EP4596227A2 - Verfahren zum herstellen einer holzwerkstoffplatte und holzwerkstoffplatten-herstellvorrichtung - Google Patents
Verfahren zum herstellen einer holzwerkstoffplatte und holzwerkstoffplatten-herstellvorrichtungInfo
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- EP4596227A2 EP4596227A2 EP25183926.2A EP25183926A EP4596227A2 EP 4596227 A2 EP4596227 A2 EP 4596227A2 EP 25183926 A EP25183926 A EP 25183926A EP 4596227 A2 EP4596227 A2 EP 4596227A2
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- EP
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- wood
- flame retardant
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- layer
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- B27N3/08—Moulding or pressing
- B27N3/24—Moulding or pressing characterised by using continuously acting presses having endless belts or chains moved within the compression zone
Definitions
- the invention relates to a method for producing a wood-based panel.
- a wood-based panel production device comprising (a) a press, in particular a belt press, for pressing at least one precursor layer into a raw wood-based panel, (b) a liquid application device for applying a liquid to the raw wood-based panel, and (c) a suction device configured to apply a negative pressure to a side surface of the raw wood-based panel.
- the production of flame-resistant wood-based panels has been known for several decades.
- the precursors such as wood chips, wood fibers, or coarse shavings, are treated with a flame-retardant liquid before the precursor layer is formed from the precursors. This is done by spraying the precursors in mixers, gluing drums (coils), or blow lines. The precursors are then spread onto a belt to create at least one precursor layer. The precursor layer is then pressed into the wood-based panel.
- the EP3388213A2 discloses the preamble of claim 1
- the invention is based on the object of improving the production of flame-retardant wood-based panels.
- the invention solves the problem by a method for producing a wood-based panel with the steps according to claim 1.
- a wood-based panel which has a, in particular continuous, concentration gradient of flame retardant, wherein the flame retardant concentration decreases with increasing distance from a surface to a center of the wood-based panel. It is advantageous if the wood-based panel is flame-retardant according to the requirements standard DIN EN 13501-1:2010 and the test standard DIN EN 13823:2015.
- the wood-based panel is a wood-based panel of class B, in particular B -s1 or B -s1 d0, or C, in particular C-s1, C-s1 d0, or B fl , in particular B fl -s1 or B fl -s1 d0, or C fl , in particular C fl -s1, C fl -s1 D0, or in class B1, B2 or B3.
- the flame retardant content in the wood-based panel can often be adjusted with high process reliability. This reduces waste compared to state-of-the-art processes.
- Another advantage of the invention is that the consumption of flame retardants can generally be reduced.
- the spraying of the precursors as well as during subsequent transport of the sprayed precursors leading to the loss of flame retardant. Losses of more than 20% of flame retardant often occur.
- a steam crack is an area where the wood-based panel has cracked due to evaporating water.
- Increasing the binder content i.e., the binding agent and/or glue content of the precursor layer, can generally be omitted if flame retardants are added.
- Many binders such as polymeric diphenylmethane diisocyanate, react with some flame retardants. Therefore, in state-of-the-art processes, more binder must be added when flame retardants are used than when a wood-based panel is produced without flame retardants. This disadvantage is generally eliminated in the production process according to the invention.
- the press speed generally does not need to be reduced. Since the flame retardant is introduced in a liquid prior to pressing in the prior art, the moisture content of the precursor layer often increases. To prevent steam cracking, the press speed and/or the pressing temperature usually have to be reduced. This can be eliminated with a process according to the invention.
- the method according to the invention can also be carried out, at least in principle, independently of the time and place of production of the raw wood-based panel.
- This makes it possible to subsequently make already produced, non-flame-retardant raw wood-based panels flame-retardant.
- the flame retardant is applied to the already pressed raw wood-based panel. It is thus possible, and according to a preferred embodiment of the invention, provided, that the raw wood-based panel is stored and/or moved for a longer period of time after pressing, in particular at least one minute, in particular at least 10 minutes, before the flame-retardant-containing liquid is applied.
- the raw wood-based panels are stored in a cooling star turner.
- the liquid application device is arranged near the press.
- a distance between the liquid application device and the press is at most 100 m, or at most 50 m, in particular at most 30 m.
- a raw wood-based panel is understood to mean in particular a panel made of a wood-based material which can be processed into a wood-based panel by incorporating the flame retardant.
- a liquid film preferably forms on the side surface.
- the edge zone is understood to be an area of the raw wood-based panel that is, on the one hand, delimited by a side surface and, on the other hand, does not extend to the center of the panel.
- the feature that the liquid is sucked into the edge zone is understood in particular to mean that it is possible, but not necessary, for the liquid to be sucked exclusively into the edge zone.
- the raw wood-based panel is, for example, a medium-density fiberboard (MDF), a high-density fiberboard (HDF), a coarse particle board (OSB), a chipboard, a plywood board, a soft fiberboard, a hard fiberboard, a bent plywood board, a multiplex board, a blockboard, a slatted board, a glued wood board, low density fiberboard (LDF board) or an insulation board.
- MDF medium-density fiberboard
- HDF high-density fiberboard
- OSB coarse particle board
- chipboard a plywood board
- soft fiberboard a soft fiberboard
- a hard fiberboard a hard fiberboard
- a bent plywood board a multiplex board
- a blockboard a slatted board
- LDF board low density fiberboard
- the thickness of the wood-based panel is preferably at least 6 mm, in particular at least 10 mm, particularly preferably at least 15 mm, particularly preferably at least 20 mm.
- the thickness of the wood-based panel is preferably at most 50 mm, in particular at most 30 mm, in particular at most 28 mm, preferably at most 25 mm.
- the flame retardant-containing liquid contains a flame retardant.
- the liquid is preferably an aqueous liquid. It is advantageous if the flame retardant contains phosphorus.
- the flame retardant can comprise organic and/or inorganic phosphorus compounds, for example, phosphate, polyphosphate, phosphonate, and/or a guanidine salt. It is possible for the flame retardant to be based on melamine or melamine derivatives, aluminum hydroxide, or alkali metal sulfates. However, it is preferred that the boron content of the flame retardant be at most one percent by weight.
- the flame retardant preferably contains ammonium.
- the manufactured wood-based panel is flame-retardant according to DIN EN 13501-1:2010.
- the manufactured wood-based panel has the properties of a disclosed wood-based panel.
- the raw density of the raw wood-based panel and/or the wood-based panel is at least 550 kg/cubic meter, in particular at least 600 kg/cubic meter.
- the raw density of the raw wood-based panel and/or the wood-based panel is at most 1000 kg/cubic meter, in particular at most 800 kg/cubic meter.
- the raw density of the raw wood-based panel is below 350 kg/cubic meter, for example, below 300 kg/cubic meter. This is particularly the case if the raw wood-based panel is an insulation board.
- the application of the liquid containing flame retardant and/or the application of the negative pressure can be carried out both when the raw wood-based panel is moving and when it is stationary.
- the negative pressure is applied such that an internal concentration of flame retardant in an inner thickness quintile of a thickness extension from the first side surface to the second side surface of the wood-based panel is at most 0.8 times an external concentration in a first outermost thickness quintile extending to the first side surface.
- the internal concentration is at most 0.7 times, in particular 0.6 times, preferably 0.5 times, particularly preferably 0.4 times, in particular 0.3 times, particularly preferably 0.2 times, for example at most 0.1 times the external concentration.
- a cuboid with a base area measuring 5 cm by 5 cm is first cut from the wood-based panel.
- the base area runs parallel to the first side surface.
- slices are cut from both sides parallel to the side surface, each slice having a thickness 0.2 times the thickness of the wood-based panel.
- the mass of flame retardant is determined from the resulting sample and divided by the total mass of the sample. This yields the internal concentration.
- the external concentrations are determined by analyzing the material of a slice with a thickness of 0.2 times the thickness of the wood-based panel, with one side of the slice being the first side surface.
- the flame retardant concentration in at least one cover layer is at least 65% higher, preferably at least 50% higher, and in particular at least 100% higher, than the flame retardant concentration in a middle layer.
- the middle layer is arranged between the two cover layers.
- the cover layer is formed from a layer of precursors that was spread separately from another layer, from which the middle layer is formed during pressing.
- the liquid is applied in such a way that the edge zone of at least 80%, in particular at least 90%, of the side surface area of the wood-based panel contains flame retardant.
- the flame retardant is also applied outside the edge area of the wood-based panel.
- the edge area includes all points on the wood-based panel that are within 10 cm of the edge of the panel.
- the liquid can be applied by spraying, rinsing, spreading, rolling, pouring, or other means.
- spraying can be done using overpressure, forcing the liquid through a nozzle.
- spraying can be done by atomization.
- the liquid can be applied to a moving, particularly rotating or vibrating, body, so that droplets form.
- the concentration of flame retardant in the liquid corresponds to at least half, in particular at least 65%, of the solubility of the flame retardant.
- the flame retardant At the temperature at which the liquid comes into contact with the raw wood-based panel, the flame retardant has a solubility that can be measured, for example, in grams per liter. This solubility is the maximum mass of flame retardant that can be dissolved per unit volume of liquid.
- the concentration of the flame retardant in the liquid is at least half of this solubility. This means that only a small amount of liquid needs to be applied to the raw wood-based panel.
