EP2786849B1 - Verfahren zur Herstellung einer Sandwich-Faserplatte, sowie Sandwich-Faserplatte - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Sandwich-Faserplatte, sowie Sandwich-Faserplatte Download PDF

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EP2786849B1
EP2786849B1 EP14158756.8A EP14158756A EP2786849B1 EP 2786849 B1 EP2786849 B1 EP 2786849B1 EP 14158756 A EP14158756 A EP 14158756A EP 2786849 B1 EP2786849 B1 EP 2786849B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
fibres
layered
binding agent
density
cover layers
Prior art date
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EP14158756.8A
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English (en)
French (fr)
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EP2786849A1 (de
Inventor
Fritz Homann
Matthias TRÖGER
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Homann Holzwerkstoffe GmbH
Original Assignee
Homann Holzwerkstoffe GmbH
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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
    • B27N3/08—Moulding or pressing
    • B27N3/10—Moulding of mats
    • B27N3/14—Distributing or orienting the particles or fibres

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a sandwich fibreboard in a dry process, in particular an ultralight MDF sandwich panel, and a sandwich fiberboard, in particular an ultralight MDF sandwich panel, with a mean apparent density of over 400 kg / m 3 of lignocellulosic fibers, especially wood fibers, and binders.
  • Fiberboard of lignocellulosic fibers, in particular wood fibers, as such, and methods for their preparation are well known in the art, so it does not require a separate documentary evidence at this point.
  • a medium-density fiberboard, or MDF board for short is typically a board made of a wood-fiber material.
  • the average bulk density of an MDF board is between 650 kg / m 3 and 800 kg / m 3 . Plates with an average density of more than 800 kg / m 3 are referred to as high-density fibreboard (HDF) and with a mean apparent density of less than 650 kg / m 3 as lightweight MDF. With a mean bulk density of less than 550 kg / m 3 is called ultralight MDF.
  • HDF high-density fibreboard
  • a medium-density fiberboard and also an ultralight MDF board is typically carried out in the so-called dry process.
  • glued and dry fibers are produced in the so-called blow-line gluing, the one Moisture content of less than 12% atro, with alternative Beleimungsmethoden known in the art.
  • Alternative gluing methods are, for example, mixer gluing and dry fiber gluing. After a gluing of the fibers, a further drying process takes place alternatively or optionally.
  • the dry and glued fibers are then applied, for example, by means of a spreader to a spreading mat.
  • a conveyor belt is used for this purpose, onto which the spreading machine scatters.
  • the scattering mat is pressed and there is a binder hardening by heat input. This is usually done on continuous or discontinuous hot presses.
  • the plate strand produced in the manner described above can then be trimmed and cut to size as desired to form individual plates.
  • An advanced process implementation is from the EP 1 110 687 B2 known.
  • the method described here relates to the production of lightweight fiberboards with an average density of 60 to 350 kg / m 3 , which are used as thermal insulation boards in construction
  • the peculiarity of the method described here is that a Roh Whyprofil is formed, which is followed by a Randerhöhung the apparent density compared to the average density of the fiberboard of at least 20%.
  • This is procedurally achieved in that the litter mat is sprayed with water before decking.
  • the result is a lightweight fiberboard, which has in terms of their large surface edge regions whose density is at least 20% above the average density. These edge regions typically have a thickness of about 0.2 mm to 0.5 mm.
  • EP 1 236 552 A1 Another prior art forms the EP 1 236 552 A1 , This discloses a wet or semi-dry process for the production of wood-based panels, such.
  • fibers are used which have no adhesive or only a small proportion of adhesive.
  • the fibers are scattered on a conveyor belt to a fiber mat and brought by introducing saturated steam and hot water spraying to a moisture content of at least 25%.
  • Both coarse and fine fibers can be used in the scattering of the fiber mat, the coarse fibers preferably being scattered at the fiber mat center and the fine fibers being spread as cover layers.
  • the formation of a closed surface on the fiberboard is called, whereby the paint consumption can be lowered during a subsequent painting.
  • a process for the production of wood-based panels from a mixture of binder-added lignocellulose and / or cellulose-containing particles is known.
  • glued wood fibers are first sprinkled onto a forming belt to form a pressed material mat, which then passes through a microwave preheating device and is then pressed in a press with heatable press / heating plates.
  • the outer layers are vapor-deposited with wet steam during the process. It is set such a moisture gradient, wherein the outer layers are moister than the inner layers.
  • an improved heat transfer is ensured in the interior of the plate during the subsequent pressing process, and compensates for the faster evaporation in the outer regions of the plate. In this way, a homogeneous multi-layer fiberboard can be produced.
  • the fiberboard to be produced is characterized in that it has a homogeneous structure over its entire thickness.
  • the EP 0 346 864 A2 discloses a method of making multi-layer particleboard by hot-pressing binder-added wood chips. Both in a core layer and in two outer layers surrounding the core layer, isocyanate is used identically as a binder for the wood chips.
  • the US 2010/0989933 A1 discloses a lightweight engineered wood panel and method for their production.
  • the wood-based panel is currently not produced in a one-step process, but rather initially an upper and lower cover layer are provided, then compacted and only then is an intermediate layer foamed.
  • a fiberboard which is formed as a sandwich fiberboard and has three layers. There are two outer cover layers and a middle layer arranged between the two cover layers. The cover layers are formed from a first spreading material and the middle layer from a second spreading material. The first spreading material contains first fibers and a first binder and the second spreading material contains second fibers and a second binder. It is important that the second fibers are coarser than the first fibers and the first fibers are more moist than the second fibers. It can be formed as a scattering mat, which has a stiffer compared to the outer layers middle layer.
