EP2819819B1

EP2819819B1 - Verfahren zur herstellung von holz- und/oder verbundwerkstoffen

Info

Publication number: EP2819819B1
Application number: EP13707362.3A
Authority: EP
Inventors: Alireza Kharazipour; Markus Euring
Original assignee: Georg August Universitaet Goettingen
Current assignee: Georg August Universitaet Goettingen
Priority date: 2012-03-01
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2017-07-26
Anticipated expiration: 2033-02-28
Also published as: WO2013127947A1; DE102012101716A1; EP2819819A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Holz- und/oder Verbundwerkstoffe (insbesondere Faserverbundstoffe, Spanplatten und Oriented oder Unoriented Structural Boards sowie Dämmstoffe und Dämmplatten) sowie Verfahren zu deren Herstellung.
Bei der Herstellung von derartigen Holz- und/oder Verbundwerkstoffen werden üblicherweise Holz, Einjahr- und Mehrjahrespflanzen, u. a. thermohydrolytisch, mechanisch, thermomechanisch, chemisch oder chemo-thermomechanisch zu Faserstoff aufgeschlossen oder zu Holzfasern/-spänen/-strands jeglicher Größe zerspant/ aufgeschlossen. Diese Fasern bzw. Späne/Strands werden mit Bindemitteln (z. B. thermoplatische Kunstharze, wie Isocyantate, Harnstoff Formaldehydharze, Melamin-Harnstoff-Formaldehydharze, Phenolformaldehydharze etc.) und Additiven etc. behandelt.
Bei z.B. Faserverbundwerkstoffen wendet man meist Nass-, Trocken-, oder Halbtrockenverfahren an und härtet die Fasern nach der Vliesbildung bspw. zu porösen Faserplatten, Mitteldichten Faserplatten (MDF), Harten Faserplatten (HDF), Dämmstoffen oder Dämmplatten mittels Heißpressen (z. B. Conti-Roll), Ofentrocknung oder Dampf bzw. Dampf-Luftgemisch aus. Alternativ oder zusätzlich werden Holzfasern mit thermoplastischen und duroplastischen Kunststofffasern als Bindemittel versehen, woraus ein Faservlies erzeugt wird. Ähnliche Verfahren existieren für Spanplatten oder Boards.
Die gängigen Verfahren, wie z.B. aus der WO 2010/022864 A1 haben jedoch den Nachteil, dass nicht alle aus dem Stand der Technik bekannten Bindemittelsysteme benutzt werden können, sondern vor allem Polyurethan/Isocyanat-Systeme (MDI/PDMI). DE -A- 3641465 zeigt ein Verfahren zur Herstellung von Holz- und/oder Verbundwerkstoffen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein anderes Verfahren zur Herstellung von Holz- und/oder Verbundwerkstoffen ist aus DE -A- 4440997 bekannt. Es stellt sich somit die Aufgabe ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Holz- und/oder Verbundwerkstoffen zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Demgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung von Holz- und/oder Verbundwerkstoffen vorgeschlagen, umfassend die Schritte:

a) Bereitstellen/Herstellen eines Gemisches aus Bindemittel und thermohydrolytisch, mechanisch, thermomechanisch, chemisch oder chemo-thermomechanisch zerkleinertem und/oder aufgeschlossenem lignocellulosehaltigen Material
b) Durchströmen des Gemisches mit Heißluft, wobei die Heißluft einen Dampfanteil von ≤ 10% [Vol./Vol.] besitzt.
c) Durchströmen des Gemisches mit Heißdampf.

Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren die Herstellung von Holz- und/oder Verbundwerkstoffen stark vereinfacht und verbessert wird. Dies wird (ohne darauf beschränkt zu sein) darauf zurückgeführt, dass durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahren bei der überwiegenden Mehrzahl aller Anwendungen festgestellt werden kann, dass sich die Temperatur im Gemisch aus Bindemittel und wie oben beschriebenen zerkleinertem und/oder aufgeschlossenem lignocellulosehaltigen Material im nahezu oder vollständig gesamten Bereich schlagartig so erhöht, dass 150 °C bis 260°C erreichbar sind. Dies führt zur letztlichen und vollständigen Vernetzung bzw. Aushärtung der Bindemittel im Gemisch aus Bindemittel und zerkleinertem lignocellulosehaltigen Material zum fertigen Holz- und/oder Verbundwerkstoff. Dieser plötzliche Temperaturanstieg wird als oftmals entscheidender chemisch-physikalischer Vorgang für die letztendliche Aushärtung der Bindemittelsysteme gesehen.
Zusätzlich kann bei den meisten Anwendungen der vorliegenden Erfindung mindestens einer der folgenden Vorteile beobachtet werden:

