WO2014086578A1 - Möbelplatte und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Abstract

Es wird ein Möbelplatte (100, 200) für ein Möbel- und Regalsystem angegeben. Das Möbelplatte (100, 200) umfasst eine Basisplatte (10, 20) bestehend aus einem Biokunststoff als Matrixmaterial und mindestens einem in das Matrixmaterial eingebettetes Füllmaterial, wobei das mindestens eine Füllmaterial aus einem bioverträglichen Mineral besteht und/oder aus nachwachsenden Rohstoffen erzeugt wurde.

Description

Bioverträgliche Möbelplatte und Verfahren zu deren Herstellung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine bioverträgliche Möbelplatte für ein Möbel- und Regalsystem sowie ein Herstellungsverfahren dafür.

Heute werden Möbel vorwiegend unter Verwendung von mitteldichten Faserplatten, die auch als MDF- Platten bezeichnet werden, und Spanplatten, die auch als Flachpressplatten bezeichnet werden, unterschiedlichster Zusammensetzung industriell hergestellt. Eine MDF- Platte, welche für den Möbelbau (Emissionsklasse El) verwendet wird, besteht in ihrer Zusammensetzung meistens aus 80- 83% Holz, 9-10,5 % Leim, 0,5-2,5% Zusatzstoffen und zu 6-8% aus Wasser. Zur Verleimung der Faseranteile werden Harnstoff-Formaldehyd-Harze oder PUR-Harze zugesetzt. Nachweislich haben Formaldehyde toxische Eigenschaften - sie wirken kanzerogen und können zudem Allergien hervorrufen. MDF-Platten und Spanplatten dürfen daher nur geringe Menge an Formaldehyd abgeben. Außerdem können MDF-Platten und Spanplatten nicht vollständig biologisch abgebaut werden.

Auf Grund des steigenden ökologischen Bewusstseins der Konsumenten und der damit verbundenen wachsenden Nachfrage nach bioverträglichen Produkten sind eine Reihe von neuen umweltfreundlicheren Materialien entwickelt worden. Um den Herstellungsanforderungen und den Anforderungen im Einsatz wie Haltbarkeit und mechanische Stabilität gerecht zu werden, enthalten diese neuen Materialien aber typischerweise nichtbiogene Zuschlagstoffe, z.B. erdölbasierte Substanzen, die die biologische Verträglichkeit und/oder die die biologische Abbaubarkeit einschränken. Beispielsweise werden durch einen Zusatz von Carbodiimid zu Faserplatten auf der Basis von Polymilchsäure (PLA, polylactid acid) über die Blockierung endständiger Carboxylgruppen zwar Alterungsvorgänge verhindert, damit jedoch auch die Bioverträglichkeit eingeschränkt.

Im Hinblick auf das oben Gesagte, schlägt die vorliegende Erfindung eine Möbelplatte für ein Möbel- und Regalsystem gemäß Anspruch 1, ein Möbelstück gemäß Anspruch 11 und ein Verfahren zur Erzeugung einer Möbelplatte gemäß Anspruch 12 vor.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird eine Möbelplatte für ein Möbel- und Regalsystem bereitgestellt. Die Möbelplatte umfasst eine Basisplatte bestehend aus einem Biokunststoff als Matrixmaterial und mindestens einem in das Matrixmaterial eingebettetes Füllmaterial, wobei das mindestens eine Füllmaterial aus einem bioverträglichen Mineral besteht und /oder aus nachwachsenden Rohstoffen erzeugt wurde. Auf Grund ihrer Herstellung und Zusammensetzung sind die Basisplatte und damit die Möbelplatte zum einen mechanisch hoch belastbar und zum anderen gesundheitlich völlig unbedenklich und am Ende ihres Lebenszyklus vollständig kompostierbar. Außerdem kann auch der Herstellungsprozess der Möbelplatte bzw. der Basisplatte derart erfolgen, dass auch die Herstellung höchsten Ansprüchen bzgl. Nachhaltigkeit und Gesundheitsunbedenklichkeit genügt.

Durch den Einsatz von Füllmaterial aus einem bioverträglichen Mineral bzw. aus nachwachsenden Rohstoffen und die Verwendung von Biokunststoffen als Matrixmaterial der Basisplatte bzw. als Binder während der Herstellung der Basisplatte kann auf den Zusatz von erdölbasierten Zuschlagstoffen wie Fließmitteln, Haftvermittlern, und Flammschutzmitteln verzichtet werden.

Insbesondere enthalten die Basisplatte und die Möbelplatte typischerweise weder erdölbasierte polymere Binder wie PVC, Polyolefine, EVA, Polyacrylate, Polymethacrylate, Phenolharze, Harnstoffharze, Melaminharze noch aus ökologischer Sicht bedenkliche übliche Additive wie Weichmacher der Phtalatgruppe, Fließmittel aus synthetischen Wachsen, halogen- und /oder phosphorhaltige Flammschutzmittel, metallhaltige Stabilisatoren, synthetische UV- Absorber und dergleichen.