- the quotient of the actual concentration of the flame retardant according to DIN 1310 and the solubility is at least 0.5, in particular at least 0.65, preferably at least 0.75.
- a concentration of flame retardant in the liquid is at least 30 percent by weight, in particular at least 40 percent by weight, preferably at least 50 percent by weight.
- the liquid is preferably a solution, in particular an aqueous solution, or a suspension, in particular an aqueous one.
- the liquid preferably contains at least one dye.
- the dye is preferably selected such that the flame retardant content can be determined, particularly spatially resolved, from the color of a cross-section of the wood-based panel.
- the dye is a fluorescent dye, so the flame retardant content can be determined by irradiating the cross-section of the wood-based panel with excitation light and spatially measuring the intensity of the resulting fluorescent radiation. This allows for particularly simple quality control.
- the liquid temperature of the liquid when applied to the side surface is preferably at least 40°C, in particular at least 50°C, and particularly preferably at least 60°C. At high temperatures, the solubility of flame retardants generally increases. A higher temperature therefore results in less liquid being required to apply a given amount of flame retardant. It is advantageous if the temperature is below 100°C, in particular below 90°C.
- the surface temperature of the first side surface during application of the liquid is at least 30°C, in particular at least 40°C.
- the surface temperature is preferably at most 65°C, in particular at most 50°C. It is advantageous if the surface temperature is at most 20°C, in particular 10°C, lower than the liquid temperature.
- the surface temperature is at least as high as the liquid temperature. In this case, the flame retardant does not precipitate from the liquid, and the flame retardant can be absorbed into the edge zone.
- the area-specific application rate of liquid is preferably at least 0.3 kg/square meter and/or at most 5 kg/square meter.
- the area-specific application quantity of liquid which is measured, for example, in litres per square metre, is selected in such a way that the moisture content of a top layer of the wood-based panel after suction
- the moisture content of the liquid in the edge zone deviates by no more than 30% from the core moisture content.
- the raw wood-based panel loses water in the edge zone through evaporation. This creates a moisture gradient in the raw wood-based panel, which is undesirable.
- the liquid containing the flame retardant the moisture loss in the edge zone can be at least partially compensated. Any subsequent treatment that might otherwise be necessary, for example, in a climate chamber, can generally be eliminated.
- the negative pressure is at least 100 hPa, in particular at least 150 hPa, preferably at least 200 hPa, and particularly preferably at least 300 hPa. This means that the pressure deviates from the ambient pressure by at least 300 hPa. It is advantageous if the negative pressure is at least 400 hPa. For example, the pressure is at least 50 hPa and/or at most 700 hPa.
- the method comprises the steps: (a) after the liquid has been sucked into the edge zone of the first side surface, rotating the raw wood-based panel, (b) applying the liquid to the second side surface, and (c) applying a negative pressure to the first side surface so that the liquid is sucked into the edge zone of the second side surface of the raw wood-based panel, thus forming the wood-based panel.
- the treatment with the flame retardant-containing solution is carried out on both sides.
- the method comprises the steps of (a) spreading a first cover chip layer, (b) spreading at least one middle chip layer arranged thereon, (c) spreading a second cover chip layer arranged on the middle chip layer, and (d) pressing the layers to form the raw wood-based panel, which has a first cover layer formed from the first cover chip layer, a middle layer formed from the middle chip layer, and a second cover layer formed from the second cover chip layer.
- the method comprises the step (d1) applying the flame retardant-containing liquid with an area-specific application amount of liquid, which corresponds to at least 10 percent by weight of a surface-specific mass of the first covering layer.
- the process preferably comprises step (d2) applying the flame retardant-containing liquid with a surface-specific application rate of flame retardant corresponding to at least 10 percent by weight of the surface-specific mass of the cover layer. It has been found that, as a rule, a flame-resistant wood-based panel can be obtained in this way.
- first and/or second chipboard layers consist of coarse chips.
- at least one chipboard layer can consist of fine chips.
- the middle chip layer consists of coarse chips.
- the first top chip layer and/or the second top chip layer do not have to consist of coarse chips; they can also consist of other wood-containing precursors. The same applies to the middle chip layer.
- the coarse chips do not contain flame retardants or contain flame retardants in a concentration that is so small that the proportion of flame retardant that is introduced into the wood-based panel via the coarse chips corresponds to a maximum of 50 percent by weight, in particular a maximum of 30 percent by weight, preferably a maximum of 10 percent by weight, of the total flame retardant contained in the wood-based panel.
- an internal concentration of flame retardant in an inner thickness quintile of a thickness extension from the first side surface to the second side surface is preferably at most 0.8 times, in particular at most 0.6 times, particularly preferably at most half, in particular at most 0.4 times, preferably at most 0.3 times, and particularly preferably at most 0.1 times, of an external concentration in a first outermost thickness quintile extending to the first side surface.
- the internal concentration of flame retardant is significantly lower than the concentration of flame retardant in the edge zone adjacent to the side surface. It has been found that the flame retardant is particularly effective at this point.
- the second-decile concentration of flame retardant in the second thickness decile of the thickness extension is at least 0.1 times the first-decile concentration in the first outermost thickness decile.
- flame retardant is not only present in the outermost deciles, but also penetrates further into the interior of the raw wood-based panel.
- the wood-based panel is a particleboard, it is preferably a fire-resistant construction board. This particleboard is particularly designed for use in buildings.
- wood-based panel according to the invention is an HDF panel, it can be used, for example, as floor, wall or ceiling paneling.
- a wood-based panel in the form of an MDF board is suitable, for example, as a door leaf or as a furniture front.
- an insulating element for example a facade insulating element, which has at least one layer of a wood-based panel.
- Figure 1 schematically shows a wood-based panel manufacturing device 10, which has a press 12 in the form of a continuous belt press for pressing at least one pre-product layer 14, in this case three pre-product layers 14.i, into a raw wood-based panel 16.
- the at least one pre-product layer 14 is produced by a spreading device 18.
- the spreading device 18 comprises a first spreader 20.1 for spreading a first precursor layer 14.1 in the form of a first cover chip layer, a second spreader 20.2 for spreading a second precursor layer 14.2 in the form of a middle chip layer and a third spreader 20.3 for spreading a third precursor layer 14.3 in the form of a second cover chip layer.
- the resulting raw wood-based panel 16 After pressing by means of the press 12, the resulting raw wood-based panel 16 has a first cover layer 22.1, a middle layer 22.2 and a second cover layer 22.3.
- the press 12 is heated, for example, by means of a thermal fluid 24 flowing through heating tubes 26.1, 26.2, ...
- the heat of the thermal fluid 24 is transferred to a rotating press belt 28, which is pressed onto the pre-product layers 14.i by means of pressure rollers 30.1, 30.2, ...
- a liquid application device 32 is arranged, by means of which a liquid 34 containing flame retardant can be applied to a first side surface S1 of the raw wood-based panel 16.
- a suction device 36 is arranged behind the press 12 in the material flow direction M, by means of which liquid 34, which has been applied to the first side surface S1, is sucked into the raw wood-based panel 16.
- the liquid application device 32 comprises a liquid reservoir 38 and a pump 40, by means of which the liquid 34 is directed to at least one nozzle 41 under a liquid pressure p 34.
- the nozzle 41 generates a spray 42 that deposits on the first side surface S1.
- the nozzle 41 can be part of a nozzle bar 43 having three or more nozzles.
- the liquid application device 32 may have a temperature control device 43 which keeps the liquid 34 at a predetermined temperature T 34 .
- FIG. 2 shows an enlarged view of the suction device 36, which has a vacuum table 37 with a circumferential seal 44, by means of which the second side surface S2 is sealed against a suction chamber 46.
- the suction chamber 46 is connected to a vacuum pump 52 via a vacuum line 49.
- the suction chamber is ventilated, the raw wood-based panel 16 is turned over, the pressure p 46 is again applied to the suction chamber, and liquid 34 is applied to the second side surface.
- the suction chamber is ventilated again.
- the liquid application device 32 may alternatively or in addition to the nozzle 41, for example, comprise an application roller 52 or another device for applying the liquid 34 to the first side surface S1.
- Figure 3a shows schematically a cross section through a wood-based panel 54, which has a first edge surface K1 and a second edge surface K2.
- FIG. 3b The graph shows the concentration c F,54 of flame retardant in the wood-based panel 54 as a function of the distance z from the nearest side surface. It can be seen that the concentration is greatest at the surface. With increasing distance z from the first side surface S1 of the wood-based panel 54, the concentration decreases towards the center of the wood-based panel 54.
- the wood-based panel 54 has an internal flame retardant concentration c F,Q3 .
- the wood-based panel 54 has a first external flame retardant concentration c F,Q1 .
- the wood-based panel 54 has a second external flame retardant concentration c F,Q5 .
- Figure 3c shows a subdivision into deciles. It can be seen that a second-decile concentration c F,D2 of flame retardant in the second thickness decile of the thickness extension, which lies adjacent to the first, outermost thickness decile in the direction of a center of the thickness extension, is at least 0.1 times a first-decile concentration c F,D1 in the first outermost thickness decile.
