenderverfahren noch zusätzlich durch die Lage zur Heiztrommel bestimmt. Je geringer die Saugfähigkeit ist, desto besser ist die Lackierbarkeit.
  • Die Saugfähigkeit kann mit Hilfe des in EN 382-1:1990 10 01 (Faserplatten; Bestimmung der Oberflächen-Absorption; Toluoltest) festgelegten Toluoltests quantifiziert werden. Es wird eine definierte Menge Toluol auf den in einem bestimmten Winkel zur horizontalen angeordneten Probekörper aufgebracht und die Strecke welche der entstehende Tropfen zurücklegt bis er ganz vom Untergrund aufgesaugt wird, dann als Maß für die Saugfähigkeit ermittelt.
  • Folgende Werte zeigen einen Vergleich zwischen der bevorzugt zu beschichtenden Oberfläche (heiztrommelseitig) einer erfindungsgemäßen Spanplatte mit einer herkömmlichen Spanplatte mit dem oben erwähnten Deckschichtmaterial - jeweils hergestellt im Kalanderverfahren. Die durchgeführten Untersuchungen ergaben bei gleicher Vorbehandlung (1 x schleifen mit Körnung 100):
    Mikrospanplatte herkömmliche Spanplatte
    Min 290mm 120mm
    Max 560mm 150mm
    Mittel 427mm 131mm
  • Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Mikrospanplatte hat daher eine deutlich geringere Saugfähigkeit als eine herkömmliche Spanplatte. Die erfindungsgemäße Spanplatte lässt sich daher besser als eine herkömmliche Spanplatte lackieren.
    • Tabellen:
  • Tabelle 1:
    Durchmesserverteilung der Späne für eine herkömmliche Spanplatte, D - Maschenbreite
    %-Angaben in Gewichtsprozent:
    Deckschicht Mittelschicht
    D in mm % Summe % Summe
    10.0 0.0 0.6 100.0
    8.0 1.0 100.0 17.0 99.4
    4.0 3.2 99.0 40.5 82.4
    2.0 8.4 95.8 7.7 41.9
    1.4 22.7 87.4 14.1 34.2
    1.0 47.9 64.7 16.1 20.1
    0.4 9.6 16.8 2.7 4.0
    0.2 7.2 7.2 1.3 1.3
    0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
    Tabelle 2:
    Mechanische Materialeigenschaften einer herkömmlichen Spanplatte
    Anforderung
    Dickenbereich (mm, Nennmaß)
    Eigenschaften Prüfverfahren Einheit 3 bis 4 > 4 bis 6 > 6 bis 13 > 13 bis 20 > 20 bis 25 > 25 bis 32 > 32 bis 40 > 45
    Biegefestigkeit EN 310 N/mm2 13 15 14 13 11,5 10 8,5 7
    Biege-Elastizitätsmodul EN 310 N/mm2 1800 1950 1800 1600 1500 1350 1200 1050
    Querzugfestigkeit EN 319 N/mm2 0,45 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,20
    Abhebefestigkeit EN 311 N/mm2 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8
    Tabelle 3:
    Durchmesserverteilung der Fasern für eine herkömmliche MDF-Platte, D - Maschenbreite
    %-Angaben in Gewichtsprozent:
    D in mm % Summe
    1.0 16.9 100.0
    0.6 38.9 83.1
    0.3 36.9 44.2
    0.2 7.3 7.3
    0.0 0.0 0.0
    Tabelle 4:
    Mechanische Materialeigenschaften einer herkömmlichen MDF-Platte
    Nenndickenbereich (mm)
    Eigenschaften Prüfverfahren Einhe it 1,8 bis 2,5 >2,5 bis 4,0 >4 bis 6 >6 bis 9 >9 bis 12 >12 bis 19 >19 bis 30 >30 bis 45 >45
    Dickenquellung 24 h EN 317 % 45 35 30 17 15 12 10 8 6
    Querzugfestig keit EN 319 N/mm2 0,65 0,65 0,65 0,65 0,60 0,55 0,55 0,50 0,50
    Biegefestigkeit EN 310 N/mm2 23 23 23 23 22 20 18 17 15
    Biege-Elastizitätsmodul EN 310 N/mm2 - - 2700 2700 2500 2200 2100 1900 1700
    Tabelle 5:
    Durchmesserverteilung der Mikrospäne für ein erfindungsgemäßes Mikrospanmaterial mit Angaben der Schwankungsbreiten über mehrere Proben,
    %-Angaben in Gewichtsprozent
    D - Maschenbreite
    D in mm Anteile in Gewichtsprozent
    >1 0 - 0,6
    0,8 - 1,0 1,5 - 2,0
    0,6 - 0,8 7 - 10
    0,5 - 0,6 8 - 11
    0,4 - 0,5 13 - 17
    0,3 - 0,4 15 - 19
    0,2 - 0,3 14 - 20
    < 0,2 25 - 40
    Tabelle 6:
    Durchmesserverteilung der Mikrospäne für ein erfindungsgemäßes Mikrospanmaterial,
    D - Maschenbreite
    %-Angaben in Gewichtsprozent
    D in mm % Summe
    1.4 0.5 100.0
    1.0 1.7 99.5
    0.8 9.3 97.8
    0.6 10.2 88.5
    0.5 15.0 78.3
    0.4 17.8 63.3
    0.3 16.8 45.5
    0.2 28.7 28.7
    0.0 0.0 0.0
    Tabelle 7:
    Mechanische Materialeigenschaften einer erfindungsgemäßen Mikrospanplatte
    Dicke: 3,2mm
    Dickenquellung 24 Stunden: 25%
    Querzugfestigkeit: 0,72 N/mm2
    Biegefestigkeit: 26,3 N/mm2
    Biege-Elastizitäts-Modul: 3.200 N/mm2

Claims (6)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Platte aus zellulosehaltigen Partikeln,
    - bei dem in einem ersten Schritt zellulosehaltiges Material mechanisch zerspant wird,
    - bei dem die Späne getrocknet werden,
    - bei dem die Späne zumindest teilweise mechanisch mikrozerspant werden,
    - bei dem die Mikrospäne beleimt werden,
    - bei dem aus dem Mikrospanmaterial ein Mikrospankuchen hergestellt wird und
    - bei dem durch Anwendung von Druck und Temperatur die Platte zumindest teilweise aus dem Mikrospanmaterial hergestellt wird,
    - wobei die Späne einen Anteil von Mikrospänen mit einem Durchmesser von weniger als 0,4 mm aufweisen, der mindestens 35 Gew.-%, insbesondere mindestens 50 Gew.-% und vorzugsweise mindestens 60 Gew.-% der Späne beträgt dadurch gekennzeichnet,
    - dass die Späne vor dem Mikrozerspanen auf eine Restfeuchtigkeit von weniger als 10%, vorzugsweise zwischen 2 und 5 % getrocknet werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    bei dem die Platte vollständig aus dem Mikrospanmaterial hergestellt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1,
    bei dem eine Mittelschicht aus Spanplattenmaterial hergestellt wird und bei dem die beiden äußeren Schichten aus dem Mikrospanmaterial hergestellt werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    bei dem die Mikrozerspanung mit Hilfe einer Fasermühle durchgeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    bei dem die Mikrospäne mit Hilfe eines Mischers beleimt werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    bei dem die Oberfläche der Platte unmittelbar nach dem Pressen geschliffen wird.
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