EP3444086A1 - Multifunktionsplatte aus holz- und bicomponentenfasern und verfahren zum herstellen einer multifunktionsplatte - Google Patents

Multifunktionsplatte aus holz- und bicomponentenfasern und verfahren zum herstellen einer multifunktionsplatte Download PDF

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EP3444086A1
EP3444086A1 EP17186475.4A EP17186475A EP3444086A1 EP 3444086 A1 EP3444086 A1 EP 3444086A1 EP 17186475 A EP17186475 A EP 17186475A EP 3444086 A1 EP3444086 A1 EP 3444086A1
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EP
European Patent Office
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multifunctional
plate
fibers
wood
wood fibers
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EP3444086B1 (de
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Dr. Norbert Kalwa
Jens Siems
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Swiss Krono Tec AG
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Swiss Krono Tec AG
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    • E04C2/00—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels
    • E04C2/02—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials
    • E04C2/10—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials of wood, fibres, chips, vegetable stems, or the like; of plastics; of foamed products
    • E04C2/16—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials of wood, fibres, chips, vegetable stems, or the like; of plastics; of foamed products of fibres, chips, vegetable stems, or the like

Definitions

  • the invention relates to a multi-functional plate made of wood and Bicomponentenmaschinen and a method for producing the multi-functional plate.
  • Sheets of wood fibers and bicomponent fibers are known per se and are produced in different thicknesses and densities, depending on the intended application.
  • An example of these products is a wood fiber insulation board with a content of softwood fibers of 91%, a share of bicomponent fiber (hereinafter: bicafiber) of 5% and a proportion of fire retardant of 4%.
  • An example of such a board is the "best wood FLEX 50" - thermal insulation board, manufacturer: Holzwerk Gebr. Schneider GmbH, Eberhardzell, which has a weight of about 50 kg / m 3 .
  • the multifunctional panel according to the invention comprises wood fibers and bicafes, wherein the proportion of wood fibers from 10 wt .-% to 90 wt .-% may be and the proportion of Bicohoteln may be corresponding to 90 wt .-% to 10 wt .-%.
  • the density of the multifunctional plate can be from 100 kg / m 3 to 300 kg / m 3 .
  • Wood fibers are typically fibers and fiber bundles obtained by defibering wood chips.
  • the smaller sized fibers and fiber bundles collectively referred to herein as wood fibers, have lower Restoring forces as chips on.
  • agglomerates of fibers preferably coarse fiber bundles of not completely separated fibers, whose length is 3 mm to 18 mm, are used for the multifunctional plate according to the invention. Preference is given to using wood fibers whose length is 6 mm to 12 mm. The diameter of the agglomerates is 100 ⁇ m to 3 mm.
  • the coarse fibers which are used for the multifunctional plate according to the invention in comparison to the usually completely separated, finer fibers, which are used for the production of medium density or high density fiberboard, higher restoring forces. They have therefore proved to be suitable for the production of particularly lightweight fiberboard.
  • the bicafes are made of two different components or materials.
  • a core of core material is enveloped by a sheath of sheath material.
  • Layered bicofibres may also be used, but preferred are sheathed fibers having a completely sheathed core.
  • Typical core materials are polyethylene terephthalate (PET) or polyethylene. Coating material or iso-polyethylene terephthalate (co-PET or iso-PET) is preferably used as the jacket material.
  • the bicafiber is solid at room temperature.
  • the cladding material advantageously has the lowest possible melting point, in any case a lower melting point than the core material.
  • the melting point of the shell material is preferably a melting point of at most 160 ° C, more preferably of at most 130 ° C, in particular a melting point of 90 ° C to 115 ° C. In this way, little energy is consumed to melt or melt the sheath of the bicofibres to achieve bonding of bico and wood fibers.
  • the bicafes are used with a length that is advantageously shorter than the length of the wood fibers.
  • Bicoricen are preferably used with a length of 0.5 mm to 30 mm, their diameter is usually 3 to 15, usually 4 to 9 den.
  • the thinner bicarbon fibers are particularly easy to process into a homogeneous mixture with the wood fibers. In addition, they enable the formation of particularly fine and evenly distributed adhesive dots. According to a particularly preferred embodiment of the multifunctional plate according to the invention, this has no binder.
  • the proportion of wood fibers is preferably 70 wt .-% to 40 wt .-%, while the proportion of Bicomaschinen is preferably 30 wt .-% to 60 wt .-%. According to a particularly advantageous embodiment, the proportion of wood fibers is 45 wt .-% to 55 wt .-% and the proportion of Bicomaschinen is 55 wt .-% to 45 wt .-%.
  • the multifunctional plate according to the invention has only wood and bicafes.
  • one or more of the following additives are added: fire retardants, fungicides, insecticides, algicides and water repellents.
  • the additives may be applied to the outer surface of the multifunctional plate, but preferably they are added to the fibers prior to drying in the blow-line or fiber mixture prior to scattering to a fiber cake so that they are distributed over the cross-section of the plate. It is also conceivable that a part of the fibers is mixed with the additives and that this mixture is used for scattering outer layers of the multi-functional plate.
  • the multifunctional panel according to the invention has a weight of at least 100 kg / m 3 to a maximum of 300 kg / m 3 , preferably a weight of 150 kg / m 3 to 250 kg / m 3 . It is thus heavier than known insulation boards, the weight of z. B. only 50 kg / m 3 have. However, the multi-functional plate according to the invention does much more. While known lightweight insulation boards have only low strength properties and in particular are not suitable to give fasteners hold, the multi-functional plate according to the invention has a compressive strength of z. B. 45 kPa to 55 kPa and a fferenauszugsfesttechnik of z. B. 65 N to 160 N on. These strength values are achieved with unchanged good thermal insulation values of 0.035 W / mK to 0.39 W / mK.
  • the good strength properties make it possible to attach the multifunction plate without further aids, eg. B. to screw. It is possible to use the multi-functional plate as a supporting element a sandwich construction of several different plates.