Durch dieses Verfahren können erstmals weltweit Dämmstoffe aus Span- und Strandbasis hergestellt werden (z. B. Holzspandämmplatte mit einer Rohdichte von 60 kg/m³ bis 400 kg/m³).
Im erfindungsgemäßen Verfahren können nicht nur Polyurethan/Isocyanat-Bindemittel (PDMI /MDI) zum Einsatz kommen, sondern auch die im Faser-, Span- und OSB-Plattenbereich gängigen Bindemittel wie Aminoplasten oder Phenoplasten, ebenso Bindemittel auf Enzymbasis oder naturnahe Bindemittel.
Gerade bei der Verwendung von naturnahen Bindemitteln ermöglicht dieses Verfahren die Vernetzung bzw. Polymerisation des Bindemittels, indem man im gesamten Plattenbereich höhere Temperaturen als üblich erreicht.
Im Gegensatz zu den bisher bekannten Verfahren, können die Aushärtetemperaturen besser dosiert und verteilt werden. (z. B. gegenseitige Regulation von Heißluft und Heißdampf je nach Bedarf, Bindemittel- und Materialeigenschaften)
Durch das erfindungsgemäße Verfahren können Bindemittelanteile und somit Bindemittelkosten eingespart werden.
Das Verfahren kann auf den meisten bestehenden Anlagen ohne aufwendige Umrüstung eingesetzt werden.
Das Verfahren beansprucht keine neuen zeitaufwendigen Schritte, sondern kann im Hochdurchsatzbetrieb eingesetzt werden.
Das Verfahren ermöglicht einen geringeren Zeitaufwand. Durch die Vorerwärmung der Dämm-, Faser-, Span- und OSB/USB-Platten können die Aushärtezeiten deutlich verringert werden.
Das Verfahren ermöglicht einen geringeren Energieaufwand.
Das Verfahren ermöglicht kürzere Produktionslinien.

Unter der Bezeichnung "Holz und/oder Verbundwerkstoff" im Sinne der vorliegenden Erfindung werden insbesondere Materialien verstanden, die hauptsächlich aus thermohydrolytisch, mechanisch, thermomechanisch, chemisch oder chemo-thermomechanisch zerkleinertem und/oder aufgeschlossenem lignocellulosehaltigen Material bestehen, die nach der Beleimung mit einem synthetischen oder naturnahen Bindemittel geformt werden.
Speziell werden unter "Holz- und/oder Verbundwerkstoffe" im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere Faserverbundstoffe, Spanplatten und Oriented oder Unoriented Structural Boards sowie Dämmstoffe und Dämmplatten verstanden.
Unter "Faserverbundstoffen" im Sinne der vorliegenden Erfindung werden insbesondere ein- oder mehrschichtige Faserplatten, Mitteldichte Faserplatten (MDF) und Harte Faserplatten (HDF), mit einer Rohdichte ≥ 400 kg/m³ bis ca. 1200 kg/m³, Dämmstoffe oder Dämmplatten oder poröse Faserplatten mit einer Rohdichte von 20 kg/m³ bis 400 kg/m³ verstanden. MDF-Platten besitzen i. d. R. eine Rohdichte ≥ 400 kg/m³ bis 900 kg/m³ und Dicken zwischen 3 mm bis 60 mm. HDF-Platten haben i. d. R. Rohdichten ≥ 900 kg/m³ und Dicken zwischen 1 mm und 10 mm. Poröse Faserplatten und Holzfaserdämmstoffe/-platten haben i. d. R. Rohdichten < 400 kg/m³ und Dicken bis zu 200 mm.
Unter "Spanplatten" im Sinne der vorliegenden Erfindung werden insbesondere ein- oder mehrschichtige Spanplatten i. d. R. mit einer Rohdichte von etwa 400 kg/m³ bis 750 kg/m³ mit Dicken von 7 mm bis 70 mm verstanden. Zusätzlich werden auch ein- oder mehrschichtige Dämmstoffe und Dämmplatten aus Spänen, welche auch eine geringere Rohdichte als normale Spanplatten haben können, verstanden. Diese besitzen Rohdichten < 400 kg/m³.
Unter "Oriented Structural Boards" (OSB) im Sinne der vorliegenden Erfindung werden insbesondere mehrschichtige Grobspanplatten mit kreuzweiser Orientierung der Späne (bevorzugt Strands) verstanden. Durch die Orientierung von Strands können bei Verwendung geeigneter Klebstoffe die Festigkeitswerte gegenüber Spanplatten deutlich erhöht werden.
Unter "Unoriented Structural Boards" (USB) im Sinne der vorliegenden Erfindung versteht man insbesondere, dass die Strands nicht kreuzweise sondern unorientiert und unabhängig voneinander gestreut sind. Der Vorteil bei Produktion von USB-Platten ist, das diese auch an konventionellen Spanplattenanlagen nach dem Wurf- und Windstreuverfahren hergestellt werden können.
OSB oder USB-Platten haben üblicherweisen Rohdichten zwischen 600 kg/m³ und 700 kg/m³ und Dicken zwischen 6 mm und 30 mm.
Es sei darauf hingewiesen, dass gemäß der vorliegenden Erfindung die Holz- und/oder Verbundwerkstoffe einschichtig oder mehrschichtig vorliegen können. Ebenso können die Holz- und/oder Verbundwerkstoffe entweder in Reinform (eine Art von Fasern/Späne/Strands) oder Mischform (kombiniert mindestens zwei Arten von jeweils Fasern/Späne/Strands oder Mischungen daraus) vorliegen.
Weiterhin können die Holz- und/oder Verbundwerkstoffe ohne oder mit Additiven, wie z.B. Härter, Hydrophobierungsmittel, Flammschutzmittel, Mediatoren, etc., hergestellt werden.
Unter "mechanisch oder thermomechanisch zerkleinertem und/oder aufgeschlossenem lignocellulosehaltigen Material" werden insbesondere Fasern, Späne, Strands oder Mischungen daraus verstanden.
Unter "Fasern" im Sinne der vorliegenden Erfindung werden insbesondere Holzfasern verstanden; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, so dass unter dem Begriff "Fasern" auch Mischungen von Holzfasern und Kunststofffasern verstanden werden, sowie Fasern aus Ein- oder Mehrjahrespflanzen. Dabei bedeutet der Term "Fasern" insbesondere - bevorzugt lignocellulosehaltige - Fasern mit einer Länge von ≥ 0,5 mm bis ≤ 10 mm und einem Faserdurchmesser von ≥ 0,02 mm bis ≤ 1 mm. Bevorzugt sind insbesondere Fasern mit Länge von ≥ 1 mm bis ≤ 6 mm und einem Faserdurchmesser von ≥ 0,1 mm bis ≤ 1 mm.
Unter "Spänen" im Sinne der vorliegenden Erfindung wird insbesondere aus Waldindustrieholz zerspantes Holzmaterial verstanden sowie Späne aus Ein- oder Mehrjahrespflanzen, darüber hinaus gelten im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere Sägenebenprodukte, wie Hobelspäne, Sägespäne, Schälspäne etc., sowie zerspante Partikel aus Gebrauchtspanplatten und Ausschussplatten ebenfalls als Spänen. Späne lassen sich in Deck- und Mittelschichtspäne unterteilen. Die Spangrößen unterscheiden sich dabei in Feingut (Deckschichtspäne mit etwa 0,3 mm bis 1 mm Länge und 0,2 mm Dicke) und Grobgut (Mittelschichtspäne mit etwa 1 mm bis 5 mm Länge, sowie 0,2 mm bis 0,5 mm Dicke).
Unter "Strands" versteht man spezielle, nämlich lange und schmale Schneidspäne, die durch ihre Formgebung für die richtungsorientierte und -unorientierte Streuung von OSB und USB-Platten besonders geeignet sind. Die Abmessungen betragen im Idealfall ca. 100 mm Länge und 10 mm Breite.
Unter "Bindemittel" im Sinne der vorliegenden Erfindung werden insbesondere die folgenden Bindemittel bzw. Mischungen derselben verstanden:

Polyisocyanat/Polyurethanbindemittel (PDMI / MDI)
Aminoplasten, wie z.B. Harnstoff-Formaldehydharz, UF-Harz, Melamin-Harnstoffharz (MUF)
Phenoplasten, Phenol-Formaldehydharz, PF-Harz
Misch-Kunstharze, wie z. B. Melamin verstärkte Harnstoffphenol-Formaldehydharze (MUPF)
enzymatische Bindemittelsysteme, insbesondere auf der Basis von aktivierter Laccase sowie Laccase-Mediator Systeme
thermoaktivierbare Kunststoffe (wie z. B. Polyetylen, Polypropylen).
Organofunktionelle Silane
Naturnahe Bindemittel, wie z.B. Lignine, Stärke, Proteinleime (wie z.B. aus Weizenprotein, Sojaprotein, etc..), Tannine, Lignine, Klebstoffe auf Pflanzenölbasis, etc.

Die genannten Bindemittel können alleine oder in Kombination eingesetzt werden.
Unter "Bereitstellen/Herstellen eines Gemisches aus Bindemittel und mechanisch oder thermomechanisch zerkleinertem lignocellulosehaltigen Material" im Sinne der vorliegenden Erfindung wird insbesondere verstanden, dass das mechanisch oder thermomechanisch zerkleinerte lignocellulosehaltige Material mit dem Bindemittel verleimt werden.
Dies kann bei Faserplatten und Dämmstoffen/-platten aus Fasern im Nass-, Halbtrocken- und Trockenverfahren erfolgen. Bei der Halbtrocken- und Trockenbeleimung kann eine Blowline- oder Blenderbeleimung angewandt werden. Im Nassverfahren werden die Fasern mit Bindemitteln in Suspension vermischt.
Bei der Herstellung von Span-/OSB-/USB-Platten oder Dämmstoffe/-platten daraus werden die Späne oder Strands bevorzugt nach dem Trocknen in herkömmlichen Beleimungsaggregaten beleimt und nach Span-/Strandkuchensteuerung (einschichtig oder mehrschichtig) dem erfindungsgemäßen Verfahren zugeführt.
Unter "Durchströmen" im Sinne der vorliegenden Erfindung wird insbesondere verstanden, dass die Heißluft und dann gesättigter Heißdampf bei der Herstellung von Holz- und/oder Verbundwerkstoffen, Dämmstoffen oder Dämmplatten (Faser/Span/OSB/USB) durch das gesamte und verdichtete Faservlies bzw. den gesamten Span-/Strandkuchen in einer oder mehreren Richtungen um- und/oder durchströmt wird.
Bei der Herstellung von Holz- und/oder Verbundwerkstoffen, wie Faserplatten (MDF, HDF), Spanplatten, OSB- und USB-Platten werden die Materialien bevorzugt während der Vorverdichtung oder danach mit heißer Luft um- und/oder durchströmt und anschließend verpresst.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird in Schritt a) das Gemisch aus Bindemittel und mechanisch oder thermomechanisch zerkleinertem und/oder aufgeschlossenem lignocellulosehaltigen Material in Matten- oder Vliesform bereitgestellt. Dies kann je nach Anwendung in unverdichteter, vorverdichteter oder verdichteter Form geschehen. Die Matten oder Vliese können batchweise oder kontinuierlich auf einem Förderband mit entsprechender Geschwindigkeit befördert werden; dies hat sich als besonders praktikabel und insofern als bevorzugt herausgestellt.
Unter "Heißluft" im Sinne der Erfindung wird u.a. insbesondere mit verschiedenen Aggregaten zur Erwärmung bzw. Erhitzung gebrachte Umgebungsluft, Gase oder schadstofffreie Abgase bzw. Abluft aus dem Produktionsprozess verstanden. Diese Aggregate können beispielsweise elektrisch-, Gas-, Öl-betrieben sein. Die Luft wird in dem Aggregat z.B. durch einen Ventilator beschleunigt in Strömung (Sog- oder Blasströmung) gebracht. Dabei kann die Heißluft einseitig oder beidseitig oder mehrseitig in das Vlies bzw. Spankuchen geleitet werden.
Die in Schritt b) verwendete Heißluft besitzt bevorzugt einen Dampfanteil von ≤ 5%, noch bevorzugt von ≤ 3%, weiter bevorzugt von ≤ 1%. Am meisten bevorzugt wird Heißluft ohne Zusatz von Dampf verwendet.
Unter "Heißdampf" im Sinne der Erfindung wird insbesondere gesättigter Wasserdampf verstanden, der auf eine höhere Temperatur als die dem Überdruck entsprechende Siedetemperatur gebracht wurde. Der Heißdampf kann dabei aus dem Produktionsprozess verwendet werden. Dabei kann der Heißdampf einseitig oder beidseitig oder mehrseitig in das Vlies bzw. Spankuchen geleitet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird Schritt b) für eine Dauer von ≥ 2 s bis ≤ 1 h durchgeführt, insbesondere ≥ 10 s bis ≤ 900 s, vorzugsweise aber ≥ 60 s bis ≤ 300 s. Dies hat sich für die meisten Anwendungen als besonders praktikabel herausgestellt.
Das obere Zeitlimit kann alternativ und ebenso bevorzugt auch anhand der Temperatur des Gemisches aus Bindemittel und Fasern festgelegt werden, d.h. sobald die gewünschte Temperatur erreicht ist, die je nach Anwendung meist zwischen 100 °C und 150 °C, häufig bei ca. 140 °C liegt, wird Schritt b) abgebrochen. Die Temperatur kann dabei bspw. durch Thermofühler, berührungslose Thermo-Messgeräte, Infrarotthermometer oder Thermo-Hygrometer bestimmt werden. Letzteres Instrument hat den Vorteil, dass auch gleichzeitig die Feuchtigkeit gemessen werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird Schritt b) mit Heißluft durchgeführt, die eine Temperatur von ≥ 80 °C bis ≤ 260 °C besitzt, noch bevorzugt aber ≥ 100 °C bis ≤ 200°C, bevorzugt ≤ 180 °C, sowie am meisten bevorzugt ≥ 120 °C bis ≤ 160 °C. Dies hat sich in der Praxis bewährt.