Außerdem enthalten die Basisplatte und die Möbelplatte typischerweise keine toxikologischen Substanzen wie nichtmineralische Fungizide, Insektizide oder antibakterielle Substanzen, insbesondere keine flüchtigen organischen Verbindungen wie beispielsweise Formaldehyd.

Bei dem Biokunstoff kann es sich um biologisch abbaubare und thermoplastisch verarbeitbare Biokunststoffe wie PLA, Polyhydroxybuttersäure (PHB) und Celluloseacetat (CA) bzw. Cel- lulosetriacetat (CTA) oder Mischungen daraus handeln. Beispielsweise kann der Biokunstoff ein sogenannter PHB-Blend sein, dessen Materialeigenschaften durch Zusatz entsprechender Anteile von CA oder CAT zu PHB modifizierbar sind.

Bei dem Füllmaterial kann es sich um ein bioverträgliches Mineral wie Talkum oder Kreide handeln. Das Füllmaterial kann aber auch aus nachwachsenden Rohstoffen erzeugt worden sein. Bei dem Füllmaterial kann es sich um partikuläres Material, faserförmiges Material oder ein Gewebe, z.B. ein Vliesstoff handeln. Vorliegend wird der Begriff„Füllmaterial" für alle Zusätze zum Biopolymer verwendet, unabhängig von Größe, Geometrie und Konsistenz der Zusätze.

Beispielsweise kann das Füllmaterial aus Pflanzenfasern wie Holzfasern, Cellulosefasern, und/oder Fasern von Hanf, Jute, Flachs, Kenaf, Sisal, Bambus, Abaca, Ramie, Kokos, Brennnessel, Kapok, Baumwolle, Banane, und/oder Ananas, Getreidespelzen wie Dinkelspelzen und Reis spelzen, gemahlenen Getreidespelzen, Pflanzenschäben wie Hanfschäben und Flachs schäben, Fasern aus einem Biopolymer, z.B. PLA-Fasern, und/oder einen Vliesstoff aus Pflanzenfasern und/oder Biopolymerfasern, z.B. PLA-Fasern, umfassen. Durch die Verwendung eines oder mehrerer Füllmaterialien kann die Basisplatte mechanisch stabil und kostengünstig hergestellt werden. Besonders kostengünstig kann die Basisplatte bei Verwendung von eher als Abfall anfallenden landwirtschaftlichen Reststoffen wie Spelzen und Schäben als Füllmaterial hergestellt werden. Im Vergleich zu ähnlichen Produkten, ist die Basisplatte durch den intelligenten Einsatz von Naturmaterialien bei gleicher Stabilität sehr leicht, wodurch zudem sowohl Transportkosten als auch der Energieaufwand gesenkt werden können.

Der Volumenanteil der Füllmaterial kann zwischen 10%-80%, noch typischer zwischen 30%- 75% und sogar noch typischer zwischen 50%-75% liegen.

Gemäß einer Weiterbildung enthält die Basisplatte Dinkelspelzen als Füllmaterial mit einem Volumenanteil zwischen 10%-75%, noch typischer mit einem Volumenanteil zwischen 30%- 75% und sogar noch typischer mit einem Volumenanteil zwischen 50%-75%. Auf Grund der in den Dinkelspelzen vorhandenen Kieselsäure kann so ein natürlicher Schutz vor Schädlingsbefall gewährleistet werden.

Gemäß einer Weiterbildung ist eine Konzentration des mindestens einen Füllmaterials, z.B. ein Volumenanteil und/oder eine Partikelanzahl pro Volumenelement eines partikulären Füllmaterials, in der Nähe von einer oder mehreren Oberflächen der Basisplatte erhöht. Dadurch kann die mechanische Stabilität, z.B. die Biegefestigkeit der Basisplatte erhöht werden und/oder die Basisplatte bei gleicher Stabilität dünner und damit kostengünstiger ausgeführt werden. Beispielsweise kann der Mahlgrad eines partikulären Füllmaterials in der Nähe von einer oder mehreren Oberfläche der Basisplatte erhöht sein. Gemäß noch einer Weiterbildung bildet die Basisplatte eine Grundplatte und/oder eine Deckplatte der Möbelplatte. Typischerweise ist die Möbelplatte eine Verbundplatte, die eine mit Grundplatte und/oder eine Deckplatte verbundene gewellte oder wabenförmige Struktur um- fasst, die aus Papier, Pappe, einem Biokunststoff oder aus einem Biokunstoff mit mindestens einem eingebetteten Füllmaterial besteht, wobei das mindestens eine Füllmaterial aus einem bioverträglichen Mineral besteht und/oder aus nachwachsenden Rohstoffen erzeugt wurde. Dadurch kann eine bioverträgliche Möbelplatte bereitgestellt werden, das vollständig kompostierbar ist.

