| JP2014151599 | WOODY BOARD |
| JP2004195951 | METHOD FOR MANUFACTURING LAMINATE MATERIAL |
| JP2006240086 | WOOD/PLASTIC COMPOSITE BOARD AND ITS PRODUCTION METHOD |
GSCHWENTNER HERMANN (AT)
| WO2012062796A1 | 2012-05-18 |
| EP2281961A1 | 2011-02-09 | |||
| US20060194026A1 | 2006-08-31 | |||
| GB2447562A | 2008-09-17 | |||
| DE19702240A1 | 1998-07-30 | |||
| DE19702240A1 | 1998-07-30 | |||
| EP0171722A2 | 1986-02-19 | |||
| EP2281961A1 | 2011-02-09 |
| Patentansprüche Holzverbundwerkstoff (1), insbesondere plattenförmiger Holzverbundwerkstoff (1), enthaltend — Holzmaterial (2) in Form von miteinander verpressten Holzspänen, -Strands und/oder -fasern und — Aerogele ( 4 ) . Holzverbundwerkstoff (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aerogele (4) in dem Holzmaterial (2), insbesondere gleichmäßig, verteilt sind. Holzverbundwerkstoff (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aerogele (4) in eine separate Lage (1.1) eingebunden sind, die auf das Holzmaterial (2) aufgebracht ist, wobei das Holzmaterial (2) insbesondere frei von Aerogelen (4) ist. Holverbundwerkstoff (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (d) der separaten die Aerogele (4) enthaltenden Lage (1.1) kleiner als die Dicke (D) des verpressten Holzmaterials (2) oder Formkörpers (3) ist. Holverbundwerkstoff (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Aerogelen (4) im Holzverbundwerkstoff (1) weniger als 50 Vol.-% beträgt und bevorzugt in einem Bereich zwischen 1 und 30 Vol.-%, besonders bevorzugt in einem Bereich zwischen 1 und 20 Vol.-%, liegt. Holzverbundwerkstoff (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Holzmaterial (2) des Holzverbundwerkstoffs (1) zu mehr als 50 Vol.-%, bevorzugt zu mehr als 75 Vol.-%, besonders bevorzugt zu mehr als 90 Vol.-%, aus Holzspänen besteht, wobei insbesondere mehr als 50%, bevorzugt mehr als 75%, besonders bevorzugt mehr als 90%, der Holzspäne eine Länge von weniger als 50 mm, bevorzugt eine Länge in einem Bereich von 1 bis 20 mm, besonders bevorzugt eine Länge in einem Bereich von 1 bis 10 mm, haben. Holzverbundwerkstoff (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Holzmaterial (2) des Holzverbundwerkstoffs (1) zu mehr als 50 Vol.-%, bevorzugt zu mehr als 75 Vol.-%, besonders bevorzugt zu mehr als 90 Vol.-%, aus Holzstrands besteht, wobei insbesondere mehr als 50%, bevorzugt mehr als 75%, besonders bevorzugt mehr als 90%, der Holzstrands eine Breite von mehr als 4,5 mm, bevorzugt eine Breite in einem Bereich von 5 bis 60 mm, besonders bevorzugt eine Breite in einem Bereich von 10 bis 50 mm, haben. Holzverbundwerkstoff (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Holzmaterial (2) des Holzverbundwerkstoffs (1) zu mehr als 50 Vol.-%, bevorzugt zu mehr als 75 Vol.-%, besonders bevorzugt zu mehr als 90 Vol.-%, aus Holzfasern besteht. Holzverbundwerkstoff (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aerogele (4) in Form von Granulat vorliegen, wobei die mittlere Korngröße der Aerogele (4) im Holzverbundwerkstoff (1) in einem Bereich von 0,3 bis 4 mm, bevorzugt in einem Bereich von 0,5 bis 2,5 mm, besonders bevorzugt in einem Bereich von 0,8 bis 1,8 mm, liegt und/oder die mittlere Rohdichte in einem Bereich von 0,001 bis 0,6 g/cm3 , bevorzugt in einem Bereich von 0,01 bis 0,3 g/cm3, besonders bevorzugt in einem Bereich von 0,05 bis 0,1 g/cm3, liegt. Holzverbundwerkstoff (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Holzmaterials (2) in Form von Holzspänen, -Strands und/oder -fasern mindestens 50% beträgt und bevorzugt in einem Bereich von 50 bis 80 Vol.-%, besonders bevorzugt in einem Bereich von 50 bis 70 Vol.-%, liegt. Holzverbundwerkstoff (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Holzmaterial (2) des Holzverbundwerkstoffs (1) zu mehr als 50 Vol.-%, bevorzugt zu mehr als 75 Vol.-%, besonders bevorzugt zu mehr als 90 Vol.