  • the multifunctional panel according to the invention has sufficient compressive strength and rigidity to coat it, which is well known, flexible thermal insulation boards is not possible.
  • the increased strength of the multi-functional plate also allows the attachment of profiles, either by editing the edges or by applying separate profiles and the milling or sawing of the plate.
  • the wood and bicarbon fibers are preferably mixed in several successive steps in order to obtain as homogeneous a mixture as possible.
  • all fibers and optionally additives are mixed as a uniform mixture. This mixture is used to scatter and compact a single-layer board.
  • two or more mixtures are prepared, wherein at least one mixture, for. B. the cover layer mixture in addition to the fibers also contains an additive.
  • the topcoat mixture containing the additive is scattered as an outer layer, followed by a blend with or without other additives. Finally, the top layer mixture is scattered again.
  • the fiber cake which is sprinkled from the fiber mixture (s), usually has a thickness of about 25 cm to 45 cm. This fiber cake is usually compressed to about 2% to 5% of the original thickness, so that the multi-functional plate has a thickness of 5 mm to 25 mm, preferably has a thickness of 10 mm to 15 mm.
  • the compacting is preferably carried out by two circumferential, mutually inclined conveyor belts, of which the first is arranged below the fiber cake and the second obliquely inclined over the fiber cake.
  • the maximum distance of the conveyor belts from each other is the greatest adjacent to the spreading of the fiber cake and the smallest adjacent to the heating.
  • the revolving conveyor belts are sufficient to to compress the fiber cake by up to 98%; a press is not required.
  • the conveyor belts preferably comprise belts of air-permeable material, but so dense that the fibers of the fiber cake are held between the conveyor belts.
  • the fiber cake is already heated during compression to a temperature above ambient temperature to soften the jacket of the bicafiber. This can be done by means for heating the ambient air, which are arranged parallel to the conveyor belts.
  • the compacted fiber cake then passes through a continuous furnace, wherein the compacted fiber cake is still held between circulating, air-permeable belts.
  • the fiber cake is heated by means of heated air to a temperature which melts the jacket of the bicafiber, typically a temperature of about 100 ° C to 160 ° C.
  • the bicarbonate sheath of the bicafiber bonds the core of the bicafiber to the wood fiber to form a tack-fixed structure with large voids of air located in a framework of fibers.
  • the fibers of the multifunctional plate in particular the wood fibers, have restoring forces which, even after the formation of the adhesive points, can still lead to an undesired deformation of the multifunctional plate.
  • the cooling can be done by supplying unheated, accelerated air.
  • the cooling can be done advantageously but also with cooled and accelerated air.
  • the multifunctional plates according to the invention are not completely flexible such. B. light thermal insulation panels. They are sufficiently rigid to be produced in any dimensions.
  • the multifunctional plates according to the invention are therefore also available as large format plates z. B. with a format of 2800 mm x 2070 mm. These formats can also be produced because simple production devices are sufficient and production takes place without costly pressing.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a multi-functional plate 1, the wood fibers 2 and 3 Bicoier has.
  • the wood fibers 2 are 6 mm to 18 mm long. They consist of agglomerates of fibers, ie bundles of fibers, which arise during the fraying of wood shavings and which adhere to each other after the fraying or which are not yet completely separated from each other. The diameter of the agglomerates is between 100 microns and 3 mm.
  • the bicofibers 3 are much thinner; They consist of co- or iso-PET as sheath material and PET as core material. Their length is up to 30 mm and their diameter is about 6 den.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a multi-functional plate 1, the wood fibers 2 and 3 Bicomaschinen has.
  • the wood fibers 2 are 6 mm to 18 mm long. They consist of agglomerates of fibers, ie bundles of fibers, which arise during the fraying of wood shavings and which adhere to each other
  • the multifunction plate 1 shows the larger wood fibers 2 with a share of 44 wt .-% of the multi-functional plate 1 and the much finer bicrofibres. 3 in a proportion of 56% by weight.
  • the multifunction plate 1 is 11 mm thick and has a weight of 150 kg / m 3 .
  • the dimensions of the plate are 2800 mm x 2070 mm.
  • the fiber mixture of wood and bic fibers 2,3 forms a three-dimensional framework. At the points of intersection between the wood and bicofibres but also between bicafes, as in Fig. 2 shown, formed adhesive dots 4, which give the plate strength, without reducing the sound-absorbing properties.
  • the restoring force of the wood fibers 3 makes it possible to produce a multi-functional plate with a large proportion of cavities, so that the plate has a low weight.
  • the high proportion of bicofibres causes a very high compressive strength in relation to the low weight and, surprisingly, also a high screw-pull resistance, which is related to the weight.
  • An increasing proportion of bicrofibres leads to an increase in compressive strength.
  • Fig. 3 shows the production of the multifunctional plate according to the invention.
  • the mixture of wood and Bico waiven which may optionally be admixed with additives, scattered via a rotary feeder 6 to a fiber cake 7 of about 30 cm thickness.
  • the mixing of the fibers takes place beforehand in a manner known per se, preferably in several stages or steps, in order to achieve as homogeneous a mixture as possible.
  • the fiber cake 7 is scattered on a lower conveyor belt 8.
  • the lower conveyor belt 8 is aligned horizontally. At an angle to the upper conveyor belt 9 is inclined. At the end 10 of the upper conveyor belt 9, which adjoins the reservoir 5, corresponds to the distance to the lower conveyor belt 8 at least the thickness of the fiber cake, here about 30 cm.
  • the distance of the upper conveyor belt 9 to the lower conveyor belt 8 is reduced to the second end 11 of the upper conveyor belt to the predetermined thickness of the multi-functional plate, here 11 mm.
  • blowers are arranged, which cause the fiber cake 7 is traversed by heated air.
  • the fibers compress due to the decreasing distance between the upper and lower conveyor belts 8, 9 provided for the respective multi-functional plate 1 thickness.
  • the jacket of the bicafes already preheated.
  • the multifunctional plate 1 is guided between the lower conveyor belt 12 and a second upper conveyor belt 13 arranged parallel to it in a continuous furnace 14.