- An unsanded raw wood-based panel 16 in the form of an OSB board with a thickness d of d 20 mm was placed on the vacuum table 37.
- the raw wood-based panel 16 which had been produced with one percent more PMDI binder (PMDI: polymeric diphenylmethane diisocyanate) in the cover layers 22.1, 22.3 compared to a non-flame-retardant wood-based panel, was sprayed with a solution of a flame retardant Ecoaphos MK 68, 60 wt% from Ecoatech in an amount of 0.49 kg/ m2 using a nozzle bar.
- PMDI polymeric diphenylmethane diisocyanate
- the raw wood-based panel 16 was rotated, and the process was repeated.
- the raw wood-based panel 16 (base area: DIN A4, sample 1) was then created from the panel, and this panel was tested against a conventionally produced flame-resistant OSB board.
- the conventionally produced flame-resistant OSB board had a comparable amount of the aforementioned flame retardant in the surface layer and had been conditioned prior to testing (humidity: approximately 9%).
- the samples were exposed to flames for different lengths of time using a gas burner positioned at a defined distance from the surface. After the flame exposure time, it was noted whether burning/continued burning was observed, and the duration of the continued burning was determined.
- An unsanded raw wood-based panel 16 in the form of an OSB board with a thickness d 20 mm (raw density approx. 650 kg/m 3 ) was placed on the vacuum table 37, which was provided with the circumferential seal 44.
- the liquid was applied in an amount corresponding to 15 wt% based on the top layer strands (top layer thickness approximately 3 mm per side).
- the conventionally produced OSB board had a comparable amount of the above-mentioned flame retardant in the top layer and had been air-conditioned before testing (humidity: approx. 9%).
- the wood-based panels produced according to the inventive method behave just as well as the reference panel. Even after 15 minutes of flame exposure, no sample continued to burn after the burner was turned off. Subsequent testing showed that the wood-based panels produced according to the invention still possessed significantly higher strength after the test. In the reference plate, individual charred strands could easily be mechanically removed from the structure, which was only possible with greater force in the case of the two wood-based panels produced according to the invention.
- An unsanded raw wood-based panel 16 in the form of an HDF board with a thickness d 8 mm (raw density approx. 850 kg/m 3 ) was placed on the vacuum table 37, which was provided with the circumferential seal 44.
- the binder content of this panel was also increased (2% more than the standard).
- a quantity of flame retardant was introduced into the wood-based panel, amounting to 15 percent by weight based on the top layer (thickness of the top layer approximately 1.2 mm per side).
- the conventionally produced wood-based panel had a comparable amount of the above-mentioned flame retardant in the panel and had been air-conditioned before testing (humidity: approx. 9%).
- the samples were tested for flammability in the same way as the OSB.
- the results for flammability and strength after the fire test were comparable to those for the OSB.
- the samples were tested in the same way as a conventionally manufactured MDF board.
- the MDF board produced according to the invention achieved or exceeded the flammability and strength results compared to the conventionally manufactured MDF board.
- the samples were tested in the same way as a conventionally manufactured particleboard.
- the particleboard produced according to the invention achieved or exceeded the flammability and strength results compared to the conventionally manufactured particleboard.
- the samples were tested in the same way as a conventionally manufactured insulation board.
- the insulation board produced according to the invention achieved or exceeded the flammability and strength results of the conventionally manufactured insulation board.
- Wood-based panel manufacturing device c F,D1 First decile concentration c F,D2 Second decile concentration 12 press c F,Q1 first external concentration 14 Pre-product position c F,Q3 Internal concentration s14.1 first top layer of chipboard c F,Q5 second external concentration 14.2 Middle chip layer d thickness 14.3 second top layer of chipboard D Fat decile 16 Raw wood-based panel D1 first extreme fat decile 18 Spreading device D10 second extreme fat decile 20 Spreader i Running index of the intermediate product layers 22.1 first top layer j Running index of the supports 22.2 middle class K edge surface 22.3 second top layer M Material flow direction 24 Thermofluid S1 first side surface 26 heating pipe S2 second side surface 28 Press belt Q Thickness quintile 30 pressure roller Q1 first outermost thickness quintile 32 Liquid application device Q3 Inner thickness quintile 34 liquid Q5 second outermost thickness quintile 36 suction device 37 Vacuum table t suction Suction time 38 liquid reservoir T temperature 40 pump z Distance from the surface of the wood-based panel
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Holzwerkstoffplatte. Offenbart wird zudem eine Holzwerkstoffplatten-Herstellvorrichtung mit (a) einer Presse, insbesondere einer Bandpresse, zum Pressen zumindest einer Vorproduktlage zu einer Roh-Holzwerkstoffplatte, (b) einer Flüssigkeits-Aufbringvorrichtung zum Aufbringen einer Flüssigkeit auf die Roh-Holzwerkstoffplatte und (c) einer Saugvorrichtung, die ausgebildet ist zum Anlegen eines Unterdrucks an eine Seitenfläche der Roh-Holzwerkstoffplatte.
- Derartige Verfahren und Holzwerkstoffplatten-Herstellvorrichtungen sind bekannt und dienen dem Herstellen von Holzwerkstoffplatten. Um nachwachsende Rohstoffe wie Holz als Baustoffe einsetzen zu können, wird häufig gefordert, dass diese schwer entflammbar sind.
- Die Herstellung schwer entflammbarer Holzwerkstoffplatten ist seit mehreren Jahrzehnten bekannt. Dabei werden die Vorprodukte, beispielsweise Holzspäne, Holzfasern oder Grobspäne, vor dem Herstellen der Vorproduktlage aus den Vorprodukten mit einer flammschutzmittelhaltigen Flüssigkeit behandelt. Das erfolgt durch Besprühen der Vorprodukte in Mischern, Beleimtrommeln (Coils) oder Blow-Lines. Danach werden dann die Vorprodukte auf ein Band gestreut, sodass die zumindest eine Vorproduktlage entsteht. Danach wird die Vorproduktlage zur Holzwerkstoffplatte verpresst.
- Nachteilig an diesem Vorgehen ist, dass es zu vergleichsweise viel Ausschuss kommt, da der Gehalt an Flammschutzmittel in der Holzwerkstoffplatte insbesondere zu Beginn der Produktion häufig nicht hoch genug ist.
- Die
EP 3388213A2 offenbart den Oberbegriff von Anspruch 1 - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dass Herstellen von schwerentflammbaren Holzwerkstoffplatten zu verbessern.
- Die Erfindung löst das Problem durch ein Verfahren zum Herstellen einer Holzwerkstoffplatte mit den Schritten gemäß Anspruch 1.
- Offenbart wird zudem eine gattungsgemäße Holzwerkstoffplatten-Herstellvorrichtung, bei der die Flüssigkeit ein Flammschutzmittel enthält und bei der die Saugvorrichtung ausgebildet ist zum automatischen Anlegen des Unterdrucks für eine solche Saugzeit, dass die flammschutzmittelhaltige Flüssigkeit in eine Randzone der Roh-Holzwerkstoffplatte gesaugt, nicht aber durch die Roh-Holzwerkstoffplatte hindurchgesaugt wird.
- Offenbart wird zudem eine Holzwerkstoffplatte, die einen, insbesondere kontinuierlich verlaufenden, Konzentrationsgradienten an Flammschutzmittel aufweist, wobei die Flammschutzmittel-Konzentration mit zunehmendem Abstand von einer Oberfläche bis zu einer Mitte der Holzwerkstoffplatte abnimmt. Günstig ist es, wenn die Holzwerkstoffplatte schwer entflammbar ist nach Anforderungsnorm DIN EN 13501-1:2010 und Prüfnorm DIN EN 13823:2015. Besonders günstig ist es, wenn die Holzwerkstoffplatte eine Holzwerkstoffplatte der Klasse B, insbesondere B -s1 oder B -s1 d0, oder C, insbesondere C-s1, C-s1 d0, oder Bfl, insbesondere Bfl -s1 oder Bfl - s1 d0, oder Cfl, insbesondere Cfl-s1, Cfl-s1 D0, oder in der Klasse B1, B2 oder B3 ist.
- Durch das Einbringen des Flammschutzmittels mittels der flammschutzmittelhaltigen Flüssigkeit nach dem Verpressen kann der Gehalt an Flammschutzmittel in der Holzwerkstoffplatte oft mit hoher Prozesssicherheit eingestellt werden. Das vermindert den Ausschuss im Vergleich zu Verfahren nach dem Stand der Technik.
- Vorteilhaft an der Erfindung ist zudem, dass der Verbrauch an Flammschutzmittel in der Regel vermindert werden kann. Bei der bekannten Art der Herstellung schwer entflammbarer Holzwerkstoffplatten kommt es beim Besprühen der Vorprodukte sowie beim späteren Transport der besprühten Vorprodukte zum Verlust von Flammschutzmittel. Es kommt häufig zu Verlusten von mehr als 20 % an Flammschutzmittel.
- Dies gilt insbesondere für Holzwerkstoffplatten, die nicht aus definierten Deck- und Mittelschichten bestehen und die auch separat hergestellt werden. Dort muss das gesamte Holzmaterial, das zur Herstellung der Platte eingesetzt wird, mit Flammschutzmittel behandelt werden. Da die Deckschichten üblicherweise nur 30 bis 40% der Holzwerkstoffplatte ausmachen, werden 60 bis 70% Flammschutzmittel verschwendet. Dies gilt insbesondere für MDF- und HDF-Platten.