  • the fibers of the middle layer which are coarser and drier compared to the fibers of the cover layers.
  • the fibers of the cover layers are wetter and finer, which sets cover layers which are less rigid than the middle layer before the pressing process.
  • different resistances, ie counterforces result, so that as a result layers with different density are obtained.
  • density differences between outer layers on the one hand and middle layer on the other hand can be achieved above 100%. Different moisture contents can already be set in a targeted manner during fiber drying so that additional process steps for subsequent moistening are not required are.
  • the formed sandwich structure is one with an actual layer structure. It is in contrast, for example, to EP 1 110 687 B2 not only achieved in the thickness not defined in detail edge overshoot of the density in the near-surface edge region. Instead, according to the process design, a medium-density fiberboard is produced which has defined cover and middle layers in its thickness.
  • the second fibers are coarser than the first fibers formed and have, for example, a length of 5mm - 12mm and an average thickness of 0.4mm.
  • the first fibers have, for example, a length of 2 mm - 5 mm and have a thickness of 0.1 mm.
  • the process side is provided that two materials are produced. These materials differs depending on the fibers used on the one hand and on the binder used on the other hand.
  • To form a three-layer scattering mat three layers of spreading material are sprinkled on each other.
  • the two outer cover layers contain only the first spreading material, whereas the middle layer formed between the two covering layers contains only the second spreading material. It is achieved as a defined three-layer construction. In this case, the thickness of a respective layer is freely selectable, which allows the process side to be able to influence the subsequent properties of the plate produced by the method specifically.
  • the plate produced by the disclosed method proves to be particularly advantageous over previously known plates because it has a high strength and bending stiffness with a comparatively low average density due to its sandwich-type construction. This makes it possible to make the fiberboard comparatively thin, without resulting in a reduced load capacity.
  • the fibreboard produced by the disclosed method has a comparatively high transverse tensile strength of 0.3 N / mm 2 . This strength corresponds to the strength of chipboard with a density of 600 kg / m 3 to 700 kg / m 3 . A strength on this scale was not to be expected and surprising in view of the low compared to chipboard bulk density.
  • the disclosed method implementation is advantageously comparatively easy to handle and also provides reproducible results.
  • the two scattering materials used can preferably be prepared with the desired moisture content and stored until they are used as intended.
  • the spreading of the grit can be done with conventional spreading machines, in the simplest case, three individual scattering machines are provided, which scatter one behind the other on a conveyor belt, so that sets in overlaying the scattering processes of the already described three-layered layer structure.
  • pressing can then take place with simultaneous heating, so that the finished plate can be produced in only one work step.
  • hot presses can be used, which operate either continuously or discontinuously.
  • the disclosed method implementation proves over that of the prior art, for example, according to the EP 1 110 687 B2 known process implementation as simple, since it can be dispensed with the complex process step of water entry into the scattering mat.
  • provided by the prior art method of known method step of water entry is therefore complicated, because the scattering mat located on a conveyor belt is to be humidified from below, ie band side. This makes comparatively complicated spraying and / or moistening devices necessary, which can be dispensed with completely according to the method according to the invention.
  • the device side is proposed to solve the above object, a medium-density sandwich fiber board having an average bulk density of about 400 kg / m 3 of lignocellulose-containing fibers, in particular wood fibers, and binder which is formed in three layers and two outer layers, and one between the two cover layers formed middle layer, wherein the two outer layers of a first grit of first fibers and a first binder and the middle layer of a second grit of second fibers and a second binder are formed, wherein the second fibers are formed coarser than the first fibers, and wherein the cover layers have a density which is the density of the Middle layer by more than 50%, preferably by more than 50% to 100%, more preferably by 70% to 120%, more preferably exceeds 80% to 100%.
  • the advantages associated with such a sandwich panel are, in particular, the improved flexural rigidity and transverse tensile strength with equal weight compared to a previously known from the prior art plate.
  • the cover layers compared to the middle layer, contain comparatively finer particles or fibers, which makes it possible to machine and coat the fiber board without further preparation using the methods of the furniture industry.
  • the humidity of the first fibers is adjusted to 12% to 16% atro, preferably to 13% to 15% atro.
  • the fiber moisture is thus below 20% atro, whereby the disclosed process performance in the dry, i. is carried out as a dry process.
  • the fibers constituting the middle layer are set lower and are for example 4% to 6% atro, preferably 4.5% to 5.5% atro.
  • the fibers of the middle layer are significantly less moist, i. drier than the fibers of the cover layers.
  • the first spreading material comprises as the first binder modified polymeric diphenylmethane diisocyanate (PMDI).
  • a polymeric diphenylmethane diisocyanate EMDI
  • a binder mixture is proposed as binder for the second spreading material. This comprises the first binder and, as further addition, polyol.
  • the use of polyol advantageously supports the transverse tensile strength achieved with the fiberboard according to the invention.
  • the proportion of first binder in the first spreading material is 4% to 6%.
  • the proportion of the first binder in the second spreading material is preferably also 4% to 6%, the proportion of polyol in the second spreading material preferably being set at 0.1% to 2%.
  • additives may be added in each case in the first and in the second spreading material.
  • a hydrophobing agent for example in a proportion of 1.5%.
  • the pressing of the scattering mat is preferably done away-time-controlled, ie not pressure controlled. In this case, a maximum pressure of 1.5 N / mm 2 is exercised.