  • Heaters 15, the z. B. heat wires or by infrared radiation generate heat, 12 and 13 are arranged above and below the conveyor belts.
  • the heaters 15 are assisted by fans to accelerate the heated air and to convey it through the conveyor belts 12, 13 and the multifunction panel 1.
  • the circulating belts of the conveyor belts 12, 13 are for this purpose of heat-resistant, air-permeable material, eg. As a metal mesh or a fabric that is tight enough despite the air permeability to retain the wood and Bicomaschinen 2, 3.
  • the jacket of the bicofibers is now further heated to such an extent that the jacket melts or softens so much that wood fibers 2 or other bicofibres 3 which lie against the jacket form a glue point 4 with the melted or softened jacket (cf. , Fig. 2 ). Due to the high proportion of bicrofibres 3, numerous adhesive dots 4 are formed, which give the multifunctional panel 1 a significantly higher strength than a thermal insulation panel according to the prior art, which has only a 5% proportion of bicofibres.
  • the adhesive dots 4 thus produced in the continuous furnace 14 are initially still soft. They have at least in part still a low strength, so that the restoring force of the wood fibers 2 is greater than the strength of the adhesive dots 4.
  • the multi-function plate 1 is further fixed by the conveyor belts 12 and 13 in height and transferred to a device 16 for cooling.
  • the cooling device 16 is provided with means 17 for producing cool air which is passed through the multifunction plate.
  • the means 17 for producing cool air may be simple blowers that convey air through the multifunctional plate 1, which has the ambient temperature outside the production plant prevails.
  • a cooling device can additionally be provided which cools the air to a specific temperature. Only when the adhesive dots 4 have solidified by the cooling so far that their holding force is greater than the restoring force of the wood fibers 2, the multifunction plate 1 is released from the guide by the conveyor belts 12, 13.
  • the width of the multifunction plate 1 is 2800 mm.
  • the multifunctional plate 1 is produced in a continuous process in infinite length. It can be shortened to any length, z. B. to a length of 2070 mm.
  • the above-described multifunctional plate 1 and the manufacturing method for this multifunctional plate may alternatively be modified so that in addition to the wood and bicarbonium 2,3 also one or more additives are added, for.
  • an additive or a mixture of additives from the group of additives, the fire retardants, fungicides, insecticides, algicides and water repellents.
  • the additives are usually added in amounts of up to 10 wt .-%. They are either added to the wood fibers already in the blow-line or they are added to the mixture of wood fibers 2 and 3 Bicomaschinen total or it is used a second reservoir from which a separate layer of the fiber cake 7 is scattered by the first reservoir 5 and the second reservoir alternately sprinkle the fiber cake 7.
  • the second storage container preferably spreads the outer layers of the fiber cake 7.
  • wt .-% bicofibres 3 and 44 wt .-% wood fibers 2 are scattered.
  • a fiber cake 7 having a rate of 1.76 kg / m 2 is scattered, compacted, heated and cooled to prepare a multifunction panel 1 having a thickness of 11 mm.
  • 1.98 kg / m 2 are scattered and in a third batch 2.75 kg / m 2 of fibers are scattered, each to Production of a multifunctional plate with 11 mm thickness.
  • Table 1 shows thickness (mm), density (kg / m 3 ), compressive strength (kPa), thermal resistance (W / mK) and screw pull-out strength (N).
  • a fiber mixture of 30% by weight of bicofibres 3 and 70% by weight of wood fibers 2 in an amount of 1.98 kg / m 2 is sprinkled on the lower conveyor belt 8.
  • the second batch shows a fiber blend of 44% bic fibers and 56% by weight wood fibers
  • the third batch has a fiber blend of 56% by weight bicofibres 3 and 44% by weight wood fibers 2.
  • the second and third batches are also scattered at 1.98 kg / m 2 .
  • Table 2 shows that the thickness and density of the plates are identical, only the proportion of wood fibers 2 and bicofibres 3 varies.

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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Multifunktionsplatte, aufweisend Holzfasern und Bicomponentenfasern. Um eine Holzwerkstoffplatte mit verbesserten Eigenschaften bereitzustellen, ist vorgesehen, dass die Holzfasern einen Anteil von 10 Gew.-% bis 90 Gew.-% einnehmen und die Bicomponentenfasern einen Anteil von 90 Gew.-% bis 10 Gew.-% einnehmen und wobei die Multifunktionsplatte eine Dichte von 100 kg/m3 bis 300 kg/m3 aufweist. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Multifunktionsplatte.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Multifunktionsplatte aus Holz- und Bicomponentenfasern sowie ein Verfahren zum Herstellen der Multifunktionsplatte.
  • Platten aus Holzfasern und Bicomponentenfasern sind an sich bekannt und werden in unterschiedlichen Dicken und Rohdichten, je nach geplanter Anwendung, hergestellt. Ein Beispiel für diese Produkte ist eine Holzfaser-Dämmplatte mit einem Anteil an Nadelholzfasern von 91%, einem Anteil an Bicomponentenfaser (nachfolgend: Bicofaser) von 5% und einem Anteil an Brandschutzmittel von 4%. Eine solche Dämmplatte ist leicht und hat gute Wärmedämmeigenschaften (Wärmeleitfähigkeit = 0,039 W/mK). Sie ist weich und biegsam, sie weist jedoch nur so geringe Festigkeitseigenschaften auf, dass diese nicht gemessen werden können. Ein Beispiel für eine solche Platte ist die "best wood FLEX 50" - Wärmedämmplatte, Hersteller: Holzwerk Gebr. Schneider GmbH, Eberhardzell, die ein Gewicht von ca. 50 kg/m3 aufweist.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Holzwerkstoffplatte bereitzustellen, die verbesserte Eigenschaften aufweist.
  • Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Multifunktionsplatte nach Anspruch 1 und mit einem Verfahren zur Herstellung einer Multifunktionsplatte nach Anspruch 11.