- Vorteilhaft ist auch, dass das Einbringen des Flammschutzmittels in der Regel nicht zu einer Erhöhung des Feuchtegehalts der zerkleinerten Vorprodukte führt. Ein hoher Feuchtegehalt kann in der Presse zu sogenannten Dampfspaltern führen, was unerwünscht ist. Ein Dampfspalter ist ein Bereich, in dem die Holzwerkstoffplatte durch verdampfendes Wasser geplatzt ist.
- Auch kann in der Regel auf das Erhöhen des Binderanteils, also des Bindemittel- und/oder Leimanteils an der Vorproduktlage, verzichtet werden, wenn Flammschutzmittel eingebracht wird. Viele Binder, beispielsweise polymeres Diphenylmethandiisocyanat, reagieren mit manchen Flammschutzmitteln. Bei Verfahren nach dem Stand der Technik muss daher auch mehr Binder zugegeben werden, wenn Flammschutzmittel verwendet wird, als wenn eine Holzwerkstoffplatte ohne Flammschutzmittel hergestellt wird. Dieser Nachteil entfällt in der Regel beim erfindungsgemäßen Herstellen.
- Günstig ist zudem, dass - anders als bei Verfahren nach dem Stand der Technik - eine Pressengeschwindigkeit in der Regel nicht reduziert werden muss. Da beim Stand der Technik das Flammschutzmittel in einer Flüssigkeit vor dem Verpressen eingebracht wird, steigt häufig der Feuchtegehalt der Vorproduktlage. Um Dampfspalter zu verhindern, muss in der Regel die Pressengeschwindigkeit und/oder die Presstemperatur reduziert werden. Das kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren entfallen.
- Das erfindungsgemäße Verfahren ist zudem zumindest grundsätzlich von dem Zeitpunkt und dem Ort der Herstellung der Roh-Holzwerkstoffplatte unabhängig durchführbar. So ist es möglich, bereits produzierte, nicht schwerentflammbare Roh-Holzwerkstoffplatten, nachträglich schwerentflammbar zu machen. Insbesondere wird das Flammschutzmittel auf die bereits verpresste Roh-Holzwerkstoffplatte aufgebracht. So ist es möglich und gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Roh-Holzwerkstoffplatte nach dem Pressen für längere Zeit, insbesondere zumindest eine Minute, insbesondere zumindest 10 Minuten, gelagert und/oder bewegt wird, bevor die flammschutzmittelhaltige Flüssigkeit aufgebracht wird. Beispielsweise werden die Roh-Holzwerkstoffplatten in einem Kühlsternwender gelagert Das erlaubt eine flexible Produktion von schwerentflammbaren Holzwerkstoffplatten, insbesondere auch in geringen Mengen. Es ist aber auch möglich und von der Erfindung umfasst, dass die Flüssigkeits-Aufbringvorrichtung in der Nähe der Presse angeordnet ist. Vorzugsweise beträgt ein Abstand zwischen der Flüssigkeits-Aufbringvorrichtung und der Presse höchstens 100 m, bzw. höchstens 50 m, insbesondere höchstens 30 m.
- Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter einer Roh-Holzwerkstoffplatte insbesondere eine Platte aus einem Holzwerkstoff verstanden, die durch Einbringen des Flammschutzmittels zu einer Holzwerkstoffplatte verarbeitet werden kann.
- Unter dem Aufbringen der Flüssigkeit wird insbesondere verstanden, dass die Flüssigkeit in Kontakt mit der ersten Seitenfläche gebracht wird. Dabei bildet sich vorzugsweise ein Flüssigkeitsfilm auf der Seitenfläche.
- Unter der Randzone wird ein Bereich der Roh-Holzwerkstoffplatte verstanden, der einerseits durch eine Seitenfläche begrenzt ist und sich andererseits nicht bis zur Mitte der Holzwerkstoffplatte erstreckt. Unter dem Merkmal, dass die Flüssigkeit in die Randzone gesaugt wird, ist insbesondere zu verstehen, dass es möglich, nicht aber notwendig ist, dass die Flüssigkeit ausschließlich in die Randzone gesaugt wird.
- Bei der Roh-Holzwerkstoffplatte handelt es sich beispielsweise um eine mitteldichte Faserplatte (MDF-Platte), eine hochdichte Faserplatte (HDF-Platte), eine Grobspanplatte (OSB-Platte), eine Spanplatte, eine Sperrholzplatte, eine Weichfaserplatte, eine Hartfaserplatte, Biegesperrholzplatte, eine Multiplexplatte, eine Tischlerplatte, eine Stäbchenplatte, eine Leimholzplatte, Faserplatte mit niedriger Rohdichte (LDF-Platte) oder eine Dämmplatte.
- Eine Dicke der Holzwerkstoffplatte beträgt vorzugsweise zumindest 6 mm, insbesondere zumindest 10 mm, besonders bevorzugt zumindest 15 mm, besonders bevorzugt zumindest 20 mm. Alternativ oder zusätzlich beträgt Dicke der Holzwerkstoffplatte vorzugsweise höchstens 50 mm, insbesondere höchstens 30 mm, insbesondere höchstens 28 mm, vorzugsweise höchstens 25 mm.
- Die flammschutzmittelhaltige Flüssigkeit enthält ein Flammschutzmittel. Vorzugsweise ist die Flüssigkeit eine wässrige Flüssigkeit. Günstig ist es, wenn das Flammschutzmittel phosphorhaltig ist. Das Flammschutzmittel kann organische und/oder anorganische Phosphorverbindungen aufweisen, beispielsweise Phosphat, Polyphosphat, Phosphonat und/oder ein Guanidinsalz. Es ist möglich, dass das Flammschutzmittel auf Basis von Melamin oder Melaminderivaten, Aluminiumhydroxid oder Alkalisulfaten ist. Bevorzugt ist jedoch, dass der Borgehalt des Flammschutzmittels höchstens ein Gewichtsprozent beträgt. Vorzugsweise ist das Flammschutzmittel ammoniumhaltig.
- Vorzugsweise ist die hergestellte Holzwerkstoffplatte schwer entflammbar nach DIN EN 13501-1:2010. Insbesondere hat die hergestellte Holzwerkstoffplatte die Eigenschaften einer offenbarten Holzwerkstoffplatte.
- Günstig ist es, wenn eine Rohdichte der Roh-Holzwerkstoffplatte und/oder der Holzwerkstoffplatte zumindest 550 kg/Kubikmeter, insbesondere zumindest 600 kg/Kubikmeter beträgt. Vorzugsweise beträgt die Rohdichte der Roh-Holzwerkstoffplatte und/oder der Holzwerkstoffplatte höchstens eine 1000 kg/Kubikmeter, insbesondere höchstens 800 kg/Kubikmeter. Es kann aber auch günstig sein, wenn die Rohdichte der Roh-Holzwerkstoffplatten unter 350 kg/Kubikmeter liegt, beispielsweise unter 300 kg/Kubikmeter. Das ist insbesondere dann der Fall, wenn die Roh-Holzwerkstoffplatte eine Dämmstoffplatte ist.
- Das Aufbringen der flammschutzmittelhaltigen Flüssigkeit und/oder das Anlegen des Unterdrucks können jeweils sowohl bei sich bewegender als auch bei ruhender Roh-Holzwerkstoffplatte erfolgen.
- Vorzugsweise wird der Unterdruck so angelegt, dass eine Innen-Konzentration an Flammschutzmittel in einem inneren Dicken-Quintil einer Dickenausdehnung von der ersten Seitenfläche zur zweiten Seitenfläche der Holzwerkstoffplatte höchstens das 0,8-fache einer Außen-Konzentration in einem ersten äußersten Dicken-Quintil, das sich bis zur ersten Seitenfläche erstreckt, beträgt. Günstig ist es, wenn die Innen-Konzentration höchstens das 0,7-fache, insbesondere das 0,6-fache, vorzugsweise das 0,5-fache, besonders bevorzugt das 0,4-fache, insbesondere das 0,3 -fache, besonders bevorzugt das 0,2-fache, beispielsweise höchstens das 0,1-fache der Außen-Konzentration beträgt.
- Zum Bestimmen der Innen-Konzentration an Flammschutzmittel wird zunächst ein Quader, dessen Grundfläche die Abmessungen 5 cm mal 5 cm hat, aus der Holzwerkstoffplatte herausgeschnitten. Die Grundfläche verläuft parallel zur ersten Seitenfläche. Nachfolgend werden beidseitig jeweils Scheiben parallel zur Seitenfläche abgeschnitten, deren Dicke jeweils das 0,2-fache der Dicke der Holzwerkstoffplatte beträgt. An der so erhaltenen Probe wird die Masse an Flammschutzmittel bestimmt und durch die Gesamtmasse der Probe geteilt. Das ergibt die Innen-Konzentration.
- Die Außen-Konzentrationen ergibt sich durch Analyse des Materials einer Scheibe der Dicke des 0,2-fachen der Dicke der Holzwerkstoffplatte, wobei eine Seite der Scheibe die erste Seitenfläche ist.