Gemäß noch einer Weiterbildung umfasst ein Möbelstück ein oder mehrere derartige Möbelplatten. Dies ermöglicht den Aufbau von Möbeln oder Regalen, die höchsten Ansprüchen bzgl. Nachhaltigkeit und Gesundheitsunbedenklichkeit genügen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren zur Erzeugung einer Möbelplatte bereitgestellt. Das Verfahren weist dabei die Schritte des Vermischens eines Füllmaterials, typischerweise eines partikulären Füllmaterials, mit einem Pulver eines Biokunststoffs zum Erzeugen eines Gemisches, des Bildens eines plattenförmigen Kuchens unter Verwendung des Gemisches, und des Bilden einer Basisplatte aus dem plattenförmigen Kuchen in einer Heißpresse. Das Füllmaterial besteht aus einem bioverträglichen Mineral und/oder wurde aus nachwachsenden Rohstoffen erzeugt. Das Füllmaterial kann Talkum, Kreide, Biopolymerfasern Pflanzenfasern, Pflanzenschäben, Getreidespelzen, und/oder gemahlenen Getreidespelzen umfasst. Insbesondere kann das Füllmaterial Dinkelspelzen enthalten oder aus Dinkelspelzen bestehen, derart, dass der plattenförmigen Kuchen Dinkelspelzen mit einen Volumenanteil zwischen 10% - 75%, noch typischer mit einem Volumenanteil zwischen 30%-75% und sogar noch typischer mit einem Volumenanteil zwischen 50%-75% aufweist. Dadurch kann ein natürlicher Schutz der Basisplatte vor Schädlingsbefall gewährleistet werden.

Durch die Zusammensetzung der Ausgangsmaterialien und die Prozessführung kann ein unbedenklicher, nachhaltiger und mechanisch hoch belastbarer Werkstoff hergestellt werden, der sich zum Aufbau von Möbeln und Regalen eignet, wobei auf ökologisch und/oder gesundheitlich bedenkliche Zuschlagstoffe verzichtet werden kann. Dabei können die gewünschten mechanischen Eigenschaften durch die Art der Aufbereitung des Füllmaterials, z.B. eine geeignete Faseraufbereitung, und/oder das Verhältnis von Pressdruck, Vorschub und Temperatur beim Bilden der Basisplatte aus dem plattenförmigen Kuchen in der Heißpresse eingestellt werden.

Typischerweise wird das Füllmaterial vor dem Vermischen mechanisch aufbereitet und /oder getrocknet. Das gebildete Gemisch kann direkt zur Bildung des plattenförmigen Kuchens verwendet werden oder zunächst in ein Granulat überführt werden, das auch zwischengelagert werden kann. Typischerweise besteht das Granulat aus Füllmaterialpartikeln, z.B. Spelzen, die von einer Schicht des Biopolymers umgeben sind. Die Schicht des Biopolymers kann zudem ein weiteres Füllmaterial enthalten, z.B. ein faserförmiges Füllmaterial wie etwa Jutefasern.

Zur Bildung des Gemischs können partikuläre Füllmaterialien unterschiedlichen Mahlgrads, unterschiedlicher Korngröße und/oder unterschiedlichen Materials mit dem Pulver des Biokunststoffs vermischt werden. Außerdem können körnige und faserige Füllmaterialien mit dem Pulver des Biokunststoffs vermischt werden.

Das Pulver des Biokunststoffs kann aus PLA, PHB oder CA bestehen, es kann aber auch ein Pulvergemisch von mindestens zwei dieser Biokunststoff verwendet werden, z.B. ein PHB- Blend-Pulver.

Typischerweise wird der plattenförmige Kuchen durch Streuen, z.B. Einstreuen bzw. Aufstreuen, des Gemisches bzw. des Granulats erzeugt. Dabei beträgt die Schürt- bzw. Streuhöhe typischerweise etwa das Drei- bis Fünffache der angestrebten Dicke der Basisplatte, beispielsweise etwa 6 mm bis etwa 150 mm für die typischerweise etwa 2 mm bis etwa 30 mm dicken Basisplatten.

Gemäß einer Weitebildung umfasst das Bilden des Kuchens das Einstreuen eines weiteren Füllmaterials, der eine größere Körnigkeit als das Gemisch oder des Granulats umfasst. Dadurch können Bereiche verschiedener Füllmaterialdichte hergestellt werden.

Typischerweise wird der Kuchen ohne die Verwendung zusätzlicher Fließmittel oder Haftvermittler gebildet. Gemäß noch einer Weitebildung umfasst das Bilden des Kuchens das Einbringen, z.B. Einlegen, eines Vliesstoffs aus Pflanzenfasern und/oder Biopolymerfasern als Mittelschicht in den Kuchen. Dadurch kann die mechanische Stabilität der zu fertigenden Basisplatte weite erhöht werden.