  • Die erfindungsgemäße Multifunktionsplatte weist Holzfasern und Bicofasern auf, wobei der Anteil der Holzfasern von 10 Gew.-% bis 90 Gew.-% betragen kann und der Anteil der Bicofasern kann entsprechend 90 Gew.-% bis 10 Gew.-% betragen. Die Dichte der Multifunktionsplatte kann von 100 kg/m3 bis 300 kg/m3 betragen.
  • Als Holzfasern werden typischerweise Fasern und Faserbündel bezeichnet, die durch Zerfasern von Holzhackschnitzeln erhalten werden. Die kleiner dimensionierten Fasern und Faserbündel, die hier gemeinsam als Holzfasern bezeichnet werden, weisen geringere Rückstellkräfte als Späne auf. Für die erfindungsgemäße Multifunktionsplatte werden bevorzugt Agglomerate aus Fasern, bevorzugt grobe Faserbündel aus nicht vollständig separierten Fasern eingesetzt, deren Länge 3 mm bis 18 mm beträgt. Bevorzugt werden Holzfasern eingesetzt, deren Länge 6 mm bis 12 mm beträgt. Der Durchmesser der Agglomerate beträgt 100 µm bis 3 mm. Diese Holzfasern können schneller und homogener mit den Bicofasern gemischt werden. Die groben Fasern, die für die erfindungsgemäße Multifunktionsplatte eingesetzt werden, weisen im Vergleich zu den meist vollständig separierten, feineren Fasern, die zur Herstellung von mitteldichten oder hochdichten Faserplatten eingesetzt werden, höhere Rückstellkräfte auf. Sie haben sich daher zur Herstellung besonders leichter Faserplatten als geeignet erwiesen.
  • Die Bicofasern sind aus zwei unterschiedlichen Komponenten bzw. Materialien hergestellt. Ein Kern aus Kernmaterial ist von einem Mantel aus Mantelmaterial umhüllt. Es können auch geschichtete Bicofasern verwendet werden, bevorzugt sind jedoch ummantelte Fasern mit einem vollständig umhüllten Kern. Typische Kernmaterialien sind Polyethylenterephthalat (PET) oder Polyethylen. Als Mantelmaterial wird bevorzugt co- oder iso-Polyethylenterephthalat (co-PET bzw. iso-PET) eingesetzt.
  • Die Bicofaser ist bei Raumtemperatur fest. Das Mantelmaterial weist vorteilhaft einen möglichst niedrigen Schmelzpunkt auf, jedenfalls einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Kernmaterial. Der Schmelzpunkt des Mantelmaterials beträgt bevorzugt einen Schmelzpunkt von maximal 160 °C, besonders bevorzugt von maximal 130 °C, insbesondere einen Schmelzpunkt von 90 °C bis 115 °C auf. Auf diese Weise wird wenig Energie verbraucht, um den Mantel der Bicofasern an- bzw. aufzuschmelzen, um eine Verklebung von Bico- und Holzfasern zu erreichen.
  • Die Bicofasern werden mit einer Länge eingesetzt, die vorteilhaft kürzer ist als die Länge der Holzfasern. Bicofasern werden bevorzugt mit einer Länge von 0,5 mm bis 30 mm eingesetzt, ihr Durchmesser beträgt meist 3 den bis 15 den, meist 4 den bis 9 den. Die dünneren Bicofasern lassen sich besonders einfach zu einer homogenen Mischung mit den Holzfasern verarbeiten. Zudem ermöglichen sie die Ausbildung besonders fein und gleichmäßig verteilter Klebepunkte. Nach einer besonders bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Multifunktionsplatte weist diese kein Bindemittel auf.
  • Der Anteil von Holzfasern beträgt bevorzugt 70 Gew.-% bis 40 Gew.-%, während der Anteil der Bicofasern bevorzugt 30 Gew.-% bis 60 Gew.-% beträgt. Nach einer besonders vorteilhaften Ausführung beträgt der Anteil der Holzfasern 45 Gew.-% bis 55 Gew.-% und der Anteil der Bicofasern beträgt 55 Gew.-% bis 45 Gew.-%.
  • In einer einfachen Ausführung weist die erfindungsgemäße Multifunktionsplatte nur Holz- und Bicofasern auf. Nach einer weiteren Ausführungsform sind der Multifunktionsplatte eines oder mehrere der nachfolgend genannten Additive zugesetzt: Brandschutzmittel, Fungizide, Insektizide, Algizide und Hydrophobierungsmittel. Die Additive können auf die Außenfläche der Multifunktionsplatte aufgebracht werden, bevorzugt werden sie jedoch den Fasern vor dem Trocknen in der Blow-Line oder der Fasermischung vor dem Streuen zu einem Faserkuchen zugesetzt, so dass sie über den Querschnitt der Platte verteilt sind. Denkbar ist auch, dass ein Teil der Fasern mit den Additiven gemischt wird und dass diese Mischung zum Streuen von Außenlagen der Multifunktionsplatte eingesetzt wird.
  • Die erfindungsgemäße Multifunktionsplatte weist ein Gewicht von mindestens 100 kg/m3 bis maximal 300 kg/m3 auf, bevorzugt ein Gewicht von 150 kg/m3 bis 250 kg/m3. Sie ist damit schwerer als bekannte Dämmplatten, die ein Gewicht von z. B. nur 50 kg/m3 aufweisen. Dafür leistet die erfindungsgemäße Multifunktionsplatte jedoch wesentlich mehr. Während bekannte leichte Dämmplatten nur geringe Festigkeitseigenschaften aufweisen und insbesondere nicht geeignet sind, Befestigungsmitteln Halt zu geben, weist die erfindungsgemäße Multifunktionsplatte eine Druckfestigkeit von z. B. 45 kPa bis 55 kPa und eine Schraubenauszugsfestigkeit von z. B. 65 N bis 160 N auf. Diese Festigkeitswerte werden bei unverändert guten Wärmedämmwerten von 0,035 W/mK bis 0,39 W/mK erreicht.