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besitzt die Heißluft in Schritt b) eine Geschwindigkeit von ≥ 0,1 m/s bis ≤ 25 m/s. Es hat sich bei der weitaus meisten Anzahl der Anwendungen herausgestellt, dass so die gewünschte Erwärmung des Gemisches aus Bindemittel und Fasern besonders effektiv erzielt werden kann. Besonders bevorzugt besitzt die Heißluft in Schritt b) eine Geschwindigkeit von ≥ 1 m/s, bevorzugt ≥ 2 m/s bis ≤ 20 m/s, besonders bevorzugt von ≥ 10 m/s bis ≤ 18 m/s.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird Schritt c) mit Nass- und/oder Sattdampf durchgeführt. Es hat sich herausgestellt, dass so die Feuchtigkeitsaufnahme des entstehenden Faserverbundstoffes bei der weitaus meisten Zahl der Anwendungen auf einfache Weise im gewünschten Rahmen gehalten werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird Schritt c) mit Heißdampf durchgeführt, welcher eine Temperatur von ≥ 80 °C bis ≤ 120 °C besitzt, noch bevorzugt aber ≥ 100 °C bis ≤ 110 °C.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird Schritt c) für eine Dauer von ≥ 1 s bis ≤ 80 s durchgeführt, insbesondere ≥ 2 s bis ≤ 20 s, vorzugsweise aber ≥ 5 s bis ≤ 10 s. Dies hat sich für die meisten Anwendungen als besonders praktikabel herausgestellt.
Bei der Herstellung von Dämmplatten/ bzw. -dämmstoffen, insbesondere Faserdämmplatten/ bzw. -dämmstoffen kann nach Schritt c) direkt eine Konditionierung erfolgen.
Bei der Herstellung von Faserplatten, Spanplatten oder OSB-/USB-Boards erfolgt üblicherweise nach Schritt c) noch eine (Heiß)-Pressung; dies kann nach den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren erfolgen.
Die vorgenannten sowie die beanspruchten und in den Ausführungsbeispielen beschriebenen erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile unterliegen in ihrer Größe, Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so dass die in dem Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen, in denen - beispielhaft - mehrere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1: ein Flußdiagramm für ein Herstellungsverfahren einer Faserdämmplatte gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2: eine sehr schematische Querschnittsansicht einer möglichen Herstellungsanlage für das Verfahren aus Fig. 1
Fig. 3: ein Flußdiagramm für ein Herstellungsverfahren einer Faserplatte gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 4: eine sehr schematische Querschnittsansicht einer möglichen Herstellungsanlage für das Verfahren aus Fig. 3;
Fig. 5: ein Flußdiagramm für ein Herstellungsverfahren einer Dämmplatte aus Spänen gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung; sowie
Fig. 6: ein Flußdiagramm für ein Herstellungsverfahren einer Spanplatte gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 1 zeigt ein Flußdiagramm für ein Herstellungsverfahren einer Faserdämmplatte gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Wie aus Fig. 1 zu sehen ist, werden zunächst Fasern aus Hackschnitzeln durch geeignete Aufschlussverfahren hergestellt. Anschließend erfolgen die Beleimung mit Bindemittel und eine Vliesbildung. Dieses Vlies wird dann zunächst mit Heißluft umströmt, wodurch eine Erwärmung auf ca. 100°C bis 140° stattfindet. In der anschließenden Heißdampfumströmung erfolgt eine weitere Erwärmung auf ca. 150°C bis 200° C. Nach Konfektionierung ist die Faserdämmplatte fertiggestellt.
Fig. 2 zeigt eine sehr schematische Querschnittsansicht einer möglichen Herstellungsanlage 1 für das Verfahren aus Fig. 1. Diese besteht aus einem Transportband 10. Das durch dieses Band geführte Faser-Bindemittelgemisch 20 wird zunächst durch eine Presseinheit 30 vorgepresst, so dass ein Vlies entsteht. Anschließend erfolgt durch ein Heißluftaggregat 40 ein Durchströmen mit Heißluft, sowie durch ein Dampfaggregat 50 ein Durchströmen mit Dampf (durch das Zeichen 51 angedeutet).
Fig. 3 zeigt ein Flußdiagramm für ein Herstellungsverfahren einer Faserplatte gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Dieses unterscheidet sich von dem Flußdiagramm aus Fig. 1 dadurch, dass noch ein Heißpressschritt vor der Konditionierung eingefügt ist.
Fig. 4 zeigt eine sehr schematische Querschnittsansicht einer möglichen Herstellungsanlage 1' für das Verfahren aus Fig. 3. Diese unterscheidet sich durch die Anlage aus Fig. 2 dadurch, dass zusätzlich eine Presseinheit 60 vorgesehen ist.
Fig. 5 zeigt ein Flußdiagramm für ein Herstellungsverfahren einer Dämmplatte aus Spänen gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Dieses folgt im Wesentlichen dem Diagramm aus Fig.1; auch die Anlage aus Fig. 2 ist für die Herstellung von Dämmplatten aus Spänen analog einsetzbar.
Fig. 6 zeigt ein Flußdiagramm für ein Herstellungsverfahren einer Spanplatte gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Dieses folgt im wesentlichen dem Diagramm aus Fig.3; auch die Anlage aus Fig. 4 ist für die Herstellung von Dämmplatten aus Spänen analog einsetzbar.
Die vorliegende Erfindung wird außerdem anhand der folgenden Beispiele beschrieben, die rein illustrativ zu verstehen und nicht als beschränkend anzusehen sind.