Typischerweise umfasst das Bilden der Basisplatte die folgenden Schritte: Vorheizen des Kuchens in einer Vorheizzone, z.B. in einem Durchluftofen, die eine ersten Temperatur aufweist, und Durchlaufen des Kuchens durch eine Heißpresszone, die eine zweite Temperatur aufweist, die der ersten Temperatur entspricht oder höher als die erste Temperatur ist. Dabei werden die erste und zweite Temperatur so gewählt, dass vorhandene Proteine nicht verbrennen. Die erste Temperatur liegt typischerweise in einem Bereich von etwa 130° C bis etwa 200 °C, noch typischer in einem Bereich von etwa 140° C bis etwa 150 C. Die zweite Temperatur liegt typischerweise in einem Bereich von etwa 130° C bis etwa 200 °C, noch typischer in einem Bereich von etwa 150° C bis etwa 180° C. Beispielsweise liegt die erste Temperatur unterhalb einer Schmelztemperatur des Biokunststoffs und die zweite Temperatur liegt darüber. Durch das Vorheizen kann die Presszeit verringert und dadurch der Durchsatz erhöht und sowohl Energieaufwand als auch Kosten gesenkt werden. Je nach Materialzusammensetzung und Dicke des Kuchens durchläuft der Kuchen die Vorheiz- und die Heißpresszone typischerweise in etwa 1 bis 3 Minuten. Während der Kuchen die Heizpresszone durchläuft, z.B. die Heizpresszone einer Doppelbandpresse, wird der Kuchen typischerweise Liniendrücken von etwa 50-100 N/cm bzw. einem Flächendruck von maximal 3 bar (3*10⁵ Pa) ausgesetzt.

Anschließend wird der Kuchen in einer Presse, z.B. einer Kombipresse oder mittels eines hydraulischem Druckpolster, bei Drücken von typischerweise etwa 5 - 20 bar, d.h. bei etwa 5*10⁵ Pa - 2*10⁶ Pa, isobar gepresst.

Anschließend erfolgt typischerweise das Abkühlen des Kuchens in einer Kühlzone bevor er in eine oder mehrere Basisplatten mit dem jeweils gewünschten Plattenmaß zugeschnitten wird.

Auf diese Weise lassen sich bioverträgliche, mechanisch besonders stabile und leichte Basisplatten energiesparend und umweltschonend herstellen. Typischerweise erfolgt die Herstellung der Basisplatten in einer kontinuierlich arbeitenden Anlage, z.B. einer automatischen oder semiautomatischen Anlage, die geeignete Streuer zum Streuen des Gemisches bzw. des Granulats, eine Vorheizzone, z.B. einen Durchluftofen, eine Heißpresszone, z.B. einer Doppelbandpresse, eine isobare Presszone, z.B. eine Bandpresse, eine Abkühlzone und eine Zuschneidezone umfasst. Mit einer solchen Anlage lassen sich Basisplatten je nach gewünschter Dicke und Materialzusammensetzung mit hohen Durchsätzen von etwa 1 bis 15 m/min, typischer von etwa 2 bis 10 m/min herstellen. Dies ermöglicht eine besonders kostengünstige Herstellung der Basisplatten.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Einzelheiten, Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen. Darin zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Basisplatte gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt einer Möbelplatte für ein Möbel- und Regalsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel; und

Fig. 3 einen schematischen Querschnitt einer Möbelplatte für ein Möbel- und Regalsystem gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.

Der Begriff „Möbelplatte", wie er vorliegend verwendet wird, soll einen im Wesentlichen plattenförmigen Körper mit hinreichender Biegefestigkeit beschreiben, der zum Aufbau von Möbeln und Regalsystemen geeignet ist.

Der Begriff„Wandelement", wie er vorliegend verwendet wird, soll ein aus einer oder mehreren Möbelplatten gefertigtes Teil eines Möbels, insbesondere eines Schranks, eines Tisches einer Truhe oder eines Regals beschreiben. Beispielsweise kann das Wandelement eine Seitenwand, ein Bodenplatte, eine Zwischenwand, ein Deckplatte, eine Tischplatte, ein Türelement oder ein Klappenelement sein.

Fig. 1 zeigt eine Basisplatte 10 in einer perspektivischen Ansicht. Die Basisplatte 10 besteht aus einem Biokunststoff als Matrixmaterial und einem oder mehreren in das Matrixmaterial eingebetteten Füllmaterialien, die jeweils aus einem bioverträglichen Mineral bestehen und /oder aus nachwachsenden Rohstoffen erzeugt wurden. Bei dem Biokunststoff kann es sich um einen thermoplastischen Kunststoff wie PLA, PHB, CA, CAT oder eine Mischung mindestens zweier dieser biologisch abbaubaren Kunststoffe handeln. Das Füllmaterial kann aus Talkum, Kreide, Pflanzenfasern, Pflanzenschäben, Getreidespelzen, und/oder gemahlenen Getreidespelzen bestehen. Die Basisplatte 10 ist mechanisch auch über lange Zeiträume stabil. Dabei kann auf den Einsatz erdölbasierten Produkte als Matrixmaterial bzw. Füllmaterial der Basisplatte 10 vollständig verzichtet werden.

Zur weiteren Erhöhung der mechanischen Stabilität kann zudem einem Vliesstoff aus Pflanzenfasern und/oder Biopolymerfaser, z.B. aus PLA-Fasern, in das Matrixmaterial eingebettet sein, typischerweise als Mitteleinlage zwischen einer Deckfläche 15 und einer der Deckfläche 15 gegenüberliegenden Bodenfläche.

