Titel: Zusammensetzung und Verfahren zur Herstellung einer Holz- oder Holzfaserplatte

FELD DER ERFINDUNG

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung für Holz und Holzfaserplatten, Holz- oder Holzfaserplatten selbst sowie ein Verfahren zur Herstellung von Holz- oder Holzfaserplatten.

STAND DER TECHNIK

[0002] Holzwerkstoffe aus Span- oder Fasermaterial werden beispielsweise in der Bau- Möbel- und Einrichtungsbranche eingesetzt. Im Bereiche der Holzfaserplatten unterschei- det man zwischen Faser dämmplatten (HFD), Hartfaserplatten (HFH, KH) und MDF- Platten. Diese werden aus fein zerfasertem, hauptsächlich rindenfreiem Nadelholz und durch eine schonende Verpressung in Längs- und Querrichtung hergestellt. Die Kanten sind glatt und fest und können ohne besonderen Anleimer profiliert werden.

[0003] Daneben gibt es noch Spanplatten oder Flachpressplatten, welche aus Holzspänen verschiedener Größe bestehen, die mit Kunstharzklebstoff unter Zuführung von Wärme im Flachpressverfahren hergestellt werden. Dabei werden die Späne in Richtung der Plattenebene ausgerichtet.

[0004] Der Verwendungsbereich der Holzfaserplatten ähnelt dem der Spanplatte, jedoch können durch den feinen, nahezu homogenen Aufbau der Holzfaserplatte die Kanten und Flächen profiliert und anschließend lackiert werden. Die Notwendigkeit von Anleimern, wie dies bei Flachpressplatten der Fall wäre, entfällt.

[0005] Für die Herstellung von Holzfaserplatten oder Flachpressplatten werden derzeit ausschließlich Holzfasern oder lignocellulose-haltiges Fasermaterial verwendet. Mittels Wärme, Feuchtigkeit und mechanischer Druckkräfte in Zerfaserungsanlagen werden dabei die Holzspäne für eine Fertigung der Platten aufbereitet. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Holz- und Holzfaserplatten wird ausschließlich Holz als Ausgangsmaterial verwendet. Die Ressourcen dieses Naturstoffes sind begrenzt und auch aus Gründen des Naturschutzes ist es wünschenswert alternative Rohstoffe verwenden zu können. Zudem ist es auch aus Kostengründen interessant nach Alternativen für die Herstellung entsprechender Holz- oder Holzfaserplatten zu suchen. [0006] Die DE 10 2004 011 931 Al offenbart eine Dämmplatte aus einem Holzwerkstoff-Bindemittelfaser-Gemisch sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Dämmplatte, bei welchem dem Gemisch ein Additiv mit einem thermisch beständigen Kern und einer thermisch aktivierbaren Beschichtung zugegeben und unter Wärmezufuhr aktiviert wird. Wesentlicher Gedanke dieser Offenbarung ist die Möglichkeit gezielt eine thermische Aktivierung zur Verklebung der Inhaltsstoffe erreichen zu können. Die Verwendung alternativer Rohstoffe oder Rohstoffzusammensetzungen für die Herstellung von Holz- oder Holzfaserplatten offenbart dieses Dokument nicht.

[0007] Die DE 10 2006 054 204 beschreibt eine Technologie bei der reine Kunststoffe verwendet werden, die dann aufzuschmelzen sind, was durch einen Extruder bewirkt werden soll. Es wird keine Verfahren aufgezeigt, welches sich mit alternativen Inhaltsstoffen beim Ausgangsmaterial zur Herstellung einer Platte befasst.

[0008] In der DE 103 54 394 Al wird ein spezielles Bindemittel sowie dessen Verwendung zur Verklebung von Holzwerkstoffen und/oder Faserstoffen offenbar. Der Gegenstand dieses Dokumentes ist auf die Verbindung der Rohstoffe derartiger Platten gerichtet und befasst sich nicht mit alternativ zu verwendenden Zusatzstoffen bei der Herstellung von Holz- oder Holzfaserplatten.