1) Herstellung einer Holzfaserdämmstoffplatte mit 160 kg/m³, Dicke 40 mm, 10 % UF-Harz

Die Holzfasern wurden mit 10 % (atro Faser) Harnstoffformaldehydharz im Blenderverfahren beleimt. Nach der Vliesbildung wurden die Fasern mit 160 °C heißer Luft und einer
Luftgeschwindigkeit von 14 m/s für 180 Sekunden bis zu einer Temperatur von 140 °C im gesamten Vlies durchströmt. Unmittelbar nach Erreichen der Temperatur wurde das Vlies in das direkt anschließende Dampfsystem weiterbefördert, wo das gesamte Faservlies mit 108 °C heißem Sattdampf für 10 Sekunden auf etwa 180 °C erwärmt wurde. Anschließend erfolgte die Klimatisierung im Normklima, bevor der Holzfaserdämmstoff nach den gültigen Normen überprüft wurde.
Ergebnisse:

Querzugfestigkeit (laut Norm EN 1607): 0,06 N/mm² (Soll: 0,04 N/mm²), zum Vergleich eine identische Holzfaserdämmstoffplatte ohne vorherige Heißluftbehandlung (nur Dampf): 0,03 N/mm².
Wasseraufnahme (laut Norm EN 1609): 0,8 kg/m² (nach 4 h), zum Vergleich eine identische Holzfaserdämmstoffplatte ohne vorherige Heißluftbehandlung (nur Dampf): 1,3 kg/m² (4 h).