Die Basisplatte 10 kann direkt als Seitenwand, Bodenwand, Zwischenwand, Einlegebrett für ein Möbelstück bzw. Regal verwendet werden, oder einen tragenden Teil eines derartigen Wandelements bilden. Die Basisplatte 10 kann aber auch als Ausgangskörper zur Herstellung von Türen und Klappen eines Möbelstücks bzw. Regals dienen. Außerdem kann die Basisplatte 10 als Ausgangskörper zur Herstellung von Verbundmöbelplatten dienen. Je nach zu erwartender mechanischen Belastung und lateralen Ausdehnung kann die Dicke d der Basisplatte 10 in einem Bereich von etwa 2 mm bis etwa 30 mm, noch typischer in einem Bereich von etwa 3 mm bis etwa 20 mm liegen.

Auf Grund ihres Aufbaus und ihrer Zusammensetzung ist die Basisplatte 10 zum einen mechanisch hoch belastbar und zum anderen gesundheitlich völlig unbedenklich und am Ende ihres Lebenszyklus vollständig biologisch abbaubar, z.B. vollständig kompostierbar.

Je nach Anforderungsprofil kann der Volumenanteil der Füllmaterialien 10% -80% betragen. Als Füllmaterial können insbesondere die sehr kostengünstigen Abfallprodukte wie Schäben und Getreidespelzen eingesetzt werden.

Die Konzentration des Füllmaterials kann in der Nähe der Oberflächen, d.h. in der Nähe Deckfläche 15, der Bodenfläche und/oder der dazwischen angeordneten Seitenflächen, der Basisplatte 10 erhöht sein. Dadurch kann die Stabilität der Basisplatte 10 weiter erhöht werden. Insbesondere können Dinkelspelzen als Füllmaterial mit einem Volumenanteil zwischen 10% -75% verwendet werden. Auf Grund ihres Gehalts an Kieselsäure kann durch die Dinkelspelzen ein natürlicher Schutz der Basisplatte 10 vor Bakterien-, Pilz- und Insektenbefall gewährleistet werden. Eine derartige Basisplatte 10 kann daher auch in einer zeitweise feuchteren Umgebung eingesetzt werden, z.B. im Küchenbereich, wobei auch dann auf den Einsatz synthetischer toxikologisch wirksamer Substanzen verzichtet werden kann.

Fig. 2 zeigt eine einen schematischen Querschnitt einer Verbundmöbelplatte 100 für ein Möbel- und Regalsystem. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel bilden zwei Basisplatten 10, 20, wie sie oben mit Bezug zur Fig. 1 erläutert wurden eine Grundplatte 20 bzw. eine Deckplatte 10 der Verbundmöbelplatte 100. Um bei reduziertem Gewicht die gleiche mechanische Stabilität, insbesondere die gleiche Biegefestigkeit, zu erreichen, ist zwischen der Grundplatte 20 und der Deckplatte 10 eine gewellte und/oder wabenförmige Struktur 30 angeordnet. Die Struktur 30 kann aus Papier oder Pappe bestehen aber auch aus einer entsprechend geformten Platte aus einem Biokunststoff oder aus einem Biokunstoff mit mindestens einem eingebetteten Füllmaterial, wobei das mindestens eine Füllmaterial aus einem bioverträglichen Mineral besteht und/oder aus nachwachsenden Rohstoffen erzeugt wurde.

Beispielsweise kann die Struktur 30 durch thermoplastisches Umformen einer Basisplatte, wie sie oben mit Bezug zur Fig. 1 erläutert wurde, gebildet werden. Alternativ dazu kann die Struktur 30 bei der Herstellung auch gleich in die gewünschte gewellte bzw. wabenförmige Struktur geformt werden, z.B. in einer geeigneten Heißpresse. In diesen Ausführungsformen kann die Struktur 30 einfach thermisch mit der Grundplatte 20 und der Deckplatte 10 verbunden werden.

Insbesondere wenn die Struktur 30 aus Papier oder Pappe besteht, kann die Struktur 30 auch mittels eines biologisch vollständig abbaubaren Klebers, z.B. auf der Basis von Sojaöl oder Sonnenblumenöl mit der Grundplatte 20 und der Deckplatte 10 verklebt werden. Alternativ dazu kann die Struktur 30 auch durch Verkleben mittels einer PLA-Folie unter Druck und Wärme (Schmelzkleben) mit der Grundplatte 20 und der Deckplatte 10 verbunden werden. Der Prozess des Schmelzklebens kann außerdem in einen kontinuierlichen Prozess auf der Doppelbandpresse integriert werden. Fig. 3 zeigt einen schematischen Querschnitt einer Verbundmöbelplatte 200. Die Verbundmöbelplatte 200 ist ähnlich zu der mit Bezug zu Fig. 2 erläuterten Verbundplatte 100, unterscheidet sich aber in Endbereichen 17. Dort sind die Grundplatte 20 und die Deckplatte 10 der Verbundmöbelplatte 200 miteinander verbunden. Dadurch hat die Verbundmöbelplatte 200 besonders stabile und robuste seitliche Kanten. Bei der Herstellung der Verbundmöbelplatte 200 kann von entsprechend in den End- bzw. Kantenbereichen 17 vorgeformten Basisplatten 10, 20 ausgegangen werden, oder von ebenen Basisplatten 10, 20, die beim Verbinden in einer Presse thermoplastisch umgeformt werden.