  • the step of co-pressing and heating is preferably carried out by means of a smooth closed PressBC plate. This is heated to a plate temperature of for example 180 ° C. Due to the heat input, the binder is cured, so that after completion of the pressing, the fiberboard is formed finished. It can then be followed by an edge trimming and a cut to length.
  • the pressing step may optionally be precompressed precompressing. It may also be provided a calibration process, if necessary, after each spreader to strip off any excess material before pressing.
  • Fig. 1 can be seen in a schematic representation of the process implementation for producing a medium density sandwich fiberboard 1.
  • Fig. 2 shows in a detail in detail a manufactured according to the procedure medium-density sandwich fiber board. 1
  • the middle-density fibreboard 1 has an upper cover layer 2 and a lower cover layer 3.
  • a middle layer 4 is formed between the two cover layers 2 and 3. According to this structure, it is in the Fiber board 1 around a sandwiched fiberboard. 1
  • the cover layers 2 and 3 have comparatively fine fibers 5 compared to the middle layer 4.
  • the fibers 6 of the middle layer 4 are comparatively coarser.
  • the fiberboard 1 according to the invention has a mean apparent density of over 400 kg / m 3 .
  • the cover layers 2 and 3 have a mean apparent density of, for example, 700 kg / m 3
  • the average density of the middle layer 4 is, for example, 350 kg / m 3 . It is important, however, that a density profile is established across the thickness of the fiberboard 1, wherein the cover layers 2 and 3, in contrast to the middle layer 4, have a significantly higher density.
  • the density of the cover layers 2 and 3 is more than 50% higher than the density of the middle layer 4.
  • a first binder 7 which is, for example, a polymeric diphenylmethane diisocyanate, and polyol 8 as a further binder.
  • a first spreading material 9 is formed from the first fibers 5 and the first binder 7.
  • a second spreading material 10 is formed from the second fibers 6 and a second binder comprising the first binder 7 and a further binder 8. The thus produced spreading material 9 and 10 can be stored in corresponding dosing bins 11 and 12.
  • three spreading machines 13, 14 and 15 are provided, which are each provided by the metering bins 11 and 12 with a stream of material.
  • the spreading machines 13, 14 and 15 cooperate with a conveyor belt 16, which is arranged below the gravity of the spreading machines 13, 14 and 15 below.
  • the conveyor belt 16 moves in the transport direction 17 according to the arrow.
  • the spreading machines 13, 14 and 15 scatter on the conveyor belt 16.
  • a first cover layer 20 formed by the first scattering machine 13 is formed.
  • the second scattering machine 14 is formed.
  • This middle layer 21 is finally followed by an upper cover layer 19 which is formed by the third spreading machines 15.
  • Overall, a spreading mat 18 formed by the spreading machines 13, 14 and 15 thus results.
  • the scattering mat 18 is fed to a hot press 22 in the next method step.
  • compression of the scattering mat 18 takes place, which results in the already described fiber board 1 as a result.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Sandwich-Faserplatte im Trockenverfahren, insbesondere einer ultraleicht-MDF Sandwich-Platte, sowie eine Sandwich-Faserplatte, insbesondere eine ultraleicht-MDF Sandwich-Platte, mit einer mittleren Rohdichte von über 400 kg/m3 aus lignocellulose-haltigen Fasern, insbesondere Holzfasern, und Bindemittel.
  • Faserplatten aus lignocellulose-haltigen Fasern, insbesondere Holzfasern, als solche sowie Verfahren zu deren Herstellung sind aus dem Stand der Technik an sich gut bekannt, so dass es eines gesonderten druckschriftlichen Nachweises an dieser Stelle nicht bedarf.
  • Bei einer mitteldichten Faserplatte, kurz MDF-Platte genannt, handelt es sich typischerweise um eine Platte aus einem Holzfaserwerkstoff. Nach der einschlägigen europäischen Norm liegt die mittlere Rohdichte einer MDF-Platte zwischen 650 kg/m3 und 800 kg/m3. Platten mit einer mittleren Rohdichte von über 800 kg/m3 werden als hochdichte Faserplatten (HDF) und mit einer mittleren Rohdichte von unter 650 kg/m3 als Leicht-MDF bezeichnet. Bei einer mittleren Rohdichte von unter 550 kg/m3 spricht man von Ultraleicht-MDF.
  • Die Herstellung einer mitteldichten Faserplatte und auch einer ultraleicht-MDF Platte erfolgt typischerweise im sogenannten Trockenverfahren. Danach werden in der sogenannten Blow-Line-Beleimung beleimte und trockene Fasern hergestellt, die einen Feuchtigkeitsgehalt von unter 12% atro aufweisen, wobei alternative Beleimungsmethoden aus dem Stand der Technik bekannt sind. Alternative Beleimungsmethoden sind beispielsweise die Mischerbeleimung und die Trockenfaserbeleimung. Nach einer Beleimung der Fasern erfolgt alternativ oder optional ein weiterer Trocknungsvorgang.
  • Die trocknen und beleimten Fasern werden alsdann beispielsweise mittels einer Streumaschine zu einer Streumatte ausgebracht. Es kommt zu diesem Zweck typischerweise ein Transportband zum Einsatz, auf welches die Streumaschine abstreut. In einem letzten Verfahrensschritt wird die Streumatte verpresst und es findet eine Bindemittelaushärtung durch Wärmeeintrag statt. Dies erfolgt in aller Regel auf kontinuierlich oder diskontinuierlich arbeitenden Heißpressen.