-%, aus Holzpartikeln besteht, die gewählt sind aus der Gruppe enthaltend Holzspäne, Holzstrands und Holzfasern . Verfahren zur Herstellung eines Holzverbundwerkstoffs (1 insbesondere eines Holzverbundwerkstoffs (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das Aerogele (4) mit einem Holzmaterial in Form von Holzspänen, -Strands und/oder -fasern verbunden werden. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Aerogele (4) zunächst in einem ersten Schritt mit dem Holzmaterial (2) zu einem Gemisch (5) vermengt werden, anschließend in einem zweiten Schritt das Gemisch (5) auf einen Träger (6) gestreut wird und wiederum anschließend in einem dritten Schritt das auf dem Träger (6) befindliche Material (7) verpresst wird. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (6) vor dem Verpressen mit mehreren Schichten (7.1,7.2,7.3) mit Holzmaterial (2) bestreut wird, von denen mindestens eine Aerogele (4) enthält. 15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Holzmaterial (2) als Formkörper (3), insbesondere plattenförmiger Formkörper (3), aus miteinander verpressten Holzspänen, -Strands und/oder -fasern bereitgestellt wird und die Aerogele (4) als separate Lage (1.1), in die sie eingebunden sind, auf den Formkörper (3) aufgebracht werden, wobei der Formkörper (3) insbesondere frei von Aerogelen (4) ist. 16. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Holzmaterial (2) zunächst in einem ersten Schritt, insbesondere ohne Zugabe von Aerogelen (4), auf einen Träger (6) gestreut wird, und anschließend in einem zweiten Schritt auf das auf dem Träger (6) befindliche Material (7) die Aerogele (4) als separate Lage (1.1), in die sie eingebunden sind, aufgebracht werden. 17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (6) vor dem Verpressen mit einer oder mehreren Schichten mit Holzmaterial (2) bestreut wird, von denen mindestens eine Aerogele (4) enthält. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Verpressen in einer Doppelbandpresse (8) oder Kalanderpresse durchgeführt wird . 19. Verwendung von Aerogelen (4) in einer Holzwerkstoffplatte, insbesondere Span- oder OSB-Platte, zur Verbesserung der Brandbeständigkeit . 20. Verwendung von Aerogelen (4) in einer Holzwerkstoffplatte, insbesondere Faserplatte, vorzugsweise LDF-Platte, zur Verringerung des Wärmedurchgangs . |
Die vorliegende Erfindung betrifft einen
Holzverbundwerkstoff, insbesondere einen plattenförmigen
Holzverbundwerkstoff, enthaltend Holzmaterial und Aerogele.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Holzverbundwerkstoffs. Schließlich betrifft die
Erfindung Verwendungen von Aerogelen in einer
Holzwerkstoffplatte . Unter einem Holzverbundwerkstoff wird im Sinne der
vorliegenden Erfindung ein Verbundmaterial verstanden, das überwiegend aus Holzmaterial besteht, also zu mehr als 50% aus Holzmaterial hergestellt ist. Der Rest des
Verbundmaterials (weniger als 50%) ist anderes Material.
Holzverbundwerkstoffe können beispielsweise mindestens eine Holzwerkstoffplatte, insbesondere mindestens eine Span-,
Faser- und/oder OSB-Platte (OSB: oriented Strand board,
Platte mit ausgerichteten Strands, d.h speziellen Spänen) aufweisen. Beispiele für Holzverbundwerkstoffe sind auch WPC- Verbundwerkstoffe (WPC: wood plastic composites, Holz- Kunststoff-Verbundwerkstoffe) , zementgebundene Spanplatten oder dergleichen.
Unter Holzmaterial wird jegliche Form von Holz verstanden, das heißt sowohl Massivholz (unzerkleinertes Holz) oder
zerkleinertes Holz sowie Frischholz oder Holz, das aus der Wiederverwertung gewonnen ist (Recyclingholz). Zerkleinertes Holz umfasst neben Brettern und Furnieren auch kleine
Elemente wie Holzspäne, Holzstrands, Holzfasern, Holzwolle und Holzmehl. Unter Holzspänen werden vorliegend Partikel einer maximalen Größe (Länge) von nur wenigen Millimetern, beispielsweise von maximal 10 bis 20 mm, verstanden.