Auch die Verbundmöbelplatten 100, 200 sind gesundheitlich vollkommen unbedenklich und vollständig biologisch abbaubar, z.B. vollständig kompostierbar.

Im Folgenden werden Herstellungsverfahren für die Basisplatten detailliert erläutert.

In einem ersten Ausführungsbeispiel für das Herstellungsverfahren werden zunächst Naturfaserkomponenten wie Pflanzenfasern (Langfaserkomponente) und Rohpelzen, z.B. Dinkelspelzen, vorgetrocknet. Dadurch kann die Qualität der zu fertigenden Basisplatte verbessert werden. Typischerweise werden sowohl Pflanzenfasern als auch Spelzen als Füllmaterialien der zu fertigenden Basisplatte verwendet.

Bei der Verwendung von Rohspelzen werden diese typischerweise nach dem Trocknen für den nachfolgenden Streuprozess mechanisch aufbereitet. Dies beinhaltet typischerweise das Mahlen der Rohspelzen entsprechend der gewünschte(n) Mahlgrad (e). Anschließend wird das bzw. die entstandenen Spelzenpulver mit einem Pulver eines thermoplastischen Biopolymers, z.B. einem PLA-Pulver gemischt, um ein bzw. mehrere Matrix-Pulver zu erzeugen. Dabei werden typischerweise Biopolymerpulver mit gleicher oder zumindest annähernd gleicher Korngröße bzw. Korngrößenverteilung mit dem bzw. den Spelzenpulver(n) gemischt. Dadurch kann die mechanische Stabilität des zu bildenden Verbundmaterials vergrößert werden.

Wenn eine Basisplatte mit einheitlichem Plattenaufbau (konstanter Mahlgrad der Spelzen) gefertigt werden soll, kann anschließend zur Bildung eines plattenförmigen Kuchens eine statistische Vermischung des Matrix-Pulvers mit der Langfaserkomponente durch Streuen mittels eines Doppelstreuers erfolgen. Das Vermischen mit der Langfaserkomponente ist optional und erhöht die mechanische Stabilität. Dies kann alternativ oder zusätzlich auch durch Einlegen eines oder mehrerer Vliese aus Naturfasern und/oder Biopolymerfasern als Mittellage(n) von einem Abroller erfolgen. Zur Verringerung des Gewichts des Kuchens und damit der zu fertigenden Basisplatte auch ein weiteres Füllmaterial mit größerer Körnigkeit als das Matrixpulver wie ganze Spelzen oder Popkorn, z.B. Dinkelpopkorn, über einen weiteren Streuer statistisch zugemischt werden.

Wenn eine bei gleicher mechanischer Stabilität leichtere Basisplatte gefertigt werden soll, die in Oberflächennähe dichter als im Kernbereich ist, kann zur Bildung des Kuchens eine statistische Vermischung der Matrix-Pulver unterschiedlichen Mahlgrads mit der Langfaserkomponente durch Streuen mittels mehrerer Doppelstreuer erfolgen. Das Vermischen mit der Langfaserkomponente ist wieder optional und erhöht die mechanische Stabilität. Dies kann alternativ oder zusätzlich auch durch Einlegen eines oder mehrerer Vliese aus Naturfasern und/oder Biopolymerfasern als Mittellage(n) von einem Abroller erfolgen. Außerdem kann vorgesehen sein, zwischen den Schichten unterschiedlichen Mahlgrads jeweils mindestens eine Biopolymerfolie, z.B. PLA-Folien, von einem weiteren Abroller als Sperrschichten einzulegen. Durch die Sperrschichten kann eine vorzeitige Vermischung der Schichten mit Matrix-Pulvern, die Spelzen unterschiedlichen Mahlgrads enthalten, zuverlässig vermieden werden. Zur Verringerung des Gewichts des Kuchens und damit der zu fertigenden Basisplatte können wieder Füllmaterialien mit geringer Partikeldichte wie ganze Spelzen oder Popkorn, z.B. Dinkelpopkorn, über einen weiteren Streuer statistisch zugemischt werden.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel für das Herstellungsverfahren wird nach dem optionalem Trocknen der Langfaserkomponente, z.B. von Jutelangfasern, und der Rohspelzen, z.B. der Dinkelspelzen, und dem Mahlen der Rohspelzen entsprechend der gewünschte(n) Mahl- grad(e), zunächst ein Granulat aus den gemahlenen Rohspelzen und dem thermoplastischen Biopolymerpulver gebildet. Dabei werden die Spelzen durch Vermischen und ggf. leichtes Erwärmen mit dem Biopolymerpulver mit einer Schicht des Biopolymerpulvers überzogen, um die Spelzen zu„panieren".

Hierzu eignen sich insbesondere Agglomerations verfahren wie Pressagglomeration und Anschmelzagglomeration. Bei der typischerweise verwendeten Pressagglomeration wird die nötige Wärme durch Reibung erzeugt. Wird die Glasübergangstemperatur erreicht, haftet sich das Biopolymerpulver an die Spelzen. Der geeignete Temperaturbereich liegt zwischen der Glasübergangstemperatur (etwa 55° C - 60° C für PLA) und unter dem Schmelzpunkt (etwa 145° C-160° C für PLA).