  • Der in vorbeschriebener Weise hergestellte Plattenstrang kann dann zur Ausbildung einzelner Platten wunschgemäß besäumt und abgelängt werden.
  • Die vorbeschriebene Verfahrensdurchführung ist aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt.
  • Eine weiterentwickelte Verfahrensdurchführung ist aus der EP 1 110 687 B2 bekannt geworden. Das hier beschriebene Verfahren betrifft die Herstellung von leichten Faserplatten mit einer mittleren Rohdichte von 60 bis 350 kg/m3, die als Wärmedämmplatten im Bauwesen Verwendung finden Dabei besteht die Besonderheit des hier beschriebenen Verfahrens darin, dass ein Rohdichteprofil ausgebildet wird, wonach sich eine Randerhöhung der Rohdichte gegenüber der mittleren Rohdichte der Faserplatte von mindestens 20% ergibt. Dies wird verfahrenstechnisch dadurch erreicht, dass die Streumatte vor einem Verpressen deckseitig mit Wasser besprüht wird. Im Ergebnis ergibt sich eine leichte Faserplatte, die hinsichtlich ihrer großen Oberfläche Randbereiche aufweist, deren Dichte um wenigstens 20% über der mittleren Rohdichte liegt. Diese Randbereiche weisen typischerweise eine Dicke von ca. 0,2 mm bis 0,5 mm auf.
  • Einen weiteren Stand der Technik bildet die EP 1 236 552 A1 . Diese offenbart ein Nass- bzw. Halbtrockenverfahren zur Herstellung von Holzwerkstoffplatten, wie z. B. Span- und Faserplatten, aus lignocellulosehaltigen Materialien. Es werden hierzu Fasern verwendet, die keinen Klebstoff oder nur einen geringen Klebstoffanteil aufweisen. Die Fasern werden auf ein Transportband zu einer Fasermatte gestreut und mittels Einleitung von Sattdampf sowie Warmwasserbesprühung auf einen Feuchtegehalt von minimal 25% gebracht. Bei der Streuung der Fasermatte können sowohl grobe als auch feine Fasern verwendet werden, wobei die groben Fasern bevorzugt in der Fasermattenmitte und die feinen Fasern als Deckschichten gestreut werden. Als diesbezüglicher Vorteil wird die Ausbildung einer geschlossenen Oberfläche an der Faserplatte genannt, wodurch der Lackverbrauch während einer nachgeschalteten Lackierung gesenkt werden kann.
  • Aus der DE 197 18 772 A1 ist ferner ein Verfahren zur Herstellung von Holzwerkstoffplatten aus einem Gemisch von mit Bindemitteln versetzten Lignocellulose und/oder cellulosehaltigen Teilchen bekannt. In einem ersten Verfahrensschritt werden zunächst beleimte Holzfasern auf ein Formband zu einer Pressgutmatte gestreut, die alsdann eine Mikrowellenvorwärmeinrichtung durchläuft und anschließend in einer Presse mit beheizbaren Press-/Heizplatten verpresst wird. Zur Ausbildung einer homogenen Faserplatte aus drei- oder mehreren verschiedenen Faserschichten werden die außenliegenden Schichten während des Verfahrens mit Nassdampf bedampft. Es wird so ein Feuchtigkeitsgradient eingestellt, wobei die außenliegenden Schichten feuchter sind als die innenliegenden Schichten. Hierdurch wird beim späteren Pressvorgang eine verbesserte Wärmeübertragung ins Innere der Platte gewährleistet, und die schnellere Verdampfung in den außenliegenden Bereichen der Platte kompensiert. Auf diesem Wege lässt sich eine homogene mehrschichtige Faserplatte herstellen.
  • Aus der DE 196 06 262 C1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer mitteldichten Faserplatte bekannt. Die herzustellende Faserplatte zeichnet sich dadurch aus, dass sich über ihre gesamte Dicke einen homogenen Aufbau aufweist.
  • Die EP 0 346 864 A2 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen Spanplatten durch Heißverpressen von mit Bindemitteln versetzten Holzspänen. Sowohl in einer Kernschicht als auch in zwei die Kernschicht umgebenden Deckschichten wird identisch Isocyanat als Bindemittel für die Holzspäne verwendet.
  • Die US 2010/0989933 A1 offenbart eine Leichtbau-Holzwerkstoffplatte und ein Verfahren zu deren Herstellung. Die Holzwerkstoffplatte wird gerade nicht in einem einstufigen Verfahren hergestellt, sondern vielmehr werden zunächst eine obere und untere Decklage bereitgestellt, anschließend verdichtet und erst daran anschließend wird eine Zwischenlage aufgeschäumt.
  • Obgleich sich vorbekannte Verfahren und nach diesen Verfahren hergestellte Faserplatten im alltäglichen Praxiseinsatz bewährt haben, besteht Verbesserungsbedarf, insbesondere mit Blick auf eine vereinfachte Handhabung in der Verarbeitung und/oder Weiterverarbeitung. Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, eine insoweit verbesserte Faserplatte bereitzustellen bzw. ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Faserplatte vorzuschlagen.