- Wenn die Holzwerkstoffplatte eine Grobspanplatte (OSB-Platte) ist, ist die Konzentration an Flammschutzmittel in zumindest einer Deckschicht zumindest 65% höher, vorzugsweise zumindest 50% höher, insbesondere zumindest 100% höher, als die Konzentration an Flammschutzmittel in einer Mittelschicht. Die Mittelschicht ist zwischen den beiden Deckschichten angeordnet. Die Deckschicht entsteht aus einer Lage an Vorprodukten, die getrennt von einer anderen Lage gestreut wurde, aus der beim Verpressen die Mittelschicht entsteht.
- Günstig ist es, wenn das Aufbringen der Flüssigkeit so erfolgt, dass die Randzone von zumindest 80%, insbesondere zumindest 90%, eines Seitenflächen-Flächeninhalts der Holzwerkstoffplatte Flammschutzmittel enthält. Hierunter ist in anderen Worten zu verstehen, dass höchstens 10% der Holzwerkstoffplatte in ihrer Randzone kein Flammschutzmittel enthält. Das vermindert die Menge an Werkstoffplatte, die verworfen werden muss, da sie nicht hinreichend viel Flammschutzmittel enthält.
- Insbesondere wird das Flammschutzmittel auch außerhalb des Randbereichs der Holzwerkstoffplatte eingebracht. Der Randbereich umfasst alle Punkte der Holzwerkstoffplatte, deren Abstand zur Kante der Holzwerkstoffplatte höchstens 10 cm beträgt.
- Das Aufbringen der Flüssigkeit kann ein Aufsprühen, Aufspülen, Aufstreichen, Aufrollen, Aufgießen oder sonstiges Auftragen sein. Das Aufsprühen kann beispielsweise mittels Überdruck erfolgen, wobei die Flüssigkeit durch eine Düse gepresst wird. Alternativ kann das Aufsprühen durch Zerstäuben erfolgen. Insbesondere kann die Flüssigkeit auf einen sich bewegenden, insbesondere rotierenden oder vibrierenden, Körper aufgebracht werden, sodass sich Tröpfchen bilden.
- Günstig ist es, wenn eine Konzentration an Flammschutzmittel in der Flüssigkeit zumindest der Hälfte, insbesondere zumindest 65 %, der Löslichkeit des Flammschutzmittels entspricht. Bei der Temperatur, mit der die Flüssigkeit auf die Roh-Holzwerkstoffplatte auftrifft, hat das Flammschutzmittel eine Löslichkeit, die beispielsweise in Gramm pro Liter gemessen werden kann. Diese Löslichkeit ist die maximale Masse an Flammschutzmittel, die pro Volumeneinheit an Flüssigkeit in Lösung sein kann. Die Konzentration des Flammschutzmittels in der Flüssigkeit beträgt zumindest die Hälfte dieser Löslichkeit. Das führt dazu, dass nur wenig Flüssigkeit auf die Roh-Holzwerkstoffplatte aufgebracht werden muss. In anderen Worten beträgt der Quotient aus Ist-Konzentration nach DIN 1310 des Flammschutzmittels und Löslichkeit zumindest 0,5, insbesondere zumindest 0,65, vorzugsweise zumindest 0,75.
- Vorzugsweise beträgt eine Konzentration an Flammschutzmittel in der Flüssigkeit zumindest 30 Gewichtsprozent, insbesondere zumindest 40 Gewichtsprozent, vorzugsweise zumindest 50 Gewichtsprozent, beträgt.
- Bei der Flüssigkeit handelt es sich vorzugsweise um eine, insbesondere wässrige, Lösung oder eine, insbesondere wässrige Suspension.
- Vorzugsweise enthält die Flüssigkeit zumindest einen Farbstoff. Der Farbstoff ist vorzugsweise so gewählt, dass aus der Farbe eines Querschnitts der Holzwerkstoffplatte ein Flammschutzmittelgehalt, insbesondere ortsaufgelöst, bestimmbar ist.
- Beispielsweise handelt es sich bei dem Farbstoff um einen fluoreszierenden Farbstoff, sodass der Flammschutzmittelgehalt durch Bestrahlen des Querschnitts der Holzwerkstoffplatte mit Anregungslicht und durch ortsaufgelöstes Messen einer Intensität der resultierenden Fluoreszenzstrahlung auf den Gehalt an Flammschutzmittel geschlossen werden kann. Das erlaubt eine besonders einfache Qualitätskontrolle.
- Vorzugsweise beträgt die Flüssigkeits-Temperatur der Flüssigkeit beim Auftragen auf die Seitenfläche zumindest 40°C, insbesondere zumindest 50°C, besonders bevorzugt zumindest 60°C. Bei hohen Temperaturen steigt in der Regel die Löslichkeit von Flammschutzmitteln. Eine höhere Temperatur führt daher dazu, dass zum Aufbringen einer vorgegebenen Menge an Flammschutzmittel weniger Flüssigkeit notwendig ist. Günstig ist es, wenn die Temperatur kleiner ist als 100°C, insbesondere kleiner als 90°C.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beträgt eine Oberflächen-Temperatur der ersten Seitenfläche beim Auftragen der Flüssigkeit zumindest 30°C, insbesondere zumindest 40°C. Alternativ oder zusätzlich beträgt die Oberflächen-Temperatur vorzugsweise höchstens 65°C, insbesondere höchstens 50°C. Günstig ist es, wenn die Oberflächen-Temperatur höchstens um 20 °C, insbesondere 10 °C, kleiner ist als die Flüssigkeits-Temperatur. Vorzugsweise ist die Oberflächen-Temperatur zumindest so groß wie die Flüssigkeits-Temperatur. In diesem Fall kommt es nicht zu einem Ausfallen des Flammschutzmittels aus der Flüssigkeit und das Flammschutzmittel kann in die Randzone eingesaugt werden.
- Eine flächenspezifische Aufbringmenge an Flüssigkeit beträgt vorzugsweise zumindest 0,3 kg/Quadratmeter und/oder höchstens 5 kg/Quadratmeter.
- Günstig ist es, wenn die flächenspezifische Aufbringmenge an Flüssigkeit, die beispielsweise in Liter pro Quadratmeter gemessen wird, so gewählt wird, dass eine Deckschichtfeuchte einer Deckschicht der Holzwerkstoffplatte nach dem Einsaugen der Flüssigkeit in die Randzone um höchstens 30% von der Kernfeuchte abweicht. Beim Verpressen der zumindest einen Vorproduktlage zur Roh-Holzwerkstoffplatte verliert die Roh-Holzwerkstoffplatte in der Randzone Wasser durch Verdampfen. Es kommt dadurch zu einem Feuchtegradienten in der Roh-Holzwerkstoffplatte, was unerwünscht ist. Durch das Aufbringen der flammschutzmittelhaltigen Flüssigkeit kann der Feuchteverlust in der Randzone zumindest teilweise wieder ausgeglichen werden. Eine ansonsten etwaig notwendige Nachbehandlung, beispielsweise in einer Klimakammer, kann dadurch in der Regel entfallen.
- Vorzugsweise beträgt der Unterdruck zumindest 100 hPa, insbesondere zumindest 150 hPa, vorzugsweise zumindest 200 hPa, besonders bevorzugt zumindest 300 hPa. Hierunter ist zu verstehen, dass der Druck um zumindest 300 hPa vom Umgebungsdruck abweicht. Günstig ist es, wenn der Unterdruck zumindest 400 hPa beträgt. Beispielsweise beträgt der Druck zumindest 50 hPa und/oder höchstens 700 hPa.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte: (a) nach dem Einsaugen der Flüssigkeit in die Randzone der ersten Seitenfläche Drehen der Roh-Holzwerkstoffplatte, (b) Aufbringen der Flüssigkeit auf die zweite Seitenfläche und (c) Anlegen eines Unterdrucks an die erste Seitenfläche, sodass die Flüssigkeit in die Randzone der zweiten Seitenfläche der Roh-Holzwerkstoffplatte gesaugt wird, sodass die Holzwerkstoffplatte entsteht. In anderen Worten wird die Behandlung mit der flammschutzmittelhaltigen Lösung von beiden Seiten durchgeführt.
- Günstig ist es, wenn das Verfahren die Schritte (a) Streuen einer ersten Deck-Spanschicht, (b) Streuen zumindest einer darauf angeordneten Mittel-Spanschicht, (c) Streuen einer auf der Mittel-Spanschicht angeordneten zweiten Deck-Spanschicht, und (d) Verpressen der Schichten zur Roh-Holzwerkstoffplatte, die eine erste Deckschicht, die aus der ersten Deck-Spanschicht entstanden ist, eine Mittelschicht, die aus der Mittel-Spanschicht entstanden ist, und eine zweite Deckschicht, die aus der zweiten Deck-Spanschicht entstanden ist, aufweist.
- Vorzugsweise umfasst das Verfahren den Schritt (d1) Aufbringen der flammschutzmittelhaltigen Flüssigkeit mit einer flächenspezifischen Aufbringmenge an Flüssigkeit, die zumindest 10 Gewichtsprozent einer flächenspezifischen Masse der ersten Deckschicht entspricht.