[0009] Die DE 14 53 374 A beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Verbundkörpern. Dabei wird das Grundmaterial durch Beimischung von thermoplastischen Folien und der Einwirkung von Druck und Hitze verpresst. Diese Druckschrift befasst sich demnach mit der Verbindung der Rohstoffe einer Platten, die unter Verwendung von Druck und Hitze hergestellt werden, aber nicht mit der Verwendung alternativer Rohstoffkombinationen. [0010] Die DE 44 10 576 Al befasst sich mit der Herstellung von Platten, die aus einem Gemisch von Kunststoff, Holz, Halbholz und Recyclingmaterial besteht. Um derartige Platten herstellen zu können, müssen die Kunststoffanteile unter besonderen Verfahrens- bedingungen verschmolzen und verpresst werden. Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass die erforderlichen Parameter hinsichtlich Druck und Temperatur nicht auf konventionellen im Einsatz befindlichen Anlagen erreicht werden können, ohne größere und kostenintensive Anpassungen an den Anlagen vornehmen zu müssen.

[0011] Es ist zukünftig davon auszugehen, dass sich der Rohstoff Holz weiter verknappt, sei es als Frisch- oder als Altholz. Aus diesen Gründen besteht ein Bedarf an alternativen Materialquellen und auch Verfahren zur Herstellung von Holz- oder Holzfaserplatten.

[0012] Grundsätzlich ist dabei jedoch zu beachten, dass die geltenden länderspezifischen Normen, so z. B. nach DIN oder EN für die Herstellung der Platten eingehalten werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

[0013] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, daher ein Zusammensetzung für die Herstellung einer Holz- oder Holzfaserplatte zur Verfügung zu stellen, welche zur Herstellung einer Holz- oder Holzfaserplatte verwendet werden kann, wobei die resultierende Platte den Anforderungen der entsprechenden länderspezifischen Normen, beispielsweise nach der deutschen oder europäischen EN oder DIN genügt. Weiterhin sind ein Herstellungsverfahren unter Verwendung der Zusammensetzung sowie die Holz- oder Holzfaserplatten Gegenstand der Erfindung.

[0014] Erfindungsgemäß wird eine Zusammensetzung, umfassend einen Faserstoff, ein Bindemittel, einen Härtungsbeschleuniger und eine Paraffinemulsion, wobei der Faserstoff wenigstens 5% holzfremde Rohstoffe enthält, zur Verfügung gestellt. Diese Zusammensetzung ist zur Herstellung von Holz- oder Holzfaserplatten geeignet, die nicht nur ausschließlich aus Holz bestehen.

[0015] Für eine Zusammensetzung gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass es sich bei den holzfremden Stoffen um Feststoffe handelt, insbesondere auch um Mischungen ver- schiedener Feststoffe. Bei den Feststoffen handelt es sich um organische oder anorganische Feststoffe, wobei die organischen Stoffe synthetisch hergestellt sein können, wie beispielsweise Kunststoffe oder auch verrottbar sein können wie biologische Stoffe wie z. B. Proteine, Zucker oder auch Fette, Öle oder Naturfasern.

[0016] Es ist vorgesehen, es sich bei den holzfremden Rohstoffen als Teil des Faserstoffs um eine Mischung bestehend aus 0 - 40% anorganischen Anteilen, 5 - 100% synthetisch organischen Anteilen und/oder 0 - 95% verrottbaren organischen Anteilen handelt, wobei sich die verwendeten Anteile jeweils zu 100% zu dem holzfremden Rohstoff addieren.

[0017] Weiterhin kann eine Zusammensetzung zusätzlich Harnstoff und/oder Ligninsul- fonate enthalten und bei dem Bindemittel kann es sich um Harnstoff-Formaldehyd-, MeI- amin- oder Phenol-Harz oder eine Kombination davon handeln.

[0018] Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Holz- oder Holzfaserplatte, bestehend aus einer verpressten Zusammensetzung, welche wenigstens 5% holzfremde Stoffe enthält.