  • Verfahrensseitig wird zur Lösung dieser Aufgabe ein Verfahren zur Herstellung einer Sandwich-Faserplatte gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Nach dem offenbarten Verfahren wird eine Faserplatte hergestellt, die als Sandwich-Faserplatte ausgebildet ist und über drei Schichten verfügt. Es sind zwei außenliegende Deckschichten sowie eine zwischen den beiden Deckschichten angeordnete Mittelschicht vorgesehen. Dabei werden die Deckschichten aus einem ersten Streugut und die Mittelschicht aus einem zweiten Streugut gebildet. Das erste Streugut enthält erste Fasern und ein erstes Bindemittel und das zweite Streugut enthält zweite Fasern und ein zweites Bindemittel. Dabei ist von Bedeutung, dass die zweiten Fasern gröber als die ersten Fasern und die ersten Fasern feuchter als die zweiten Fasern sind. Es kann so eine Streumatte ausgebildet werden, die eine im Vergleich zu den Deckschichten steifere Mittelschicht aufweist. Dies ist durch die Fasern der Mittelschicht erreicht, die im Vergleich zu den Fasern der Deckschichten gröber und trockenerer sind. Die Fasern der Deckschichten sind indes im Unterschied zu den Fasern der Mittelschicht feuchter und feiner, womit sich Deckschichten einstellen, die vor dem Pressvorgang weniger steif als die Mittelschicht ausgebildet sind. Im Ergebnis dieser erfindungsgemäßen Schichtausgestaltung entstehen beim Verpressen der Streumatte in den Deckschichten einerseits und der Mittelschicht andererseits unterschiedliche Widerstände, d.h. Gegenkräfte, so dass sich im Ergebnis Schichten mit unterschiedlicher Dichte einstellen. Je nach Größer der eingesetzten Fasern und je nach Feuchtigkeitsgehalt können Dichteunterschiede zwischen Deckschichten einerseits und Mittelschicht andererseits von über 100% erzielt werden. Dabei lassen sich unterschiedliche Feuchtigkeitsgehalte bereits bei der Fasertrocknung zielgerichtet einstellen, so dass zusätzliche Verfahrensschritte zur nachträglichen Befeuchtung nicht erforderlich sind.
  • Dabei ist die ausgebildete Sandwichstruktur eine solche mit einem tatsächlichen Schichtaufbau. Es wird im Unterschied beispielsweise zur EP 1 110 687 B2 nicht nur eine in der Dicke nicht näher definierte Randüberhöhung der Rohdichte im oberflächennahen Randbereich erreicht. Es wird nach der Verfahrensausgestaltung vielmehr eine mitteldichte Faserplatte hergestellt, die in ihrer Dicke über definierte Deck- und Mittelschichten verfügt.
  • Die zweiten Fasern sind gröber als die ersten Fasern ausgebildet und verfügen beispielsweise über eine Länge von 5mm - 12mm und über eine mittlere Dicke von 0,4mm. Die ersten Fasern weisen indes beispielsweise eine Länge von 2mm - 5mm auf und besitzen eine Dicke von 0,1 mm.
  • Verfahrensseitig ist vorgesehen, dass zwei Streugüter hergestellt werden. Diese Streugüter unterscheiden sich nach den verwendeten Fasern einerseits sowie nach dem eingesetzten Bindemittel andererseits. Zur Ausbildung einer dreischichten Streumatte werden drei Schichten von Streugut aufeinandergestreut. Die beiden äußeren Deckschichten enthalten nur das erste Streugut, wohingegen die zwischen den beiden Deckschichten ausgebildete Mittelschicht nur das zweite Streugut enthält. Es wird so ein definierter dreischichtiger Aufbau erreicht. Dabei ist die Dicke einer jeweiligen Schicht frei wählbar, was es verfahrensseitig gestattet, auf die späteren Eigenschaften der nach dem Verfahren hergestellten Platte gezielt Einfluss nehmen zu können.
  • Die nach dem offenbarten Verfahren hergestellte Platte erweist sich gegenüber vorbekannten Platten insbesondere deshalb als vorteilhaft, weil sie aufgrund ihres sandwichartigen Aufbaus eine hohe Festigkeit und Biegesteifigkeit bei einer vergleichsweise geringen mittleren Rohdichte aufweist. Dies gestattet es, die Faserplatten vergleichsweise dünn auszubilden, ohne dass es zu einer verminderten Tragfähigkeit kommt.
  • Die nach dem offenbarten Verfahren hergestellte Faserplatte verfügt über eine vergleichsweise hohe Querzugfestigkeit von 0,3 N/mm2. Diese Festigkeit entspricht der Festigkeit von Spanplatten mit einer Rochdichte von 600 kg/m3 bis 700 kg/m3. Eine Festigkeit in dieser Größenordnung stand nicht zu erwarten und überrascht in Anbetracht der im Vergleich zu Spanplatten geringen Rohdichte.
  • Die offenbarte Verfahrensdurchführung ist in vorteilhafter Weise vergleichsweise einfach handhabbar und liefert zudem reproduzierbare Ergebnisse. Die beiden zum Einsatz kommenden Streugüter können bevorzugter Weise mit der gewünschten Feuchte vorbereitet und bis zu einer bestimmungsgemäßen Verwendung bevorratet werden. Das Ausbringen des Streuguts kann mit herkömmlichen Streumaschinen erfolgen, wobei im einfachsten Fall drei einzelne Streumaschinen vorgesehen sind, die hintereinander geschaltete auf ein Transportband abstreuen, so dass sich in Überlagerung der Streuvorgänge der schon vorbeschriebene dreilagige Schichtaufbau einstellt. In einem letzten Verfahrensschritt kann dann ein Verpressen bei gleichzeitiger Erwärmung stattfinden, so dass in nur einem Arbeitsschritt die endfertige Platte hergestellt werden kann. Zu diesem Zweck können aus dem Stand der Technik an sich bekannte Heißpressen eingesetzt werden, die entweder kontinuierlich oder diskontinuierlich arbeiten.