- Alternativ oder zusätzlich umfasst das Verfahren vorzugsweise den Schritt (d2) Aufbringen der flammschutzmittelhaltigen Flüssigkeit mit einer flächenspezifischen Aufbringmenge an Flammschutzmittel, die zumindest 10 Gewichtsprozent der flächenspezifischen Masse der Deckschicht entspricht. Es hat sich herausgestellt, dass so in der Regel eine schwerentflammbare Holzwerkstoffplatte erhalten werden kann.
- Günstig ist es, wenn die erste Deck-Spanschicht und/oder die zweite Deck-Spanschicht aus Grobspänen besteht. Alternativ oder zusätzlich kann zumindest eine Deck-Spanschicht aus Feinspänen bestehen.
- Alternativ oder zusätzlich besteht die Mittel-Spanschicht aus Grobspänen. Die erste Deck-Spanschicht und/oder die zweite Deck-Spanschicht müssen aber nicht aus Grobspänen bestehen, sie kann auch aus anderen holzhaltigen Vorprodukten bestehen. Das gleiche gilt für die Mittel-Spanschicht.
- Vorzugsweise sind die Grobspäne nicht flammschutzmittelhaltig oder enthalten Flammschutzmittel in einer Konzentration, die so klein ist, dass der Anteil des Flammschutzmittels, das über die Grobspäne in die Holzwerkstoffplatte eingebracht wird, höchstens 50 Gewichtsprozent, insbesondere höchstens 30 Gewichtsprozent, vorzugsweise höchstens 10 Gewichtsprozent, des gesamten in der Holzwerkstoffplatte enthaltenen Flammschutzmittels entspricht.
- Bei einer Holzwerkstoffplatte beträgt eine Innen-Konzentration an Flammschutzmittel in einem inneren Dicken-Quintil einer Dickenausdehnung von der ersten Seitenfläche zur zweiten Seitenfläche vorzugsweise höchstens das 0,8-fache, insbesondere höchstens das 0,6-fache, besonders bevorzugt höchstens die Hälfte, insbesondere höchstens das 0,4 -fache, vorzugsweise höchstens das 0,3-fache und besonders bevorzugt höchstens das 0,1-fache, einer Außen-Konzentration in einem ersten äußersten Dicken-Quintil, das sich bis zur ersten Seitenfläche erstreckt. In anderen Worten ist die Innen-Konzentration an Flammschutzmittel deutlich kleiner als die Konzentration an Flammschutzmittel in der Randzone, die zur Seitenfläche benachbart ist. Es hat sich herausgestellt, dass das Flammschutzmittel an dieser Stelle besonders effektiv wirkt.
- Günstig ist es, wenn eine Zweitdezil-Konzentration an Flammschutzmittel im zweiten Dicken-Dezil der Dickenausdehnung zumindest das 0,1-fache einer Erstdezil-Konzentration im ersten äußersten Dicken-Dezil beträgt. In anderen Worten befindet sich nicht nur in den äußersten Dezilen Flammschutzmittel, sondern es wird auch Flammschutzmittel weiter in das Innere der Roh-Holzwerkstoffplatte eingebracht.
- Ist die Holzwerkstoffplatte eine Grobspanplatte, handelt es sich vorzugsweise um eine brandgeschützte Bauplatte. Insbesondere ist diese Grobspanplatte zum Verbauen in Gebäuden ausgebildet.
- Ist die erfindungsgemäße Holzwerkstoffplatte eine HDF-Platte, kann sie beispielsweise als Boden-, Wand- oder Deckenverkleidungen eingesetzt werden.
- Eine Holzwerkstoffplatte in Form einer MDF-Platte ist beispielsweise als Türblatt oder als Möbelfront geeignet.
- Offenbart wird zudem ein Dämmelement, beispielsweise ein Fassaden-Dämmelement, das zumindest eine Lage aus einer Holzwerkstoffplatte hat.
- Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt
- Figur 1
- eine schematische Ansicht einer Holzwerkstoffplatten-Herstellvorrichtung zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Holzwerkstoffplatte,
- Figur 2
- eine schematische Querschnittsansicht einer Saugvorrichtung der Holzwerkstoffplatten-Herstellvorrichtung gemäß
Figur 1 und - Figur 3
- in den Teilfiguren a, b und c jeweils schematische Querschnitts durch eine Holzwerkstoffplatte, die erfindungsgemäß hergestellt wurde.
-
Figur 1 zeigt schematisch eine Holzwerkstoffplatten-Herstellvorrichtung 10, die eine Presse 12 in Form einer kontinuierlichen Bandpresse zum Verpressen von zumindest einer Vorproduktlage 14, im vorliegenden Fall von drei Vorproduktlagen 14.i zu einer Roh-Holzwerkstoffplatte 16 aufweist. Die zumindest eine Vorproduktlage 14 wird durch eine Streuvorrichtung 18 erzeugt. - Im vorliegenden Fall umfasst die Streuvorrichtung 18 einen ersten Streuer 20.1 zum Streuen einer ersten Vorproduktlage 14.1 in Form einer ersten Deck-Spanschicht, einen zweiten Streuer 20.2 zum Streuen einer zweiten Vorproduktlage 14.2 in Form einer Mittel-Spanschicht und einen dritten Streuer 20.3 zum Streuen einer dritten Vorproduktlage 14.3 in Form einer zweiten Deck-Spanschicht.
- Nach dem Verpressen mittels der Presse 12 hat die entstandene Roh-Holzwerkstoffplatte 16 eine erste Deckschicht 22.1, eine Mittelschicht 22.2 und eine zweite Deckschicht 22.3.
- Die Presse 12 wird beispielsweise mittels eines Thermofluids 24 beheizt, das in Heizrohren 26.1, 26.2, ... strömt. Die Wärme des Thermofluids 24 wird auf ein umlaufendes Pressband 28 übertragen, das mittels Druckrollen 30.1, 30.2,... auf die Vorproduktlagen 14.i gedrückt wird.
- In einer Materialflussrichtung M hinter der Presse 12 ist eine Flüssigkeits-Aufbringvorrichtung 32 angeordnet, mittels der eine flammschutzmittelhaltige Flüssigkeit 34 auf eine erste Seitenfläche S1 der Roh-Holzwerkstoffe Platte 16 aufgebracht werden kann.
- Zudem ist in Materialflussrichtung M hinter der Presse 12 eine Saugvorrichtung 36 angeordnet, mittels der Flüssigkeit 34, die auf die erste Seitenfläche S1 aufgebracht wurde, in die Roh-Holzwerkstoffplatte 16 hineingesaugt wird.
- Die Flüssigkeits-Aufbringvorrichtung 32 umfasst ein Flüssigkeitsreservoir 38 sowie eine Pumpe 40, mittels der die Flüssigkeit 34 unter einem Flüssigkeitsdruck p34 zu zumindest einer Düse 41 geleitet wird. Die Düse 41 erzeugt einen Sprühnebel 42, der sich auf der ersten Seitenfläche S1 absetzt. Die Düse 41 kann Teil einer Düsenleiste 43 sein, die drei oder mehr Düsen aufweist.
- Die Flüssigkeits-Aufbringvorrichtung 32 kann eine Temperiervorrichtung 43 aufweisen, die die Flüssigkeit 34 auf einer vorgegebenen Temperatur T34 hält.
-
Figur 2 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Saugvorrichtung 36, die einen Vakuumtisch 37 aufweist, der eine umlaufende Dichtung 44hat, mittels der die zweite Seitenfläche S2 gegenüber einem Saugraum 46 abgedichtet wird. Die Saugvorrichtung 36 besitzt Stützen 48.j ,(j = 1, 2, ...), die die Roh-Holzwerkstoffplatte 16 abstützen. - Der Saugraum 46 ist mittels einer Vakuumleitung 49 mit einer Vakuumpumpe 52 verbunden. Vorzugsweise wird ein Druck p46 im Saugraum von weniger als p46 = 500 hPa an den Saugraum angelegt. Dadurch wird die Flüssigkeit 34 in eine erste Randzone 50.1 der Roh-Holzwerkstoffplatte eingezogen. Nach einer vorgegebenen Saugzeit tsaug wird der Saugraum belüftet, die Roh-Holzwerkstoffplatte 16 gewendet, erneut der Druck p46 an den Saugraum angelegt und Flüssigkeit 34 auf die zweite Seitenfläche aufgebracht. Nach der vorgegebenen Saugzeit tsaug wird der Saugraum erneut belüftet.
- Die Flüssigkeits-Aufbringvorrichtung 32 kann alternativ oder zusätzlich zur Düse 41 beispielsweise eine Aufbringwalze 52 oder eine andere Vorrichtung zum Aufbringen der Flüssigkeit 34 auf die erste Seitenfläche S1 aufweisen.