[0019] Weiterhin ist ein Verfahren zur Herstellung einer Holz- oder Holzfaserplatte ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, umfassend:

a) Herstellen einer Rohstoffmischung zur Aufbereitung als Faserstoff, wobei wenigstens 5% holzfremder Rohstoffe zugesetzt werden

b) Zerfaserung der Rohstoffmischung nach dem thermochemischen Verfahren

c) Trocknung des Faserstoffs

d) Beleimung des Faserstoffs, bevorzugt im B lender- Verfahren

e) Heißverpressen des beleimten Faserstoffs f) Besäumen der Platten und Schleifen auf eine definierte Plattenstärke.

[0020] Für das Verfahren ist vorgesehen, dass als Bindemittel bevorzugt Harnstoff- Formaldehyd-, Melamin- oder Phenol-Harz oder eine Kombination davon verwendet wer- den kann, wobei die Rohstoffmischung bei der Verwendung von Harnstoff-Formaldehyd- Harz auf einen sauren pH- Wert, bevorzugt zwischen 5 bis 5,8, eingestellt wird. Grundsätzlich ist die Verwendung anderer Bindemittel oder Kleber von der Erfindung ebenfalls mit umfasst.

[0021] Weiter ist für das Verfahren vorgesehen, dass holzfremde Rohstoffe als Teil des Faserstoffs verwendet werden können, die aus einer Mischung von 0 - 40% anorganischen Anteilen, 5 - 100% synthetisch organische Anteile und/oder 0 - 95% verrottbaren organischen Anteilen bestehen, wobei sich die verwendeten Anteile jeweils zu 100% holzfremden Rohstoff addieren.

BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Fig. 1 Schema zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren.

Fig. 2 Holz- oder Holzfaserplatte bestehend aus wenigstens 5% holzfremden Rohstoff.

[0022] Figur 1 zeigt den Ablauf eines Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Holz- oder Holzfaserplatte. Dabei werden ein Holzrohstoff 10, beispielsweise Schnit- zel eines Weichholzes, und eine holzfremder Rohstoff 20 zum Herstellen einer Zusammensetzung für den Faserstoff 20 verwendet.

[0023] Die Mischung wird anschließend zerfasert 40 und der daraus resultierende Faserstoff getrocknet 40. Nach dem Beleimen des Faserstoffes 60 erfolgt das Verpressen des Faserstoffes bei bevorzugt 150 - 250 ⁰ C und einer Pressdauer von 15 - 25 s/mm ² . [0024] Abschließend werden die Platten besäumt und auf eine einheitliche Dicke geschliffen.

[0025] Figur 2 zeigt einen Teil einer Holz- oder Holzfaserplatte 21, die unter Verwen- düng von wenigstens 5% holzfremden Rohstoff und Holzrohstoff hergestellt wurde.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

[0026] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, ohne auf diese beschränkt zu sein. Dies gilt insbesondere bezüglich der verwendeten Materialien.

Beispiel 1

[0027] Es wurde eine mitteldichte Faserplatte (MDF) aus Kiefernholz und einem Rohstoff hergestellt, der holzfremde Inhaltsstoffe aufweist. Im Anschluss an die Herstellung wurde überprüft, ob die resultierende MDF-Platte, welche nicht vollständig aus Holz besteht, die erforderlichen Vorschriften im Hinblick auf die mechanische Eigenschaft der Querzugfestigkeit sowie der Materialeigenschaften der Dickenquellung und Wasserauf- nähme nach 2 und 24 Stunden einhält.

[0028] Zum Vergleich der resultierenden Eigenschaften wurde eine MDF-Platte hergestellt, die ausschließlich aus Kiefernholzschnitzeln besteht sowie eine MDF-Platte, die aus Kiefernholzhackschnitzeln und ein Rohstoff mit holzfremden Inhaltsstoffen in einem Mi- schungsverhältnis von 80% Kiefernholzschnitzel und 20% holzfremden Rohstoff besteht. Die Angaben beziehen sich auf die Trockenmasse. Für beide Arten von MDF-Platte wurde zusätzlich noch ein UF-Harz 350 (BASF) als Bindemittel verwendet.