  • Die offenbarte Verfahrensdurchführung erweist sich gegenüber der aus dem Stand der Technik beispielsweise nach der EP 1 110 687 B2 bekannten Verfahrensdurchführung als einfach, da auf den aufwendigen Verfahrensschritt des Wassereintrags in die Streumatte verzichtet werden kann. Dabei ist der nach den aus dem Stand der Technik vorbekannten Verfahren vorgesehene Schritt des Wassereintrags deshalb aufwendig, weil die auf einem Transportband befindliche Streumatte auch von unten, d.h. bandseitig zu befeuchten ist. Dies macht vergleichsweise komplizierte Sprüh- und/oder Befeuchtungseinrichtungen erforderlich, auf welche nach der erfindungsgemäßen Verfahrensdurchführung vollends verzichtet werden kann.
  • Vorrichtungsseitig wird zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe vorgeschlagen eine mitteldichte Sandwich-Faserplatte mit einer mittleren Rohdichte von über 400 kg/m3 aus lignocellulose-haltigen Fasern, insbesondere Holzfasern, und Bindemittel, die dreilagig ausgebildet ist und zwei Deckschichten und eine zwischen den beiden Deckschichten ausgebildete Mittelschicht aufweist, wobei die beiden Deckschichten aus einem ersten Streugut aus ersten Fasern und einem ersten Bindemittel und die Mittelschicht aus einem zweiten Streugut aus zweiten Fasern und einem zweiten Bindemittel gebildet sind, wobei die zweiten Fasern gröber als die ersten Fasern ausgebildet sind, und wobei die Deckschichten eine Dichte aufweisen, die die Dichte der Mittelschicht um über 50%, vorzugsweise um über 50% bis 100%, mehr bevorzugt um 70% bis 120%, noch mehr bevorzugt um 80% bis 100% übersteigt.
  • Die mit einer solchen Sandwich-Platte einhergehenden Vorteile sind insbesondere die im Vergleich zu einer aus dem Stand der Technik vorbekannten Platte bei gleichem Gewicht verbesserte Biegesteifigkeit und Querzugfestigkeit. Hinzu kommt, dass die Deckschichten im Vergleich zur Mittelschicht vergleichsweise feinere Partikel bzw. Fasern enthalten, was es gestattet, die Faserplatte ohne weitere Vorbereitung mit den Verfahren der Möbelindustrie zu bearbeiten und zu beschichten.
  • Es ist gemäß einem weiteren Merkmal vorgesehen, dass die Feuchte der ersten Fasern auf 12% bis 16% atro, vorzugsweise auf 13% bis 15% atro eingestellt wird. Die Faserfeuchte liegt damit unterhalb von 20% atro, womit die offenbarte Verfahrensdurchführung im Trockenen, d.h. als Trockenverfahren durchgeführt wird. Die Faserfeuchte der zweiten Fasern, d.h. der Fasern, die die Mittelschicht bilden, wird geringer eingestellt und beträgt beispielsweise 4% bis 6% atro, vorzugsweise 4,5% bis 5,5% atro. Damit sind die Fasern der Mittelschicht deutlich weniger feucht, d.h. trockener als die Fasern der Deckschichten. Im Ergebnis stellt sich so im Falle des Verpressens ein Kräfteprofil über die Dicke der Streumatte ein, wobei die Gegenkräfte in den Deckschichten aufgrund der dort herrschenden Feuchtigkeit geringer als in der Mitte sind, so dass sich im Ergebnis durch das Verpressen Deckschichten einstellen, die eine höhere Dichte als die Mittelschicht aufweisen.
  • Das erste Streugut beinhaltet gemäß einem weiteren Merkmal als erstes Bindemittel modifiziertes polymeres Diphenylmethandiisocyanat (PMDI). Alternativ kann auch ein polymeres Diphenylmethandiisocyanat (EMDI) vorgesehen sein. Als zweites Bindemittel, d.h. als Bindemittel für das zweite Streugut wird ein Bindemittelgemisch vorgeschlagen. Dieses umfasst das erste Bindemittel sowie als weitere Zugabe Polyol. Der Einsatz von Polyol unterstützt in vorteilhafter Weise die mit der erfindungsgemäßen Faserplatte erreichte Querzugfestigkeit.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass der Anteil an erstem Bindemittel im ersten Streugut 4% bis 6% beträgt. Der Anteil am ersten Bindemittel im zweiten Streugut beträgt bevorzugter Weise ebenfalls 4% bis 6%, wobei der Anteil an Polyol im zweiten Streugut auf bevorzugter Weise 0,1% bis 2% eingestellt wird.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal können im ersten und im zweiten Streugut jeweils Additive zugegeben sein. So ist es beispielsweise bevorzugt, dem zweiten Streugut ein Hydrophobierungsmittel beizugeben, beispielsweise in einem Anteil von 1,5%.
  • Das Verpressen der Streumatte geschieht bevorzugter Weise weg-zeit-gesteuert, d.h. nicht druckgesteuert. Dabei wird ein maximaler Pressdruck von 1,5 N/mm2 ausgeübt.
  • Der Verfahrensschritt des gemeinsamen Verpressens und Erwärmens erfolgt bevorzugter Weise mittels einer glatt geschlossenen Pressheiz-Platte. Diese wird auf eine Plattentemperatur von beispielsweise 180°C aufgeheizt. Durch den Wärmeeintrag wird das Bindemittel ausgehärtet, so dass nach Abschluss des Verpressens die Faserplatte endfertig ausgebildet ist. Es können dann nachgeschaltet noch eine Kantenbeschneidung sowie eine Ablängung erfolgen.