  • Die guten Festigkeitseigenschaften erlauben es, die Multifunktionsplatte ohne weitere Hilfsmittel zu befestigen, z. B. zu verschrauben. Es ist möglich, die Multifunktionsplatte als tragendes Element eine Sandwichkonstruktion aus mehreren unterschiedlichen Platten einzusetzen. Die erfindungsgemäße Multifunktionsplatte weist eine ausreichende Druckfestigkeit und Steifigkeit auf, um sie zu beschichten, was mit bekannten, flexiblen Wärmedämmplatten nicht möglich ist. Die erhöhte Festigkeit der Multifunktionsplatte erlaubt auch das Anbringen von Profilen, sei es durch Bearbeiten der Kanten oder durch Aufbringen separater Profile sowie das Fräsen oder Sägen der Platte.
  • Das Verfahren zum Herstellen der Multifunktionsplatte mit einem Anteil an Holzfasern von 10 Gew.-% bis 90 Gew.-% und mit einem Anteil an Bicomponentenfasern von 90 Gew.-% bis 10 Gew.-% und mit einer Dichte von 100 kg/m3 bis 300 kg/m3 umfasst die Schritte des
    • Mischens von Holzfasern und Bicomponentenfasern, des
    • Streuens eines Faserkuchens, des
    • Verdichtens des Faserkuchens unter Druck, des
    • Erhitzens des Faserkuchens mittels eines Luftstroms und des
    • Abkühlens des Faserkuchens unter Druck.
  • Die Holz- und Bicofasern werden bevorzugt in mehreren aufeinanderfolgenden Schritten gemischt, um eine möglichst homogene Mischung zu erhalten. In einer einfachen Ausführung werden sämtliche Fasern und ggf. Additive als eine einheitliche Mischung gemischt. Mit dieser Mischung wird eine einschichtige Platte gestreut und verdichtet. Nach einer alternativen Ausführung werden zwei oder mehr Mischungen hergestellt, wobei mindestens eine Mischung, z. B. die Decklagenmischung zusätzlich zu den Fasern auch ein Additiv enthält. Meist wird die Decklagenmischung, die das Additiv enthält, als Außenlage gestreut, gefolgt von einer Mischung ohne oder mit anderen Additiven. Abschließend wird wieder die Decklagenmischung gestreut.
  • Der Faserkuchen, der aus der oder den Fasermischungen gestreut wird, weist üblicherweise eine Dicke von ca. 25 cm bis 45 cm auf. Dieser Faserkuchen wird meist auf ca. 2% bis 5% der ursprünglichen Dicke komprimiert, so dass die Multifunktionsplatte eine Dicke von 5 mm bis 25 mm aufweist, bevorzugt eine Dicke von 10 mm bis 15 mm aufweist. Das Verdichten erfolgt bevorzugt durch zwei umlaufende, zueinander geneigt stehende Förderbänder, von denen das erste unter dem Faserkuchen angeordnet ist und das zweite schräg geneigt über dem Faserkuchen. Der maximale Abstand der Förderbänder zueinander ist benachbart zum Streuen des Faserkuchens am größten und benachbart zum Erhitzen am kleinsten. Die umlaufenden Förderbänder reichen aus, um den Faserkuchen um bis zu 98 % zu verdichten; eine Presse ist nicht erforderlich. Die Förderbänder weisen bevorzugt Bänder aus einem luftdurchlässigen Material auf, das jedoch so dicht ist, dass die Fasern des Faserkuchens zwischen den Förderbändern gehalten werden.
  • Das Verdichten erfolgt nach einer einfachen Ausführung bei Umgebungstemperatur. Die Umgebungstemperatur reicht jedoch nicht aus, den Mantel der Bicofasern zum Schmelzen zu bringen. Entsprechend können sich allein durch das Verdichten keine Klebepunkte ausbilden.
  • Nach einer bevorzugten Ausführung wird der Faserkuchen bereits beim Verdichten auf eine Temperatur über Umgebungstemperatur erwärmt, um den Mantel der Bicofaser zu erweichen. Dies kann durch Mittel zum Erwärmen der Umgebungsluft erfolgen, die parallel zu den Förderbändern angeordnet sind.
  • Der verdichtete Faserkuchen durchläuft dann einen Durchlaufofen, wobei der verdichtete Faserkuchen weiterhin zwischen umlaufenden, luftdurchlässigen Bändern gehalten wird. Im Durchlaufofen wird der Faserkuchen mittels erwärmter Luft erhitzt bis auf eine Temperatur, die den Mantel der Bicofaser zum Schmelzen bringt, typisch eine Temperatur von ca. 100 °C bis 160 °C. Der schmelzende Mantel der Bicofaser verklebt den Kern der Bicofaser mit der Holzfaser, so dass eine durch Klebpunkte fixierte Struktur entsteht, die große Hohlräume an Luft aufweist, die in einem Gerüst aus Fasern angeordnet sind.
  • Die Fasern der Multifunktionsplatte, insbesondere die Holzfasern, verfügen über Rückstellkräfte, die selbst nach dem Ausbilden der Klebepunkte noch zu einer unerwünschten Verformung der Multifunktionsplatte führen können. Um dieses Risiko zu minimieren, ist es bevorzugt, die verdichtete, mit Klebepunkten versehene Multifunktionsplatte weiterhin zwischen Förderbändern zu führen, die unmittelbar an der Plattenoberfläche anliegen, so dass das Abkühlen erfolgt, während die Förderbänder die Multifunktionsplatte fixieren. Nach dem Abkühlen zeigen die Klebepunkte eine Haltekraft, die größer ist als die Rückstellkraft der Holzfasern, so dass die Formstabilität der Multifunktionsplatte gewährleistet ist.
  • Das Abkühlen kann durch Zufuhr ungeheizter, beschleunigter Luft erfolgen. Das Abkühlen kann vorteilhaft aber auch mit gekühlter und beschleunigter Luft erfolgen.