[0029] Aus den Kiefernholzschnitzeln bzw. der Kiefernholzschnitzel/Rohstoff-Mischung wurden Faserstoffe nach dem thermomechanischen Verfahren (TMP -Verfahren) hergestellt. Der Aufschluss der Rohstoffe erfolgte in einer Labor-Refmer-Anlage mit Kocher und Rohrstrockner. Die Aufschlusstemperatur lag bei 150 ⁰ C bei 5,0 bar und die Aufschlussdauer betrug 5 Minuten.

[0030] Anschließend wurden die Faserstoffe im Rohrtrockner gefolgt von einer Trock- nung im Trocknungsschrank bei 65 ⁰ C auf eine Faserfeuchte von ca. 2% getrocknet. Die getrockneten Faserstoffe wurden in einem Mischer wie folgt beleimt:

^■ Der Faserstoff wurde im B lender- Verfahrenin einem Trommelmischer beleimt.

■ Als Bindemittel wurde ein Harnstoff- Formaldehydharz (UF-Harz K350) verwendet, wobei der Bindemittelaufwand 15% (Feststoff/Trockenmasse Faserstoff) betrug.

^■ Als Härtungsbeschleuniger wurde Ammoniumsulfat (2% Feststoff Här- ter/Festharz) eingesetzt..

^■ Es wurden 1,1% Parafmemulsion (Feststoff Paraffin bezogen auf Trockenmasse Faserstoff) verwendet, wobei die Paraffinemulsion zusammen mit dem UF-Harz auf den Faserstoff gegeben wurde.

[0031] Im Anschluss an die Beleimung der Rohstoffe wurde das jeweilige Material zu Platten heiß verpresst. Dabei wurden einschichtige Platten hergestellt mit einer Plattendicke von 16 mm und einer Soll-Rohdichte von 750 kg/m ³ . Die Presstemperatur betrug 200 ⁰ C und die Presszeit 15 s/mm Plattendicke.

[0032] Nach der Herstellung wurden die Platten besäumt und auf 16 mm Plattendicke geschliffen. Von den Platten mit unterschiedlichen Ausgangsrohstoffen wurden Prüfkörper identischen Ausmaßes erstellt, die im Normalklima bis zur Ausgleichsfeuchte klimatisiert wurden. Im Anschluss daran erfolgte die Bestimmung der Eigenschaften Querzugfestigkeit nach EN 319, Dickenquellung nach 2 und 24 Stunden nach EN 317 und Wasseraufnahme nach 2 und 24 Stunden. Die Ergebnisse lassen sich in Tabelle 1 wie folgt zusammenfassen: Tabelle 1 : Rohdichte, Querzugfestigkeit, Dickenquellung und Wasseraufnahme

[0033] Die Ergebnisse zeigen, dass die Dickenquellung zwar erheblich höher ist bei den Platten, die unter Zusatz holzfremder Stoffe hergestellt wurden, diese jedoch die DIN Norm 622-5 einhalten. Entsprechend der stärkeren Dickenquellung weisen die Platten mit dem Rohstoff, der holzfremde Anteile aufweist, auch eine erhöhte Wasseraufnahme auf.

[0034] Insgesamt zeigt das Ausführungsbeispiel, dass eine MDF-Platte hergestellt werden kann, welche die erforderlichen Normen einhält, jedoch nicht zu 100% aus Holz be- steht. Damit zeigt die vorliegende Erfindung eine Alternative zu vollständig aus Holz bestehenden Platten auf, wodurch natürliche Ressourcen geschont werden und eine Möglichkeit zur Verwendung anderweitig anfallender Zusatzstoffe auf.