  • Dem Verfahrensschritt des Verpressens kann optional ein Vorkomprimieren vorgeschaltet sind. Es kann auch ein Kalibriervorgang vorgesehen sein ggfs auch nach jeder Streumaschine, um ggf. überschüssiges Material vor einem Verpressen abzustreifen.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen
    • Fig. 1
    in schematischer Darstellung die Verfahrensdurchführung und
    Fig. 2
    in schematischer Ausschnittsdarstellung eine Faserplatte nach der Offenbarung.
  • Fig. 1 lässt in schematischer Darstellung die Verfahrensdurchführung zur Herstellung einer mitteldichten Sandwich-Faserplatte 1 erkennen. Fig. 2 zeigt in einer Ausschnittdarstellung im Detail eine nach der Verfahrensdurchführung hergestellte mitteldichte Sandwich-Faserplatte 1.
  • Wie Fig. 2 erkennen lässt, verfügt die mitteldichte Faserplatte 1 über eine obere Deckschicht 2 sowie eine untere Deckschicht 3. Zwischen den beiden Deckschichten 2 und 3 ist eine Mittelschicht 4 ausgebildet. Gemäß diesem Aufbau handelt es sich bei der Faserplatte 1 um eine sandwichartig aufgebaute Faserplatte 1.
  • Die Deckschichten 2 und 3 verfügen über eine Dicke von z.B. D = 2mm - 3mm. Die Mittelschicht 4 weist eine Dicke von z.B. D=32mm auf.
  • Wie Fig. 2 ferner erkennen lässt, verfügen die Deckschichten 2 und 3 über im Vergleich zur Mittelschicht 4 vergleichsweise feine Fasern 5. Die Fasern 6 der Mittelschicht 4 sind vergleichsweise gröber ausgebildet.
  • Die Faserplatte 1 nach der Erfindung verfügt über eine mittlere Rohdichte von über 400 kg/m3. Dabei weisen die Deckschichten 2 und 3 eine mittlere Rohdichte von z.B. 700 kg/m3 auf, wohingegen die mittlere Rohdichte der Mittelschicht 4 beispielsweise 350 kg/m3 beträgt. Von Bedeutung ist indes, dass sich über die Dicke der Faserplatte 1 ein Dichteprofil einstellt, wobei die Deckschichten 2 und 3 im Unterschied zur Mittelschicht 4 eine deutlich höhere Dichte aufweisen. Erfindungsgemäß ist die Dichte der Deckschichten 2 und 3 um über 50% höher als die Dichte der Mittelschicht 4.
  • Die Herstellung einer Faserplatte 1, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, ergibt sich insbesondere anhand der Darstellung nach Fig. 1.
  • Als Ausgangsmaterialien stehen zur Verfügung vergleichsweise feine Fasern 5, vergleichsweise grobe Fasern 6, ein erstes Bindemittel 7, bei dem es sich beispielsweise um ein polymeres Diphenylmethandiisocyanat handelt, sowie Polyol 8 als weiteres Bindemittel.
  • In einem ersten Verfahrensschritt werden aus den ersten Fasern 5 und dem ersten Bindemittel 7 ein erstes Streugut 9 ausgebildet. Ein zweites Streugut 10 wird aus den zweiten Fasern 6 sowie einem zweiten Bindemittel, das das erste Bindemittel 7 und ein weiteres Bindemittel 8 beinhaltet, gebildet. Die so hergestellten Streugüter 9 und 10 können in entsprechenden Dosierbunkern 11 und 12 bevorratet werden.
  • Im bestimmungsgemäßen Anwendungsfall sind drei Streumaschinen 13, 14 und 15 vorgesehen, die jeweils von den Dosierbunkern 11 und 12 mit einem Materialstrom versehen werden. Dabei wird das erste Streugut 9 der ersten Streumaschine 13 sowie der dritten Streumaschine 15 zugeführt, wohingegen das zweite Streugut 10 ausschließlich zur mittleren, d.h. zweiten Streumaschine 14 transportiert wird.
  • Die Streumaschinen 13, 14 und 15 wirken mit einem Transportband 16 zusammen, welches der Schwerkraft folgend unterhalb der Streumaschinen 13, 14 und 15 angeordnet ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel bewegt sich das Transportband 16 in Transportrichtung 17 gemäß dem eingezeichneten Pfeil.
  • Die Streumaschinen 13, 14 und 15 streuen auf das Transportband 16 ab. Dabei bildet sich in Entsprechung der Transportrichtung 17 eine durch die erste Streumaschine 13 ausgebildete erste Deckschicht 20 aus. Auf diese streut die zweite Streumaschine 14 auf, infolge dessen sich eine Mittelschicht 21 ausbildet. Diese Mittelschicht 21 ist schließlich von einer oberen Deckschicht 19 gefolgt, die durch die dritte Streumaschinen 15 ausgebildet wird. Insgesamt entsteht so eine durch die Streumaschinen 13, 14 und 15 ausgebildete Streumatte 18.