2) Herstellung einer Holzfaserdämmstoffplatte mit 160 kg/m³, Dicke 40 mm, 4 % PMDI

Die Holzfasern wurden mit 4 % (atro Faser) PMDI im Blenderverfahren beleimt. Nach der Vliesbildung wurden die Fasern mit 160 °C heißer Luft und einer Luftgeschwindigkeit von 14 m/s für 180 Sekunden bis zu einer Temperatur von 140 °C im gesamten Vlies durchströmt. Unmittelbar nach Erreichen der Temperatur wurde das Vlies in das direkt anschließende Dampfsystem weiterbefördert, wo das gesamte Faservlies mit 108 °C heißem Sattdampf für 10 Sekunden auf etwa 180 °C erwärmt wurde. Anschließend erfolgte die Klimatisierung im Normklima, bevor der Holzfaserdämmstoff nach den gültigen Normen überprüft wurde.
Ergebnisse:

Querzugfestigkeit (laut Norm EN 1607): 0,06 N/mm² (Soll: 0,04 N/mm²), zum Vergleich eine identische Holzfaserdämmstoffplatte ohne vorherige Heißluftbehandlung (nur Dampf): 0,035 N/mm²
Wasseraufnahme (laut Norm EN 1609): 0,7 kg/m² (nach 4 h), zum Vergleich eine identische Holzfaserdämmstoffplatte ohne vorherige Heißluftbehandlung (nur Dampf): 1,25 kg/m² (4 h)

3) Herstellung eines Holzfaser-Mehrkomponentenfaser-Dämmstoffes mit 100 kg/m³, Dicke 60 mm

Holzfasern wurden mit 10 % Mehrkomponentenfasern aus Kunststoff (Mantel bestehend aus Polyethylen, Kern bestehend aus Polypropylen) vermischt. Nach der Vliesbildung wurden die Fasern mit 150 °C heißer Luft und einer Luftgeschwindigkeit von 12 m/s für 120 Sekunden bis zu einer Temperatur von 120 °C im gesamten Vlies durchströmt. Unmittelbar nach Erreichen der Temperatur wurde das Vlies in das direkt anschließende Dampfsystem weiterbefördert, wo das gesamte Faservlies mit Heißdampf für wenige Sekunden auf etwa 160 °C erwärmt wurde.

4) Herstellung einer Holzfaserdämmstoffplatte mit 200 kg/m³, Dicke 40 mm, Enzym-Mediator-System

Die Holzfasern wurden mittels Enzym-Mediator System (10 U/ml Laccase, und 10 mM Mediator (4-Hydroxybenzoesäure)) im Blenderverfahren beleimt. Nach der Vliesbildung wurden die Fasern mit 170 °C heißer Luft und einer Luftgeschwindigkeit von 14 m/s für 240 Sekunden bis zu einer Temperatur von 160 °C im gesamten Vlies durchströmt. Unmittelbar nach Erreichen der Temperatur wurde das Vlies in das direkt anschließende Dampfsystem weiterbefördert, wo das gesamte Faservlies mit 110 ° C Heißdampf für 10 Sekunden auf etwa 180 °C erwärmt wurde. Anschließend erfolgte die Klimatisierung im Normklima, bevor der Holzfaserdämmstoff nach den gültigen Normen überprüft wurde.
Ergebnisse:

Querzugfestigkeit (laut Norm EN 1607): 0,04 N/mm² (Soll: 0,04 N/mm²), zum Vergleich eine identische Holzfaserdämmstoffplatte ohne vorherige Heißluftbehandlung (nur Dampf): 0,015 N/mm².
Wasseraufnahme (laut Norm EN 1609): 1 kg/m² (nach 4 h), zum Vergleich eine identische Holzfaserdämmstoffplatte ohne vorherige Heißluftbehandlung (nur Dampf): 1,7 kg/m² (4 h).

5) Herstellung einer Holzfaserdämmstoffplatte mit 160 kg/m³, Dicke 40 mm, Weizenproteinleim und 1 % PMDI

Die Holzfasern wurden mit 15 % (atro Faser) Weizenproteinleim und 1 % PMDI-Leim im Blenderverfahren beleimt. Nach der Vliesbildung wurden die Fasern mit 170 °C heißer Luft und einer Luftgeschwindigkeit von 14 m/s für 180 Sekunden bis zu einer Temperatur von 140 °C im gesamten Vlies durchströmt. Unmittelbar nach Erreichen der Temperatur wurde das Vlies in das direkt anschließende Dampfsystem weiterbefördert, wo das gesamte Faservlies mit 110 °C Heißdampf für 10 Sekunden auf etwa 180 °C erwärmt wurde. Anschließend erfolgte die Klimatisierung im Normklima, bevor der Holzfaserdämmstoff nach den gültigen Normen überprüft wurde.
Ergebnisse:

Querzugfestigkeit (laut Norm EN 1607): 0,06 N/mm² (Soll: 0,04 N/mm²), zum Vergleich eine identische Holzfaserdämmstoffplatte ohne vorherige Heißluftbehandlung (nur Dampf): 0,04 N/mm².
Wasseraufnahme (laut Norm EN 1609): 0,9 kg/m² (nach 4 h), zum Vergleich eine identische Holzfaserdämmstoffplatte ohne vorherige Heißluftbehandlung (nur Dampf): 1,4 kg/m² (4 h).