-
Figur 3a zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine Holzwerkstoffplatte 54, die eine erste Kantenfläche K1 und eine zweite Kantenfläche K2 besitzt. - In
Figur 3b ist der Verlauf der Konzentration cF,54 an Flammschutzmittel in der Holzwerkstoffplatte 54 in Abhängigkeit vom Abstand z von der jeweils nächstliegenden Seitenfläche angegeben. Es ist zu erkennen, dass die Konzentration an der Oberfläche am größten ist. Mit zunehmendem Abstand z von der ersten Seitenfläche S1 der Holzwerkstoffplatte 54 nimmt die Konzentration bis zur Mitte der Holzwerkstoffplatte 54 ab. - In einem inneren Dicken-Quintil Q3 hat die Holzwerkstoffplatte 54 eine Innen-Konzentration cF,Q3 an Flammschutzmittel. In einem ersten äußersten Dicken-Quintil Q1 hat die Holzwerkstoffplatte 54 eine erste Außen-Konzentration cF,Q1 an Flammschutzmittel. In einem zweiten äußersten Dicken-Quintil Q5 hat die Holzwerkstoffplatte 54 eine zweite Außen-Konzentration cF,Q5.
- Es ist zu erkennen, dass die Außen-Konzentration deutlich größer ist als die Innen-Konzentration. Im vorliegenden Fall gilt cF,Q3 = 0,25 · cF,Q1.
-
Figur 3c zeigt eine Unterteilung in Dezile. Es ist zu erkennen, dass eine Zweitdezil-Konzentration cF,D2 an Flammschutzmittel im zweiten Dicken-Dezil der Dickenausdehnung, das in Richtung auf eine Mitte der Dickenausdehnung neben dem ersten, äußersten Dicken-Dezil liegt, zumindest das 0,1-fache einer Erstdezil-Konzentration cF,D1 im ersten äußersten Dicken-Dezil beträgt. - Eine ungeschliffene Roh-Holzwerkstoffplatte 16 in Form einer OSB-Platte mit einer Dicke d von d = 20 mm wurde auf den Vakuumtisch 37 aufgeleg. Die Roh-Holzwerkstoffplatte 16, die mit einem Prozent Bindemittel PMDI (PMDI: polymeres Diphenylmethandiisocyanat) in den Deckschichten 22.1, 22.3 mehr im Vergleich zu einer nicht schwerentflammbaren Holzwerkstoffplatte produziert worden war, wurde mit einer Lösung eines Flammschutzmittels Ecoaphos MK 68, 60 Gew% der Fa. Ecoatech in einer Menge von 0,49 kg/m2 mit Hilfe einer Düsenleiste beaufschlagt.
- Dies entspricht einer Menge von 15 Gewichtsprozent bezogen auf das flächenspezifische Gewicht der Deckschichten 22.1, 22.3. Eine Deckschichtdicke der Deckschichten beträgt d22.1= d22.3 = 3 mm ± 1 mm. Von der Unterseite lag ein Unterdruck von 300 mbar an. Innerhalb von tsaug = 120 s ± 15 s war die Flüssigkeit 34, also die Flammschutzmittellösung, vollständig in die Roh-Holzwerkstoffplatte 16 einpenetriert.
- Die Roh-Holzwerkstoffplatte 16 wurde gedreht und das Verfahren wiederholt. Danach wurden aus der Platte Roh-Holzwerkstoffplatte 16 (Grundfläche: DIN A4, Probe 1,) und diese mit einer herkömmlich produzierten schwerentflammbaren OSB-Platte geprüft. Die herkömmlich produzierte schwerentflammbare OSB-Platte hatte eine vergleichbare Menge des oben genannten Flammschutzmittels in der Deckschicht und war vor der Prüfung klimatisiert worden (Feuchte: ca. 9%). Dabei wurden die Muster mit einem Gasbrenner, der in einem definierten Abstand von der Oberfläche positioniert war, unterschiedlich lange beflammt. Nach Ablauf der Zeit der Beflammung wurde notiert, ob ein Brennen/Weiterbrennen zu beobachten war und die Zeit des Weiterbrennens wurde ermittelt.
- Eine ungeschliffene Roh-Holzwerkstoffplatte 16 in Form einer OSB-Platte mit einer Dicke d = 20 mm (Rohdichte ca. 650 kg/m3) wurde auf den Vakuumtisch 37 aufgelegt, der mit der umlaufenden Dichtung 44 versehen war. Die Roh-Holzwerkstoffplatte 16, die mit einem Prozent Bindemittel (PMDI) in der Deckschicht mehr produziert worden war, wurde mit einer Lösung eines Flammschutzmittels der Fa. Ecoatech (Ecoaphos MK 68, 60 Gew% ) in einer Menge von 0,49 kg/m2 mit Hilfe der Düsenleiste 43 beaufschlagt. Die Lösung des Flammschutzmittels war zur Erleichterung der Penetration zu vor auf ca. T34 = 60°C erwärmt worden.
- Mittels der Flüssigkeit wurde entspricht einer Menge von 15 Gew% bezogen auf die Deckschichtstrands (Dicke der Deckschicht ca. 3 mm pro Seite ). Von der Unterseite lag ein Vakuum von 150 mbar an. Nach einer Saugzeit von tsaug = 90 Sekunden war die Flammschutzmittellösung vollständig in die Roh-Holzwerkstoffplatte 16 einpenetriert. Die Roh-Holzwerkstoffplatte 16 wurde gedreht und das Verfahren wiederholt.
- Danach wurden auch aus dieser Roh-Holzwerkstoffplatte 16 Muster geschnitten (DIN A4, Probe 2) und diese ebenfalls mit einer herkömmlich produzierten, schwerentflammbaren OSB-Platte auf Entflammbarkeit nach DIN EN 13823:2015 geprüft.
- Die herkömmlich produzierte OSB-Platte hatte eine vergleichbare Menge des oben genannten Flammschutzmittels in der Deckschicht und war vor der Prüfung klimatisiert worden (Feuchte: ca. 9%).
- Bei der Prüfung auf Entflammbarkeit wurden die Muster mit einem Gasbrenner, der in einem definierten Abstand von der Oberfläche positioniert war, gemäß der linken Spalte der folgenden Tabelle unterschiedlich lange beflammt. Nach Ablauf der Zeit der Beflammung wurde notiert, ob ein Brennen/Weiterbrennen und die Zeit des Weiterbrennens zu beobachten war.
Tabelle 1: Beobachtungen nach Beflammung Beflammungsdauer Referenz Probe 1 Probe 2 (OSB herkömmlich hergestellt) 2 min kein Weiterbrennen kein Weiterbrennen kein Weiterbrennen 4 min kein Weiterbrennen kein Weiterbrennen kein Weiterbrennen 8 min kein Weiterbrennen kein Weiterbrennen kein Weiterbrennen 12 min kein Weiterbrennen kein Weiterbrennen kein Weiterbrennen 15 min kein Weiterbrennen kein Weiterbrennen kein Weiterbrennen - Wie aus den Beflammungsversuchen zu entnehmen ist, verhalten sich die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Holzwerkstoffplatten genau so gut wie die Referenzplatte. Selbst nach 15 Minuten Beflammung ist bei keiner Probe ein Weiterbrennen nach Abstellen des Brenners zu beobachten. Bei der nachträglichen Untersuchung zeigte sich, dass die erfindungsgemäß hergestellten Holzwerkstoffplatten nach der Prüfung noch eine deutlich höhere Festigkeit besassen. Bei der Referenzplatte konnten einzelne verkohlte Strands leicht mechanisch aus dem Gefüge gelöst werden, was bei den beiden erfindungsgemäß hergestellten Holzwerkstoffplatten nur mit höherem Kraftaufwand möglich war.
- Eine ungeschliffene Roh-Holzwerkstoffplatte 16 in Form einer HDF-Platte mit einer Dicke d = 8 mm (Rohdichte ca. 850 kg/m3) wurde auf den Vakuumtisch 37 aufgelegt, der mit der umlaufenden Dichtung 44 versehen war. Die Roh-Holzwerkstoffplatte 16, die mit einem Prozent Bindemittel auf Basis eines Harnstoff-Formaldehydleims produziert worden war, wurde mit einer Lösung eines Flammschutzmittels der Fa. Ecoatech (Ecoaphos MK 68, 50 Gew% ) in einer Menge von 0,31 kg/m2 mit Hilfe der Düsenleiste 43 beaufschlagt. Auch bei dieser Platte war der Bindemittelanteil erhöht (2% mehr als beim Standard). Die Lösung des Flammschutzmittels war zur Erleichterung der Penetration zuvor auf ca. T34 = 60°C erwärmt worden.
- Mittels der Flüssigkeit wurde eine Menge an Flammschutzmittel in die Holzwerkstoffplatte eingebracht, die 15 Gewichtsprozent bezogen auf die Deckschicht (Dicke der Deckschicht ca. 1,2 mm pro Seite ) beträgt. Von der Unterseite lag ein Vakuum von 150 mbar an. Nach einer Saugzeit von tsaug = 120 Sekunden war die Flammschutzmittellösung vollständig in die Roh-Holzwerkstoffplatte 16 einpenetriert. Die Roh-Holzwerkstoffplatte 16 wurde gedreht und das Verfahren wiederholt.
- Danach wurden aus dieser Holzwerkstoffplatte 16 Muster geschnitten (DIN A4, Probe 2) und diese ebenfalls mit einer herkömmlich produzierten, schwerentflammbaren HDF auf Entflammbarkeit nach DIN EN 13823:2015 geprüft.