Dabei kann vorgesehen sein, dass Langfasern mit einpaniert werden. Typischerweise wird je Mahlgrad ein entsprechendes Granulat erzeugt. Auf diese Weise konnten unter Verzicht auf erdölbasierte Haftvermittler stabile Granulate erzeugt werden, die auch zwischengelagert werden können.

Anschließend erfolgt die Bildung eines plattenförmigen Kuchens. Dies erfolgt typischerweise ähnlich wie beim ersten Ausführungsbeispiel für das Herstellungsverfahren, wobei anstelle des Matrix-Pulvers bzw. der Matrix-Pulver mit gemahlenen Spelzen unterschiedlichen Mahlgrads das Granulat bzw. die Granulate mit gemahlenen Spelzen unterschiedlichen Mahlgrads verwendet werden.

Wenn eine Basisplatte mit einheitlichem Plattenaufbau (konstanter Mahlgrad der Spelzen) gefertigt werden soll, kann das Granulat durch einen oder mehrere Streuer gestreut werden. Wenn eine bei gleicher mechanischer Stabilität leichtere Basisplatte gefertigt werden soll, die in Oberflächennähe dichter als im Kernbereich ist, können zur Bildung des Kuchens mehrere Granulate mit entsprechenden Streuern gestreut werden. Vliese aus Naturfasern und/oder Biopolymerfasern können als Mittellage(n) eingelegt werden. Es kann weiter vorgesehen sein, ganze Spelzen oder Popkorn zuzumischen. Bei Verwendung mehrerer Granulate können zudem Sperrschichten aus einer Biopolymerfolie eingelegt werden.

Bei dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel für das Herstellungsverfahren erfolgt jeweils ein Vermischen eines Füllmaterials mit einem Pulver eines Biokunststoffs zum Erzeugen eines Gemisches, wobei das Füllmaterial aus einem bio verträglichen Mineral besteht und/oder aus nachwachsenden Rohstoffen erzeugt wurde. Das Bilden eines plattenförmigen Kuchens erfolgt dann unter Verwendung des Gemisches. Während im ersten Ausführungsbeispiel das Gemisch als Matrix-Pulver erzeugt wird, wird im zweiten Ausführungsbeispiel das Gemisch als Granulat erzeugt bzw. aus dem Gemisch ein Granulat erzeugt. Zum Bilden des Kuchens wird das Gemisch bzw. das Granulat typischerweise gestreut. Dabei beträgt die Schürt- bzw. Streuhöhe typischerweise etwa das Drei- bis Fünffache der angestrebten Dicke der Basisplatte, beispielsweise etwa 6 mm bis etwa 150 mm für die typischerweise etwa 2 mm bis etwa 30 mm dicken Basisplatten, z.B. etwa 48 mm bis etwa 80 mm für eine 16 mm dicke Basisplatte. Nachfolgend erfolgt in beiden Ausführungsbeispielen das Bilden der Basisplatte aus dem plat- tenförmigen Kuchen in einer Heißpresse, typischerweise in einer Doppelbandheißpresse.

Dabei wird der Kuchen typischerweise in einem Durchluftofen bei einer ersten Temperatur, die unterhalb der Schmelztemperatur des Biokunststoffs liegen kann, vorgeheizt, bevor der des Kuchen eine Heizpresszone durchläuft, die eine zweite Temperatur aufweist, die typischerweise höher als die erste Temperatur ist.

Dabei haben sich die folgenden Parameter als besonders günstig für die Herstellung stabiler Basisplatten herausgestellt. Die erste Temperatur liegt typischerweise in einem Bereich von etwa 130° C bis etwa 200° C, noch typischer in einem Bereich von etwa 140° C bis etwa 150° C. Die zweite Temperatur liegt typischerweise in einem Bereich von etwa 130° C bis etwa 200 °C, noch typischer in einem Bereich von etwa 150° C bis etwa 180° C. In der Heizpresszone wird der Kuchen typischerweise Liniendrücken von etwa 50-100 N/cm bzw. einem Flächendruck von maximal 3 bar (3*10⁵ Pa) ausgesetzt.

Anschließend kann der Kuchen bei hohen Drücken von 5 - 20 bar isobar verdichtet werden, z.B. in einer Stahlbandpresse.

Nach dem Abkühlen des Kuchens in einer Abkühlzone kann der Kuchen schließlich in Basisplatten gewünschter Längen zugeschnitten werden.

Auf diese Weise lassen sich bioverträgliche, biologisch vollständig abbaubare, mechanisch besonders stabile und leichte Basisplatten energiesparend und umweltschonend herstellen.

Insbesondere unter Verwendung von Dinkelspelzen und Jutelangfasern als Füllmaterialien und PLA als Matrixmaterial gelang es sehr stabile Basisplatten zu erzeugen, die geeignet sind MDF-Platten gleicher Dicke zu ersetzen.