6) Herstellung einer MDF-Platte mit 800 kg/m³, Dicke 10 mm; Enzym-Mediator-System

Die Holzfasern wurden mittels Enzym-Mediator System (50 U/ml Laccase, und 10 mM Mediator (4-Hydroxybenzoesäure) im Blenderverfahren beleimt. Nach der Vliesbildung wurden die Fasern mit 150 °C heißer Luft und einer Luftgeschwindigkeit von 18 m/s für 60 Sekunden bis zu einer Temperatur von 120 °C im gesamten Vlies durchströmt. Unmittelbar nach Erreichen der Temperatur wurde das Vlies in das direkt anschließende Dampfsystem weiterbefördert und mit 108 °C heißem Sattdampf für 5 Sekunden durchströmt. Unmittelbar nach Erreichen der Temperatur von 160 °C wurde das Vlies in eine Heißpresse weiterbefördert, wo das Faservlies mit einem Druck von 22 N/mm² für 6 s/mm mit 190 °C verpresst wurde. Anschließend erfolgte die Klimatisierung im Normklima, bevor der MDF-Platte nach den gültigen Normen überprüft wurde.
Ergebnisse:

Querzugfestigkeit (laut Norm EN 319): 0,9 N/mm² (Soll: 0,6 N/mm²); zum Vergleich eine identische MDF-Platte ohne vorherige Heißluft-/Heißdampfbehandlung (nur Heißpressen): 0,3 N/mm²
Wasseraufnahme (laut Norm EN 317): 13 % (24 h) (Soll max.: 15 % nach 24 h); zum Vergleich eine identische MDF-Platte ohne Heißluft-/Heißdampfbehandlung: 57 % (24 h)

7) Herstellung einer MDF-Platte mit 800 kg/m³, Dicke 10 mm, 10 % UF-Harz

Die Holzfasern wurden mittels 10 % (atro Faser) Harnstoffformaldehydharz im Blowlineverfahren beleimt. Nach der Vliesbildung wurden die Fasern mit 150 °C heißer Luft und einer Luftgeschwindigkeit von 18 m/s für 60 Sekunden bis zu einer Temperatur von 120 °C im gesamten Vlies durchströmt. Unmittelbar nach Erreichen der Temperatur wurde das Vlies in das direkt anschließende Dampfsystem weiterbefördert und mit 108 °C heißem Sattdampf für 5 Sekunden durchströmt. Unmittelbar nach Erreichen der Temperatur von 160 °C wurde das Vlies in eine Heißpresse weiterbefördert, wo das Faservlies mit einem Druck von 22 N/mm² für 3 s/mm mit 190 °C verpresst wurde. Anschließend erfolgte die Klimatisierung im Normklima, bevor der MDF-Platte nach den gültigen Normen überprüft wurde.
Ergebnisse:

Querzugfestigkeit (laut Norm EN 319): 1,2 N/mm² (Soll: 0,6 N/mm²); zum Vergleich eine identische MDF-Platte ohne vorherige Heißluft-/Heißdampfbehandlung (nur Heißpressen): 0,6 N/mm²
Wasseraufnahme (laut Norm EN 317): 7 % (24 h) (Soll max.: 15 % nach 24 h); zum Vergleich eine identische MDF-Platte ohne Heißluft-/Heißdampfbehandlung: 13 % (24 h)

8) Herstellung einer Holzspan-Dämmplatte mit 240 kg/m³, Dicke 40 mm, 12 % UF-Harz

Die Holzspäne wurden mit 12 % (atro Faser) Harnstoffformaldehydharz in einer Spantrommel beleimt. Nach der Bildung der Spanmatte (Spankuchen) wurden die Späne mit 160 °C heißer Luft und einer Luftgeschwindigkeit von 16 m/s für 120 Sekunden bis zu einer Temperatur von 120 °C im gesamten Spankuchen durchströmt. Unmittelbar nach Erreichen der Temperatur wurde der Spankuchen in das direkt anschließende Dampfsystem weiterbefördert, wo die Spanmatte mit 100 °C Heißdampf für 10 Sekunden auf etwa 170 °C erwärmt wurde. Anschließend erfolgte die Klimatisierung im Normklima, bevor der Holzspan-Dämmstoff nach den gültigen Normen überprüft wurde.
Ergebnisse:

Querzugfestigkeit (gemessen wurde in Anlehnung an die Norm EN 1607): 0,06 N/mm²; zum Vergleich eine identische Holzspan-Dämmplatte ohne vorherige Heißluftbehandlung (nur Dampf): 0,025 N/mm².
Wasseraufnahme (gemessen wurde in Anlehnung an die Norm EN 1609): 0,7 kg/m² (nach 4 h); zum Vergleich eine identische Holzspan-Dämmplatte ohne vorherige Heißluftbehandlung (nur Dampf): 1,2 kg/m² (4 h).