  • Die erfindungsgemäßen Multifunktionsplatten sind nicht vollständig biegsam wie z. B. leichte Wärmedämmplatten. Sie sind ausreichend biegesteif um in beliebigen Abmessungen hergestellt werden zu können. Die erfindungsgemäßen Multifunktionsplatten sind daher auch als großformatige Platten z. B. mit einem Format von 2800 mm x 2070 mm herstellbar. Diese Formate können auch deshalb hergestellt werden, weil einfache Produktionsvorrichtungen ausreichen und die Herstellung ohne aufwändige Pressen erfolgt.
  • Es ist als weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Multifunktionsplatte anzusehen, dass die Entsorgung unproblematisch erfolgen kann. Auch eine thermische Entsorgung der Platte ist möglich.
  • Details der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig.1
    eine schematische, nicht-maßstäbliche Darstellung eines Schnitts durch eine erfindungsgemäße Multifunktionsplatte,
    Fig. 2
    ein nicht-maßstäblicher Ausschnitt aus einem Querschnitt der erfindungsgemäßen Multifunktionsplatte,
    Fig. 3
    eine schematische Darstellung der Herstellung einer Multifunktionsplatte.
  • Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Multifunktionsplatte 1, die Holzfasern 2 und Bicofasern 3 aufweist. Die Holzfasern 2 sind 6 mm bis 18 mm lang. Sie bestehen aus Agglomeraten von Fasern, d. h. Bündeln von Fasern, die beim Zerfasern von Holzspänen entstehen und die nach dem Zerfasern aneinander haften oder die noch nicht vollständig voneinander getrennt sind. Der Durchmesser der Agglomerate beträgt zwischen 100 µm und 3 mm. Die Bicofasern 3 sind wesentlich dünner; sie bestehen aus co- bzw. iso-PET als Mantelmaterial und PET als Kernmaterial. Ihre Länge beträgt bis zu 30 mm und ihr Durchmesser beträgt ca. 6 den. Fig. 1 zeigt die größeren Holzfasern 2 mit einem Anteil von 44 Gew.-% an der Multifunktionsplatte 1 und die wesentlich feineren Bicofasern 3 mit einem Anteil von 56 Gew.-%. Die Multifunktionsplatte 1 ist 11 mm dick und weist ein Gewicht von 150 kg/m3 auf. Die Abmessungen der Platte betragen 2800 mm x 2070 mm.
  • Das Fasergemisch aus Holz- und Bicofasern 2,3 bildet ein dreidimensionales Gerüst. An den Kreuzungspunkten zwischen den Holz- und Bicofasern aber auch zwischen Bicofasern haben sich, wie in Fig. 2 dargestellt, Klebepunkte 4 ausgebildet, die der Platte Festigkeit verleihen, ohne die schalldämmenden Eigenschaften zu vermindern. Die Rückstellkraft der Holzfasern 3 ermöglicht die Herstellung einer Multifunktionsplatte mit einem großen Anteil an Hohlräumen, so dass die Platte ein geringes Gewicht aufweist. Gleichzeitig bewirkt der hohe Anteil an Bicofasern eine im Verhältnis zum geringen Gewicht sehr hohe Druckfestigkeit und überraschend auch einen -bezogen auf das Gewicht- hohen Schraubenausziehwiderstand. Ein steigender Anteil an Bicofasern führt zu einer Steigerung der Druckfestigkeit.
  • Fig. 3 zeigt die Herstellung der erfindungsgemäßen Multifunktionsplatte. Aus einem Vorratsbehälter 5 wird die Mischung aus Holz- und Bicofasern, der ggf. auch Additive beigemischt sein können, über eine Zellenradschleuse 6 zu einem Faserkuchen 7 von ca. 30 cm Dicke gestreut. Das Mischen der Fasern erfolgt vorab auf an sich bekannte Weise, bevorzugt in mehreren Stufen bzw. Schritten, um eine möglichst homogene Mischung zu erreichen.
  • Der Faserkuchen 7 wird auf ein unteres Förderband 8 gestreut. Das untere Förderband 8 ist waagerecht ausgerichtet. In einem Winkel dazu ist das obere Förderband 9 geneigt. An dem Ende 10 des oberen Förderbandes 9, das an den Vorratsbehälter 5 angrenzt, entspricht der Abstand zum unteren Förderband 8 mindestens der Dicke des Faserkuchens, hier ca. 30 cm. Der Abstand des oberen Förderbands 9 zum unteren Förderband 8 verringert sich bis zum zweiten Ende 11 des oberen Förderbands auf die vorgegebene Dicke der Multifunktionsplatte, hier 11 mm. Parallel zu den Förderbändern 8 und 9 sind Gebläse angeordnet, die bewirken, dass der Faserkuchen 7 mit erwärmter Luft durchströmt wird. Während der Faserkuchen 7 vom ersten Ende 10 des oberen Förderbandes 9 zu dessen zweiten Ende 11 bewegt wird, verdichten sich die Fasern durch den sich verringernden Abstand zwischen dem oberen und dem unteren Förderband 8,9 auf die für die jeweilige Multifunktionsplatte 1 vorgesehene Dicke. Gleichzeitig wird der Mantel der Bicofasern bereits vorerwärmt.
  • Nach dem Verdichten wird die Multifunktionsplatte 1 zwischen dem unteren Förderband 12 und einem parallel dazu angeordneten, zweiten oberen Förderband 13 in einen Durchlaufofen 14 geführt. Heizeinrichtungen 15, die z. B. über Heizdrähte oder durch Infrarotstrahlung Hitze erzeugen, sind oberhalb und unterhalb der Förderbänder 12 und 13 angeordnet. Optional werden die Heizeinrichtungen 15 durch Gebläse unterstützt, um die erhitzte Luft zu beschleunigen und durch die Förderbänder 12, 13 und die Multifunktionsplatte 1 zu fördern. Die umlaufenden Bänder der Förderbänder 12, 13 sind zu diesem Zweck aus hitzebeständigem, luftdurchlässigen Werkstoff, z. B. einem Metallgeflecht oder einem Gewebe, das trotz der Luftdurchlässigkeit dicht genug ist, um die Holz- und Bicofasern 2, 3 zurückzuhalten.