Holzspäne werden beispielsweise bei der Herstellung von
Spanplatten eingesetzt. Davon zu unterscheiden sind
Holzstrands, bei denen es sich um längliche und relativ große Holzpartikel handelt. Holzstrands haben in der Regel eine Länge von 100 bis 200 mm und können bis zu 1,5 mm dick sein. Holzstrands werden zu der Herstellung von OSB-Platten
verwendet. Ein weiteres davon zu unterscheidendes Holzprodukt ist Holzwolle, bei der es sich um sogenannte Fadenspäne handelt. Holzwolle wird in der Regel als Verpackungspolster oder als Dämmstoff verwendet, wobei die Fadenspäne bis zu 500 mm lang sein können. Schließlich sind zur Herstellung sogenannter Faserplatten Holzfasern bekannt. Dabei handelt es sich um langgestreckte, axial angeordnete Holzzellen, die üblicherweise aus kleinstückigem Holz wie Hackschnitzeln durch Dämpfen, Kochen und chemisches oder mechanisches
Aufschließen gewonnen werden (Zerfaserung des Holzes). Daraus hergestellt werden beispielsweise hochdichte Faserplatten
(HDF-Platten) , mitteldichte Faserplatten (MDF-Platten) oder leichte Faserplatten (LDF-Platten, low density fiberboard) .
Aerogele sind hochporöse Festkörper, bei denen bis zu 99,98 % des Volumens aus Poren bestehen. Es gibt verschiedene Arten von Aerogelen, wobei solche auf Silicatbasis am
verbreitetsten sind. Andere Materialien, beispielsweise auf Kunststoff- oder Kohlenstoffbasis , kommen in Spezialfällen zur Anwendung. Grundsätzlich können jedes Metalloxid, Polymer und andere Stoffe als Ausgangsbasis für die Aerogelsynthese mittels eines Sol-Gel-Prozesses verwendet werden. Aerogele weisen eine stark dendritische Struktur auf, also eine Verästelung von Partikelketten mit sehr vielen Zwischenräumen in Form von offenen Poren. Diese Ketten besitzen
Kontaktstellen, so dass sich letztendlich das Bild eines stabilen, schwammartigen Netzes ergibt. Dessen Aggregate verfügen über eine fraktale Dimension, sind also in einem gewissen Ausmaß selbstähnlich. Die Porengröße liegt im
Nanometerbereich und die inneren Oberflächen können mit bis zu 1000 qm pro Gramm außergewöhnlich groß werden. Dadurch können Aerogele u. a. als Isolier- oder Filtermaterial eingesetzt werden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, biologisch aktive Moleküle, Proteine oder gar ganze Zellen einzulagern. Die Einsatzgebiete der Aerogele werden sich mit der Entdeckung weiterer Eigenschaften noch deutlich
ausweiten. Aerogele halten 15 Einträge im Guinness-Buch der Rekorde für Materialeigenschaften, inklusive „bester
Isolator" und „leichtester Feststoff" bzw. Feststoff mit der geringsten Dichte. Da besonders Silicat-Aerogele in ihrer Vielfalt vergleichsweise gut untersucht sind, kann man für ihr Spektrum recht genaue Angaben machen. Diese Eigenschaften gleichen dabei qualitativ wie zum Großteil auch quantitativ recht gut jenen der anderen Aerogele, mit jedoch teilweise spezifischen Eigenheiten. Die genauen Stoffeigenschaften hängen von der gewünschten Verwendung ab und können daher - je nach Ausgangsmaterial und Herstellungsprozess - durchaus stark voneinander abweichen. Die hohe optische Transparenz, zusammen mit einer Brechzahl von etwa 1,007 bis 1,24 und einem typischen Wert von 1,02, macht Aerogele auch in optischer Hinsicht interessant. Ein Silicat-Aerogel erscheint vor dunklem Hintergrund milchig-blau, weil das Siliciumdioxid die kürzeren Wellenlängen (das heißt, die blauen Anteile des weißen Lichts) mehr streut als die längerwellige Strahlung. Dieser Effekt lässt sich in Form der Rayleigh-Streuung auch beim Tageslicht in der Erdatmosphäre beobachten. Trotz seiner durchsichtigen Erscheinung fühlt sich das Aerogel wie harter Plastik-Schaum an. Aufgrund dieser Eigenschaft erscheinen sie matt bis durchsichtig (siehe Abbildungen rechts) und tragen daher auch die Beinamen „gefrorener Rauch" oder „blauer
Rauch". Die Bezeichnung Silica-Aerogel bezieht sich dabei jedoch auf die Struktur und weniger auf die chemische
Zusammensetzung des Materials. Letztere entspricht etwa
SiO (OH) y (OR) z , mit y und z als vom Herstellungsprozess abhängigen Parametern (Quelle: http://de.wikipedia.org/ wiki/Aerogel) .