  • Die Streumatte 18 wird im nächsten Verfahrensschritt einer Heißpresse 22 zugeführt. Hier erfolgt unter gleichzeitigem Wärmeeintrag ein Verpressen der Streumatte 18, was im Ergebnis die schon vorerläuterte Faserplatte 1 erbringt.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    mitteldichte Sandwich-Faserplatte
    2
    Deckschicht
    3
    Deckschicht
    4
    Mittelschicht
    5
    Fasern, fein
    6
    Fasern, grob
    7
    erstes Bindemittel
    8
    Polyol
    9
    erstes Streugut
    10
    zweites Streugut
    11
    erster Dosierbunker
    12
    zweiter Dosierbunker
    13
    erste Streumaschine
    14
    zweite Streumaschine
    15
    dritte Streumaschine
    16
    Transportband
    17
    Transportrichtung
    18
    Streumatte
    19
    Deckschicht
    20
    Deckschicht
    21
    Mittelschicht
    22
    Heißpresse

Claims (15)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Sandwich-Faserplatte (1) im Trockenverfahren, insbesondere einer ultraleicht-MDF Sandwich-Platte, mit einer mittleren Rohdichte von über 400 kg/m3 aus lignocellulose-haltigen Fasern (5, 6), insbesondere Holzfasern, und Bindemittel (7, 8), bei dem in einem ersten Schritt ein erstes Streugut (9) aus ersten Fasern (5) und einem ersten Bindemittel (7) und ein zweites Streugut (10) aus zweiten Fasern (6) und einem zweiten Bindemittel (7, 8) hergestellt werden, wobei die zweiten Fasern (6) gröber als die ersten Fasern (5) und die ersten Fasern (5) feuchter als die zweiten Fasern (6) gewählt werden, bei dem in einem zweiten Schritt eine dreischichtige Streumatte (18) durch Aufeinanderstreuen dreier Schichten (19, 20, 21) von Streugut (9, 10) hergestellt wird, wobei die beiden äußeren Deckschichten (19, 20) nur das erste Streugut (9) und die zwischen den beiden Deckschichten (19, 20) ausgebildete Mittelschicht (21) nur das zweite Streugut (10) enthält, und bei dem in einem dritten Schritt die dreilagige Streumatte (18) verpresst und zugleich erwärmt wird, und wobei die Deckschichten (19, 20) mit einer die Dichte der Mittelschicht (21) um über 50%, vorzugsweise um über 50% bis 150%, mehr bevorzugt um 70% bis 120%, noch mehr bevorzugt um 80% bis 100% übersteigenden Dichte ausgebildet werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserfeuchte der ersten Fasern (5) auf 12% bis 16% atro, vorzugsweise auf 13% bis 15% atro eingestellt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserfeuchte der zweiten Fasern (6) auf 4% bis 6% atro, vorzugsweise auf 4,5% bis 5,5% atro eingestellt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als erstes Bindemittel (7) ein modifiziertes polymeres Diphenylmethandiisocyanat (PMDI) und/oder ein polymeres Diphenylmethandiisocyanat (EMDI) verwendet wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als zweites Bindemittel (7, 8) eine Bindemittelmischung aus dem ersten Bindemittel (7) und Polyol (8) verwendet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an erstem Bindemittel (7) im ersten Streugut (9) auf 4% bis 6% eingestellt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an erstem Bindemittel (7) im zweiten Streugut (10) auf 4% bis 6% und der Anteil von Polyol (8) im zweiten Streugut (10) auf 0,1% bis 2% eingestellt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem zweiten Streugut (10) ein Hydrophobisierungsmittel, insbesondere eine Paraffinemulsion, vorzugsweise in einem Anteil von 1,5% zugegeben wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verpressen weg-zeit-gesteuert mit einem maximalen Pressdruck von vorzugsweise 1,5 N/mm2 erfolgt.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt des gemeinsamen Verpressens und Erwärmens mittels glatt geschlossener Pressheizplatten durchgeführt wird, die auf eine Plattentemperatur von vorzugsweise 180°C aufgeheizt werden.
  11. Sandwich-Faserplatte, insbesondere ultraleicht-MDF Sandwich-Platte, mit einer mittleren Rohdichte von über 400 kg/m3 aus lignocellulose-haltigen Fasern (5, 6), insbesondere Holzfasern, und Bindemittel (7, 8), die dreilagig ausgebildet ist und zwei Deckschichten (2, 3) und eine zwischen den beiden Deckschichten (2, 3) ausgebildete Mittelschicht (4) aufweist, wobei die beiden Deckschichten (2, 3) aus einem ersten Streugut (9) aus ersten Fasern (5) und einem ersten Bindemittel (7) und die Mittelschicht (4) aus einem zweiten Streugut (10) aus zweiten Fasern (6) und einem zweiten Bindemittel (7, 8) gebildet sind, wobei die zweiten Fasern (6) gröber als die ersten Fasern (5) ausgebildet sind, und wobei die Deckschichten (2, 3) eine Dichte aufweisen, die die Dichte der Mittelschicht (4) um über 50%, vorzugsweise um über 50% bis 150%, mehr bevorzugt um 70% bis 120%, noch mehr bevorzugt um 80% bis 100% übersteigt.
  12. Sandwich-Faserplatte nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte der Mittelschicht (4) 300 kg/m3 bis 400 kg/m3, vorzugsweise 350 kg/m3 beträgt.
  13. Sandwich-Faserplatte nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte der Deckschichten (2, 3) 600 kg/m3 bis 800 kg/m3, vorzugsweise 650 kg/m3 bis 770 kg/m3, noch mehr bevorzugt 700 kg/mg3 beträgt.
  14. Sandwich-Faserplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschichten (2, 3) jeweils eine Dicke von 1 mm bis 4mm, vorzugsweise von 2mm bis 3mm aufweisen.
  15. Sandwich-Faserplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelschicht (4) eine Dicke von mehr als 10mm, vorzugsweise von 10mm bis 60mm, mehr bevorzugt von 15mm bis 50mm aufweist.
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