[0035] Analog zu dem oben dargestellten Beispiel wurden noch weitere Platten herge- stellt, bei denen als Rohstoff ein holzfremder Stoff für die Herstellung des Faserstoffes verwendet wurde. Der holzfremde Stoff kann dabei anorganische Anteile aufweisen, wie beispielsweise Salze, Glas, Metall, Keramik etc. und/oder synthetische organische Stoffe wie beispielsweise Kunststoffe und/oder verrottbare organische Stoffe wie Naturfasern, Fette, Öle, Zucker oder Proteine. Die Aufzählungen der Stoffe der einzelnen Gruppen sind nur beispielhaft und nicht abschließend zu verstehen.

[0036] Für die Herstellung weiterer Platten unter Verwendung holzfremder Stoffe wur- den folgende Mischungen verwendet:

• 73% synthetisch organische Stoffe und 27% anorganische Stoffe

• 22,5% anorganische Stoffe, 55% synthetische organische Stoffe und 22,5% verrottbare organische Stoffe • 40% anorganische Stoffe, 55% synthetische organische Stoffe und 5% verrottbare organische Stoffe

• 81% synthetische organische Stoffe und 19% anorganische Stoffe.

[0037] Im Gegensatz zu den Offenbarungen der DE 10 2004 011 931 Al, der DE 103 54 934 Al oder der DE 14 53 374 steht bei der vorliegenden Offenbarung nicht die Verbindung der Rohstoffe im Vordergrund, es ist nicht erforderlich enthaltene Kunststoffe miteinander zu verschmelzen. Vielmehr ist an dem Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung vorgesehen, dass ein gemischter Inputstrom als Holzersatz in einem Standard MDF- oder Spanplattenverfahren verwendet werden kann. Dies ist bislang nicht möglich gewesen, da in diesem Verfahren durch die reine Vermischung von Holz mit Holzersatzstoffen, anschließendem Verkleben und Verpressen eben keine entsprechende Stabilität und Haltbarkeit erreicht werden konnte, wie dies in dem vorstehenden Beispiel gezeigt ist.

[0038] Das Ausgangsmaterial wird bei einem Verfahren dieser Erfindung so vorbehan- delt, dass es als Holzersatzstoff unter Belassung aller üblichen Parameter in bekannten Standardverfahren verwendet werden kann. Dies bedeutet, dass das zuvor offenbarte Verfahren auf Maschinen angewendet werden kann, die bereits in Verwendung sind und es muss keine gesonderte Anpassung hinsichtlich des Erreichens besonderer Drücke oder Temperaturen vorgenommen werden.

[0039] Ein deutlicher Unterschied zur DE 44 10 576 Al besteht darin, dass die Presstemperaturen bei dem in diesem Dokument offenbarten Verfahren deutlich niedriger sind. Bei- einem Verfahren gemäß dieser Offenbarung ist eine entsprechende Temperatur überhaupt nur erforderlich, um eine entsprechende Funktion des Standardbindemittels, des UF-Leims, hervorzurufen. Temperatur und Druck haben per se keinerlei Auswirkung auf das Material oder auf die Verbindung des Materials mit dem entsprechenden Bindemittel.

[0040] Im Gegensatz zur Offenbarung der DE 44 10 576 Al, können eben die vorhandenen Standardverfahren zur Holzfaserplatten-Herstellung weiter verwendet werden, es müssen keine neuen Verfahren oder Vorrichtungen installiert werden und damit auch keine technischen Änderungen im vorhandenen Produktionsprozess vorgenommen werden, um die Herstellung entsprechender Platten zu ermöglichen.

BEZUGSZEICHENLISTE

10 Holzrohstoff

20 holzfremder Rohstoff 21 Platte aus verpresstem Faserstoff mit 5% holzfremden Rohstoff

30 Herstellen der Zusammensetzung für den Faserstoff

40 Zerfasern des Rohstoffes

50 Trocknen des Faserstoffes

60 Beleimen des Faserstoffes 70 Verpressen des Faserstoffes

80 Besäumen und Schleifen der Platten