9) Herstellung einer Holzspan-Dämmplatte mit 240 kg/m³, Dicke 40 mm, 5 % PMDI

Die Holzspäne wurden mit 5 % (atro Faser) PMDI-Leim in einer Spantrommel beleimt. Nach der Bildung der Spanmatte (Spankuchen) wurden die Späne mit 160 °C heißer Luft und einer Luftgeschwindigkeit von 16 m/s für 120 Sekunden bis zu einer Temperatur von 120 °C im gesamten Spankuchen durchströmt. Unmittelbar nach Erreichen der Temperatur wurde der Spankuchen in das direkt anschließende Dampfsystem weiterbefördert, wo die Spanmatte mit 100 °C heißem Sattdampf für 10 Sekunden auf etwa 170 °C erwärmt wurde. Anschließend erfolgte die Klimatisierung im Normklima, bevor die Spanplatte nach den gültigen Normen überprüft wurde.
Ergebnisse:

Querzugfestigkeit (gemessen wurde in Anlehnung an die Norm EN 1607): 0,072 N/mm²; zum Vergleich eine identische Holzspan-Dämmplatte ohne vorherige Heißluftbehandlung (nur Dampf): 0,035 N/mm².
Wasseraufnahme (gemessen wurde in Anlehnung an die Norm EN 1609): 0,6 kg/m² (nach 4 h); zum Vergleich eine identische Holzspan-Dämmplatte ohne vorherige Heißluftbehandlung (nur Dampf): 1,0 kg/m² (4 h).

Die einzelnen Kombinationen der Bestandteile und der Merkmale von den bereits erwähnten Ausführungen sind exemplarisch; der Austausch und die Substitution dieser Lehren mit anderen Lehren, die in dieser Druckschrift enthalten sind mit den zitierten Druckschriften werden ebenfalls ausdrücklich erwogen. Der Fachmann erkennt, dass Variationen, Modifikationen und andere Ausführungen, die hier beschrieben werden, ebenfalls auftreten können ohne von dem Erfindungsgedanken und dem Umfang der Erfindung abzuweichen. Entsprechend ist die obengenannte Beschreibung beispielhaft und nicht als beschränkend anzusehen. Das in den Ansprüchen verwendete Wort umfassen schließt nicht andere Bestandteile oder Schritte aus. Der unbestimmte Artikel "ein" schließt nicht die Bedeutung eines Plurals aus. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Maße in gegenseitig verschiedenen Ansprüchen rezitiert werden, verdeutlicht nicht, dass eine Kombination von diesen Maßen nicht zum Vorteil benutzt werden kann. Der Umfang der Erfindung ist in den folgenden Ansprüchen definiert und den dazugehörigen Äquivalenten.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Holz- und/oder Verbundwerkstoffen, umfassend die Schritte
a) Bereitstellen/Herstellen eines Gemisches aus Bindemittel und thermohydrolytisch, mechanisch, thermomechanisch, chemisch oder chemo-thermomechanisch zerkleinertem und/oder aufgeschlossenem lignocellulosehaltigen Material

b) Durchströmen des Gemisches mit Heißluft,

c) Durchströmen des Gemisches mit Heißdampf,
dadurch gekennzeichnet dass die Heißluft einen Dampfanteil von ≤ 10% besitzt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Holz- und/oder Verbundwerkstoffe ausgewählt sind aus der Gruppe enthaltend Faserverbundstoffe, Spanplatten und Oriented oder Unoriented Structural Boards sowie Dämmstoffe und Dämmplatten.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das thermohydrolytisch, mechanisch, thermomechanisch, chemisch oder chemo-thermomechanisch zerkleinerte und/oder augeschlossene lignocellulosehaltige Material aus Fasern, Spänen, Strands oder Mischungen daraus besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei Schritt b) für eine Dauer von ≥ 2 s bis ≤ 1 h durchgeführt wird
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Luft in Schritt b) eine Geschwindigkeit von ≥ 0,1 m/s bis ≤ 25 m/s besitzt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei in Schritt a) das Gemisch aus Bindemittel und mechanisch oder thermomechanisch zerkleinertem und/oder aufgeschlossenem lignocellulosehaltigen Material in Matten- oder Vliesform bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei Schritt c) mit Nass- und/oder Sattdampf durchgeführt wird
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei Schritt c) mit Heißdampf durchgeführt wird, welcher eine Temperatur von ≥ 80 °C bis ≤ 120 °C besitzt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei Schritt c) für eine Dauer von ≥ 1 s bis ≤ 80 s durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei Schritt b) mit Heißluft durchgeführt wird, welche eine Temperatur von ≥ 80 °C bis ≤ 260 °C besitzt.