- Die herkömmlich produzierte Holzwerkstoffplatte hatte eine vergleichbare Menge des oben genannten Flammschutzmittels in der Platte und war vor der Prüfung klimatisiert worden (Feuchte: ca. 9%).
- Bei der Prüfung auf Entflammbarkeit wurden die Muster genau wie die OSB geprüft. Es ergaben sich vergleichbare Ergebnisse bezüglich der Entflammbarkeit und der Festigkeit nach dem Brandtest wie bei der Prüfung der OSB.
- Die für das Ausführungsbeispiel 3 durchgeführten Schritte wurden für eine ungeschliffene Roh-Holzwerkstoffplatte 16 in Form einer MDF-Platte mit einer Dicke d = 8 mm (Rohdichte ca. 750 kg/m3) durchgeführt.
- Bei der Prüfung auf Entflammbarkeit wurden die Muster genau wie eine herkömmlich hergestellte MDF-Platte geprüft. Die erfindungsgemäß hergestellte MDF-Platte hat die Ergebnisse hinsichtlich der Entflammbarkeit und der Festigkeit im Vergleich zur herkömmlich hergestellten MDF-Platte erreicht oder übertroffen.
- Die für das Ausführungsbeispiel 3 durchgeführten Schritte wurden für eine ungeschliffene Roh-Holzwerkstoffplatte 16 in Form einer Spanplatte mit einer Dicke d = 8 mm (Rohdichte ca. 650 kg/m3) durchgeführt.
- Bei der Prüfung auf Entflammbarkeit wurden die Muster genau wie eine herkömmlich hergestellte Spanplatte geprüft. Die erfindungsgemäß hergestellte Spanplatte hat die Ergebnisse hinsichtlich der Entflammbarkeit und der Festigkeit im Vergleich zur herkömmlich hergestellten Spanplatte erreicht oder übertroffen.
- Die für das Ausführungsbeispiel 3 durchgeführten Schritte wurden für eine ungeschliffene Roh-Holzwerkstoffplatte 16 in Form einer Dämmplatte mit einer Dicke d = 20 mm (Rohdichte ca. 250 kg/m3) durchgeführt.
- Bei der Prüfung auf Entflammbarkeit wurden die Muster genau wie eine herkömmlich hergestellte Dämmplatte geprüft. Die erfindungsgemäß hergestellte Dämmplatte hat die Ergebnisse hinsichtlich der Entflammbarkeit und der Festigkeit im Vergleich zur herkömmlich hergestellten Dämmplatte erreicht oder übertroffen.
-
10 Holzwerkstoffplatten-Herstellvorrichtung cF,D1 Erstdezil-Konzentration cF,D2 Zweitdezil-Konzentration 12 Presse cF,Q1 erste Außen-Konzentration 14 Vorproduktlage cF,Q3 Innen-Konzentration s14.1 erste Deck-Spanschicht cF,Q5 zweite Außen-Konzentration 14.2 Mittel-Spanschicht d Dicke 14.3 zweite Deck-Spanschicht D Dicken-Dezil 16 Roh-Holzwerkstoffplatte D1 erstes äußerstes Dicken-Dezil 18 Streuvorrichtung D10 zweites äußerstes Dicken-Dezil 20 Streuer i Laufindex der Vorproduktlagen 22.1 erste Deckschicht j Laufindex der Stützen 22.2 Mittelschicht K Kantenfläche 22.3 zweite Deckschicht M Materialflussrichtung 24 Thermofluid S1 erste Seitenfläche 26 Heizrohr S2 zweite Seitenfläche 28 Pressband Q Dicken-Quintil 30 Druckrolle Q1 erstes äußerstes Dicken-Quintil 32 Flüssigkeits-Aufbringvorrichtung Q3 Inneres Dicken-Quintil 34 Flüssigkeit Q5 zweites äußerstes Dicken-Quintil 36 Saugvorrichtung 37 Vakuumtisch tsaug Saugzeit 38 Flüssigkeitsreservoir T Temperatur 40 Pumpe z Abstand von der Oberfläche der Holzwerkstoffplatte 41 Düse 42 Sprühnebel 43 Düsenleiste 44 Dichtung 46 Saugraum 48 Stütze 49 Vakuumleitung 50 Randzone 52 Aufbringwalze 54 Holzwerkstoffplatte cF Gehalt an Flammschutzmittel
Claims (12)
- Verfahren zum Herstellen einer Holzwerkstoffplatte (54), mit den Schritten:(a) Herstellen einer Roh-Holzwerkstoffplatte (16), dieeine erste Seitenfläche (S1),eine zweite Seitenfläche (S2), die parallel zur ersten Seitenfläche (S1) verläuft, undKantenflächen, die die Seitenflächen (S1, S2) miteinander verbinden, aufweist,(b) Aufbringen einer flammschutzmittelhaltigen Flüssigkeit (34) zumindest auf die erste Seitenfläche (S1) und(c) Anlegen eines Unterdrucks an die zweite Seitenfläche (S2), sodass die flammschutzmittelhaltige Flüssigkeit (34) in eine Randzone (50) der Roh-Holzwerkstoffplatte (16) gesaugt wird, sodass die Holzwerkstoffplatte (54) entsteht
dadurch gekennzeichnet, dass(d) die Flüssigkeit (34) eine wässrige Lösung oder eine Suspension ist,(e) eine Konzentration an Flammschutzmittel in der Flüssigkeit (34) zumindest der Hälfte der Löslichkeit des Flammschutzmittels entspricht und(f) das Flammschutzmittel Phosphonat und/oder ein Guanidinsalz aufweist und/oder ein Flammschutzmittel auf Basis von Aluminiumhydroxid oder Alkalisulfaten ist. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die flächenspezifische Aufbringmenge an Flüssigkeit (34) so gewählt wird, dass eine Deckschichtfeuchte einer Deckschicht der Holzwerkstoffplatte (54) um höchstens 30% von einer Kernfeuchte abweicht.
- Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruck so angelegt wird, dass
eine Innen-Konzentration (cF,Q3) an Flammschutzmittel in einem inneren Dicken-Quintil (Q3) einer Dickenausdehnung von der ersten Seitenfläche (S1) zur zweiten Seitenfläche (S2) höchstens das 0,8-fache einer Außen-Konzentration (cF,Q1) in einem ersten äußersten Dicken-Quintil (D1), das sich bis zur ersten Seitenfläche (S1) erstreckt, beträgt. - Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der Flüssigkeit (34) so erfolgt, dass die Randzone (50) von zumindest 90% eines Seitenflächen-Flächeninhalts der Holzwerkstoffplatte (54) Flammschutzmittel enthält.
- Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der Flüssigkeit (34) ein Aufsprühen, Auftragen, Aufgießen und/oder Auffluten umfasst.
- Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Konzentration an Flammschutzmittel in der Flüssigkeit (34) zumindest 50 Gewichtsprozent beträgt.
- Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (34) zumindest einen Farbstoff enthält, der so gewählt ist, dass aus einer Farbe der Holzwerkstoffplatte (54) in einem Querschnitt ein Flammschutzmittelgehalt bestimmbar ist.
- Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass(a) eine Flüssigkeits-Temperatur der Flüssigkeit (34) beim Aufbringen auf die Seitenfläche zumindest 40°C, insbesondere zumindest 50°C, beträgt und/oder(b) eine Oberflächen-Temperatur der ersten Seitenfläche (S1) beim Auftragen der Flüssigkeit (34) höchstens 50°C beträgt.
- Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine flächenspezifische Aufbringmenge an Flüssigkeit (34) zumindest 0,3 Kilogramm pro Quadratmeter und/oder höchstens 5 Kilogramm pro Quadratmeter beträgt.
- Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruck zumindest 300 hPa beträgt.
- Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte(a) nach dem Einbringen der Flüssigkeit (34) in die Randzone (50) der ersten Seitenfläche (S1) Drehen der Roh-Holzwerkstoffplatte (16),(b) Aufbringen der Flüssigkeit (34) auf die zweite Seitenfläche (S2) und(c) Anlegen eines Unterdrucks an die erste Seitenfläche (S1), sodass die Flüssigkeit (34) in eine Randzone (50) der zweiten Seitenfläche (S2) der Roh-Holzwerkstoffplatte (16) gesaugt wird, sodass die Holzwerkstoffplatte (54) entsteht.
- Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte:(a) Streuen einer ersten Deck-Spanschicht (14.1),(b) Streuen zumindest einer darauf angeordneten Mittel-Spanschicht (14.2), und(c) Streuen einer auf der Mittel-Spanschicht angeordneten zweiten Deck-Spanschicht (14.3),(d) Verpressen der Schichten zur Roh-Holzwerkstoffplatte (16), die- eine erste Deckschicht (22.1), die aus der ersten Deck-Spanschicht (14.1) entstanden ist,- eine Mittelschicht (22.2), die aus der Mittel-Spanschicht (14.2) entstanden ist, und- eine zweite Deckschicht (22.3), die aus der zweiten Deck-Spanschicht (14.3) entstanden ist, aufweist,(e) Aufbringen der flammschutzmittelhaltigen Flüssigkeit (34) mit einer flächenspezifischen Aufbringmenge an Flüssigkeit (34), die zumindest 10 Gewichtsprozent einer flächenspezifischen Masse der ersten Deckschicht (22.1) entspricht.
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