  • Im Durchlaufofen 14 wird der Mantel der Bicofasern nun weiter so weit erhitzt, dass der Mantel schmilzt bzw. so weit erweicht, dass Holzfasern 2 oder andere Bicofasern 3, die an dem Mantel anliegen, mit dem geschmolzenen oder erweichten Mantel einen Klebepunkt 4 bilden (vgl. Fig. 2). Durch den hohen Anteil an Bicofasern 3 bilden sich zahlreiche Klebepunkte 4, die der Multifunktionsplatte 1 eine signifikant höhere Festigkeit verleihen als einer Wärmedämmplatte nach dem Stand der Technik, die nur einen 5 % Anteil an Bicofasern aufweist.
  • Die so im Durchlaufofen 14 erzeugten Klebepunkte 4 sind zunächst noch weich. Sie weisen mindestens zum Teil noch eine geringe Festigkeit auf, so dass die Rückstellkraft der Holzfasern 2 größer ist als die Festigkeit der Klebepunkte 4. Würde die noch warme Multifunktionsplatte 1 nun aus der Führung der Förderbänder 12, 13 entlassen, bestünde das Risiko von unerwünschten Formveränderungen. Um diese unerwünschten Formveränderungen zu vermeiden, wird die Multifunktionsplatte 1 weiter durch die Förderbänder 12 und 13 in der Höhe fixiert und in eine Vorrichtung 16 zum Abkühlen überführt. Die Vorrichtung 16 zum Abkühlen ist mit Mitteln 17 zum Erzeugen kühler Luft versehen, die durch die Multifunktionsplatte geführt wird. Die Mittel 17 zum Erzeugen kühler Luft können einfache Gebläse sein, die Luft durch die Multifunktionsplatte 1 fördern, die die Umgebungstemperatur aufweist, die außerhalb der Produktionsanlage anlage herrscht. Optional kann zusätzlich eine Kühleinrichtung vorgesehen sein, die die Luft auf eine bestimmte Temperatur kühlt. Erst wenn die Klebepunkte 4 sich durch die Abkühlung so weit verfestigt haben, dass deren Haltekraft größer ist als die Rückstellkraft der Holzfasern 2, wird die Multifunktionsplatte 1 aus der Führung durch die Förderbänder 12, 13 entlassen.
  • Die Breite der Multifunktionsplatte 1 beträgt 2800 mm. Die Multifunktionsplatte 1 wird in einem kontinuierlichen Verfahren in unendlicher Länge produziert. Sie kann auf beliebige Längen gekürzt werden, z. B. auf eine Länge von 2070 mm.
  • Die vorstehend beschriebene Multifunktionsplatte 1 und das Herstellverfahren für diese Multifunktionsplatte können alternativ so modifiziert werden, dass zusätzlich zu den Holz- und Bicofasern 2,3 auch ein oder mehrere Additive zugesetzt werden, z. B. ein Additiv oder eine Mischung von Additiven, aus der Gruppe von Additiven die Brandschutzmittel, Fungizide, Insektizide, Algizide und Hydrophobierungsmittel umfasst. Die Additive werden meist in Mengen von bis zu 10 Gew.-% zugesetzt. Sie werden entweder den Holzfasern bereits in der Blow-Line zugesetzt oder sie werden der Mischung aus Holzfasern 2 und Bicofasern 3 insgesamt zugesetzt oder es wird ein zweiter Vorratsbehälter eingesetzt, aus dem eine separate Schicht des Faserkuchens 7 gestreut wird, indem der erste Vorratsbehälter 5 und der zweite Vorratsbehälter alternierend den Faserkuchen 7 streuen. Bevorzugt streut der zweite Vorratsbehälter die Außenlagen des Faserkuchens 7.
  • Im Folgenden zeigen einige Ausführungsbeispiele unterschiedliche Rezepturen für die Zusammensetzung und Ausführung der erfindungsgemäßen Multifunktionsplatte:
    • Ausführungsbeispiel 1
  • Aus dem Vorratsbehälter werden 56 Gew.-% Bicofasern 3 und 44 Gew.-% Holzfasern 2 gestreut. Zunächst wird in einer ersten Charge ein Faserkuchen 7 mit einer Menge von 1,76 kg/m2 zur Herstellung einer Multifunktionsplatte 1 mit einer Dicke von 11 mm gestreut, verdichtet, erhitzt und gekühlt. In einer zweiten Charge werden 1,98 kg/m2 gestreut und in einer dritten Charge werden 2,75 kg/m2 Fasern gestreut, jeweils zur Herstellung einer Multifunktionsplatte mit 11 mm Dicke. Tabelle 1 zeigt die Dicke (mm), die Dichte (kg/m3), die Druckfestigkeit (kPa), den Wärmedurchlasswiderstand (W/mK) und die Schraubenauszugfestigkeit (N). Tabelle 1
    Charge 1 Charge 2 Charge 3
    Rohdichte (kg/m3) (DIN EN 323) 160 kg/m3 180 kg/m3 250 kg/m3
    Stärke in mm 11 11 11
    Druckfestigkeit (kPa) (DIN EN 826) 51 53 55
    Wärmedurchlasswiderstand λ (W/mK) (DIN EN 12667) 0,03576 0,03726 0,03872
    Schraubenauszugsfestigkeit (N) (DIN EN 320) 95 129 160
  • Es zeigt sich, dass die Werte für Druckfestigkeit und Schraubenauszugsfestigkeit mit steigender Dichte ansteigen, die Schraubenauszugsfestigkeit sogar deutlich. Der Wärmedurchlasswiderstand steigt ebenfalls moderat.