Die Basisplatten können direkt als Möbelplatten zum Aufbau von Möbeln bzw. Regalen verwendet werden und/oder, wie oben mit Bezug zu den Figuren 2 und 3 erläutert wurde, zum Aufbau von Möbelverbundplatten verwendet werden, die ihrerseits zum Aufbau von Möbeln bzw. Regalen verwendet werden. Auf diese Weise lassen sich Möbel und Regale, die höchsten Ansprüchen bzgl. Nachhaltigkeit und Gesundheitsunbedenklichkeit genügen, energiesparend und umweltschonend herstellen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Möbelplatte (100, 200), umfassend eine Basisplatte (10, 20) bestehend aus einem Biokunststoff als Matrixmaterial und mindestens einem in das Matrixmaterial eingebetteten Füllmaterial, wobei das mindestens eine Füllmaterial aus einem bioverträglichen Mineral besteht und /oder aus nachwachsenden Rohstoffen erzeugt wurde.

2. Möbelplatte (100, 200) nach Anspruch 1, wobei die Basisplatte (10, 20) keine erdölbasierten Produkte enthält.

3. Möbelplatte (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Basisplatte (10, 20) keine toxikologischen Substanzen enthält.

4. Möbelplatte (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Biokunststoff PLA, PHB und/oder CA umfasst.

5. Möbelplatte (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Füllmaterial Talkum, Kreide, Pflanzenfasern, Getreidespelzen, Pflanzenschäben, gemahlenen Getreidespelzen und/oder einem Vliesstoff aus Pflanzenfasern und/oder Biopolymerfasern umfasst.

6. Möbelplatte (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Basisplatte (10, 20) Dinkelspelzen als Füllmaterial mit einem Volumenanteil zwischen 10% -75% aufweist.

7. Möbelplatte (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Konzentration des mindestens einen Füllmaterials in der Nähe mindestens einer Oberfläche (15) der Basisplatte (10, 20) erhöht ist.

8. Möbelplatte (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Basisplatte (10, 20) eine Grundplatte und/oder eine Deckplatte der Möbelplatte (100, 200) bildet.

9. Möbelplatte (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Möbelplatte (100, 200) eine Verbundplatte ist, die eine mit der Basisplatte (10, 20) verbundene gewellte oder wabenförmige Struktur (30) umfasst, die aus Papier, Pappe, einem Biokunststoff oder aus einem Biokunstoff mit mindestens einem eingebetteten Füllmaterial besteht, wobei das mindestens eine Füllmaterial aus einem bioverträglichen Mineral besteht und/oder aus nachwachsenden Rohstoffen erzeugt wurde.

10. Möbelplatte (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Möbelplatte (100, 200) kompostierbar ist.

11. Möbelstück, umfassend mindestens ein Wandelement, das aus einer Möbelplatte (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche gefertigt wurde.

12. Verfahren zur Erzeugung einer Möbelplatte (100, 200), umfassend:

- Vermischen eines Füllmaterials mit einem Pulver eines Biokunststoffs zum Erzeugen eines Gemisches, wobei das Füllmaterial aus einem bioverträglichen Mineral besteht und /oder aus nachwachsenden Rohstoffen erzeugt wurde;

- Bilden eines plattenförmigen Kuchens unter Verwendung des Gemisches; und,

- Bilden einer Basisplatte (10, 20) aus dem plattenförmigen Kuchen in einer Heißpresse.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei aus dem Gemisch ein Granulat erzeugt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei das Füllmaterial vor dem Vermischen mechanisch aufbereitet und /oder getrocknet wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei das Bilden des Kuchens das Streuen des Gemisches oder des Granulats umfasst.

16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Bilden des Kuchens das Streuen eines weiteren Füllmaterials umfasst, das eine größere Körnigkeit als das Gemisch oder das Granulat umfasst.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei partikuläre Füllmaterialien unterschiedlichen Mahlgrads, unterschiedlicher Korngröße und/oder unterschiedlichen Materials mit dem Pulver des Biokunststoffs vermischt werden.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei körnige und faserige Füllmaterialien mit dem Pulver des Biokunststoffs vermischt werden.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, wobei ein Vliesstoff aus Pflanzenfasern und/oder Biopolymerfasern als Mittelschicht in den Kuchen eingebracht wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 19, wobei das Bilden der Basisplatte (10, 20) mindestens einen der folgenden Prozesse umfasst:

- Vorheizen des Kuchens in einem Durchluftofen, der eine erste Temperatur aufweist;

- Durchlaufen des Kuchens durch eine Heizpresszone, die eine zweite Temperatur aufweist, die nicht niedriger als die erste Temperatur ist;

- Pressen des Kuchens in einer Bandpresse;

- Abkühlen des Kuchens; und

- Zuschneiden des Kuchens.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 20, wobei der Kuchen ohne die Verwendung zusätzlicher Fließmittel oder Haftvermittler gebildet wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 21, wobei der Biokunststoff PLA, PHB und/oder CA umfasst.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 22, wobei das Füllmaterial Talkum, Kreide, Biopolymerfasern, Pflanzenfasern, Pflanzenschäben, Getreidespelzen, und/oder gemahlenen Getreidespelzen umfasst.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 23, wobei der plattenförmigen Kuchen Dinkelspelzen mit einem Volumenanteil zwischen 10%-75% aufweist.

25. Basisplatte (10, 20), die nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 24 herstellbar ist.