    • Ausführungsbeispiel 2
  • In einer ersten Charge wird ein Fasergemisch aus 30 Gew.-% Bicofasern 3 und 70 Gew.-% Holzfasern 2 in einer Menge von 1,98 kg/m2 auf das untere Förderband 8 gestreut. Die zweite Charge zeigt ein Fasergemisch aus 44 % Bicofasern und 56 Gew.-% Holzfasern und die dritte Charge weist ein Fasergemisch aus 56 Gew.-% Bicofasern 3 und 44 Gew.-% Holzfasern 2 auf. Die zweite und die dritte Charge werden ebenfalls mit 1,98 kg/m2 gestreut. Tabelle 2 zeigt, dass Dicke und Dichte der Platten identisch sind, lediglich der Anteil von Holzfasern 2 und Bicofasern 3 variiert. Tabelle 2
    Charge 1 Charge 2 Charge 3
    Variante V1: 30% Bico V2: 44% Bico V3: 56% Bico
    Rohdichte (kg/m3) (DIN EN 323) 180 180 180
    Stärke in mm 11 11 11
    Druckfestigkeit (kPa) (DIN EN 826) 45 49 55
    Wärmedurchlasswiderstand λ (W/mK) (DIN EN 12667) 0,03709 0,03713 0,03726
    Schraubenauszugsfestigkeit (N) (DIN EN 320) 68 82 129
  • Mit steigendem Einsatz von Bicofasern steigen die Festigkeitseigenschaften signifikant. Der Wärmedurchgangswiderstand ändert sich bei variierendem Faseranteil nicht; er ist offenbar von der Dichte der Multifunktionsplatte 1 abhängig.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Multifunktionsplatte
    2
    Holzfaser
    3
    Bicofaser (Bicomponentenfaser)
    4
    Klebepunkt
    5
    Vorratsbehälter
    6
    Zellenradschleuse
    7
    Faserkuchen
    8
    Unteres Förderband
    9
    Oberes Förderband
    10
    Oberes Ende
    11
    Unteres Ende
    12
    Unteres Förderband /Durchlaufofen
    13
    Oberes Förderband / Durchlaufofen
    14
    Durchlaufofen
    15
    Heizeinrichtungen
    16
    Vorrichtung zum Abkühlen
    17
    Mittel zum Abkühlen

Claims (17)

  1. Multifunktionsplatte, aufweisend Holzfasern (2) und Bicomponentenfasern (3), wobei die Holzfasern (2) einen Anteil von 10 Gew.-% bis 90 Gew.-% einnehmen und die Bicomponentenfasern (3) einen Anteil von 90 Gew.-% bis 10 Gew.-% einnehmen und wobei die Multifunktionsplatte (1) eine Dichte von 100 kg/m3 bis 300 kg/m3 aufweist.
  2. Multifunktionsplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Holzfasern (2) bis zu 70 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 60 Gew.-%, vorteilhaft bis zu 55 Gew.-%, bevorzugt bis zu 45 Gew.-&, besonders bevorzugt bis zu 30 Gew.-% beträgt, und dass der Anteil der Bicomponentenfasern (3) bis zu 30 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 45 Gew.-%, vorteilhaft bis zu 55 Gew.-%, bevorzugt bis zu 60 Gew.-%, besonders bevorzugt bis zu 70 Gew.-% beträgt.
  3. Multifunktionsplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Holzfasern (2) als Agglomerate mit einer Länge von 3 mm bis 18 mm eingesetzt werden, vorteilhaft mit einer Länge von 6 mm bis 12 mm.
  4. Multifunktionsmaterial nach mindestens einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bicomponentenfasern (3) als Kern Polyethylenterephthalat oder Polyethylen, jeweils einzeln oder in Mischung aufweisen.
  5. Multifunktionsmaterial nach mindestens einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bicomponentenfasern (3) als Mantel co- oder iso-Polyethylenterephthalat aufweisen.
  6. Multifunktionsmaterial nach mindestens einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel der Bicomponentenfaser (3) einen geringeren Schmelzpunkt aufweist als der Kern, insbesondere weist der Mantel einen Schmelzpunkt von weniger als 160 °C auf.
  7. Multifunktionsmaterial nach mindestens einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bicomponentenfasern (3) eine Länge von 0,5 mm bis 30 mm aufweisen.
  8. Multifunktionsmaterial nach mindestens einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Multifunktionsplatte (1) eine Dichte von 160 kg/m3 bis 250 kg/m3 aufweist.
  9. Multifunktionsmaterial nach mindestens einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Multifunktionsplatte (1) mindestens ein Additiv oder eine Mischung von Additiven aufweist, aus der Gruppe umfassend Brandschutzmittel, Fungizide, Insektizide, Algizide und Hydrophobierungsmittel.
  10. Multifunktionsplatte nach mindestens einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenauszugfestigkeit der Multifunktionsplatte (1) über 60 N, vorteilhaft über 100 N, bevorzugt über 150 N beträgt.
  11. Verfahren zum Herstellen einer Multifunktionsplatte (1) mit einem Anteil an Holzfasern (2) von 10 Gew.-% bis 90 Gew.-% und mit einem Anteil an Bicomponentenfasern (3) von 90 Gew.-% bis 10 Gew.-% und mit einer Dichte von 100 kg/m3 bis 300 kg/m3 mit den Schritten
    - Mischen von Holzfasern (2) und Bicomponentenfasern (3),
    - Streuen eines Faserkuchens (7),
    - Verdichten des Faserkuchens (7) unter Druck,
    - Erhitzen des Faserkuchens (7) mittels eines Luftstroms,
    - Abkühlen des Faserkuchens (7) unter Druck.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischen in mehreren Stufen erfolgt.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdichten durch Fördern des Faserkuchens (7) zwischen zwei keilförmig angeordneten Förderbändern (8, 9) erfolgt.
  14. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderbänder (8, 9, 12, 13) ein luftdurchlässiges Förderband aufweisen.
  15. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Erwärmen mindestens teilweise bereits während des Verdichtens erfolgt.
  16. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Erhitzen in einem Durchlaufofen (14) erfolgt.
  17. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Abkühlen durch Zufuhr beschleunigter Luft und/oder durch Zufuhr gekühlter Luft erfolgt.
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