Gemäß der DE 197 02 240 AI sind Aerogele, insbesondere solche mit Porositäten über 60% und Dichten unter 0,6 g/cm 3 , je nach Herstellungsverfahren transparent, transluzent oder opak und weisen eine äußerst geringe thermische Leitfähigkeit auf. Sie finden deshalb zum Beispiel Anwendung als
Wärmeisolationsmaterial, wie z. B. in der EP-A-0 171 722 beschrieben. Aerogele im Weiteren Sinn, d. h. im Sinne von "Gel mit Luft als Dispersionsmittel", werden durch Trocknung eines geeigneten Gels hergestellt. Unter den Begriff
"Aerogel" in diesem Sinne fallen Aerogele im engeren Sinn, Xerogele und Kryogele. Dabei wird ein getrocknetes Gel als Aerogel im engeren Sinn bezeichnet, wenn die Flüssigkeit des Gels bei Temperaturen oberhalb der kritischen Temperatur und ausgehend von Drücken oberhalb des kritischen Druckes weitestgehend entfernt wird. Wird die Flüssigkeit des Gels dagegen unterkritisch, beispielsweise unter Bildung einer Flüssig-Dampf-Grenzphase entfernt, dann bezeichnet man das entstandene Gel vielfach auch als Xerogel. Bei der Verwendung des Begriffs Aerogele in der vorliegenden Anmeldung handelt es sich um Aerogele im weiteren Sinn, d. h. im Sinn von "Gel mit Luft als Dispersionsmittel".
Im Sinne der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei Aerogelen um all solche wie sie zuvor beschrieben wurden.
Die DE 197 02 240 AI beschreibt mehrschichtige
Verbundmaterialien, wobei mindestens eine Schicht Aerogele enthalten kann und diese Schicht auch bis zu 50 Vol.-%
Füllstoffe wie zum Beispiel Holzmehl enthalten kann. Bei Holzmehl handelt es sich im Unterschied zu Holzspänen,
-Strands und -fasern um sehr fein zerriebenes Holz mit einer Partikelgröße von weniger als 0,1 mm (auch als Holzstaub bezeichnet) . Die Aerogele werden dazu eingesetzt, ein wärmedämmendes Verbundmaterial zu schaffen, das möglichst einfach und in beliebiger Form und Größe hergestellt werden kann .
Die EP 2 281 961 AI beschreibt Materialien, wobei Aerogele in Form von Partikeln zu einem fadenförmigen Material ("fibrous material") zugegeben werden. Bei dem fadenförmigen Material kann es sich auch um Holzwolle ("wood wool") handeln. Auch hier soll auf diese Weise ein Dämmstoff hergestellt werden. Bei den hergestellten Platten handelt es sich um sogenannte Holzwolle-Leichtbauplatten (siehe http://de.wikipedia.org/ wiki/holzwolle-leichtbauplatte) , wobei sich diese durch die Geometrie der verwendeten Holzpartikel (Holzwolle)
grundlegend von Spanplatten, OSB-Platten und Faserplatten unterscheiden. Auch die verwendeten Bindemittel sind
unterschiedlich. So werden bei Spanplatten, OSB-Platten und Faserplatten formaldehydbasierte Bindemittel oder solche auf Basis von PMDI (Polymeres Diphenylmethandiisocyanant ) eingesetzt, während Holzwolle-Leichtbauplatten mineralisch gebunden sind. Angaben zu dem verwendeten Bindemittel macht die EP 2 281 961 AI für die holzwollebasierten Lagen nicht, die erwähnten Bindemittel beziehen sich ausschließlich auf die Verwendung in einer separaten mineralischen Lage.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedenste Zusätze und Beschichtungsmaterialien bekannt, um Holzwerkstoffe, gemeint sind insbesondere Spanplatten, OSB-Platten und Faserplatten, auch mit Zusätzen bzw. Additiven, hinsichtlich der
brandschutztechnischen Eigenschaften zu verbessern. Vielfach werden dazu sogenannte Flammschutzmittel eingesetzt.
Flammschutzmittel (oder Brandhemmer) sind Stoffe, welche die Ausbreitung von Bränden einschränken, verlangsamen oder verhindern sollen (siehe http://de.wikipedia.org/wiki/ flammschutzmittel ) . Die bekannten Flammschutzmittel sind überwiegend gesundheitlich oder ökologisch bedenklich oder sind in ihrer Wirkungsweise unbefriedigend. Manche dieser Additive haben auch ein starkes Färbevermögen, so dass
Anlagenteile starker Verschmutzung ausgesetzt werden, was den Wartungsaufwand nachteilig erhöht, insbesondere zu beobachten bei dem Einsatz von Grafit als Brandhemmer. Der Brandschutz hat im Hochbau, im Innenausbau, sowie auch bei der Anwendung von Holzwerkstoffen im Fahrzeugbau eine wesentliche
Bedeutung .
Davon ausgehend ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, die brandschutztechnischen Eigenschaften von Holzwerkstoffen zu verbessern.
Die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe wird gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung gelöst durch einen Holzverbundwerkstoff, insbesondere plattenförmigen Holzverbundwerkstoff, enthaltend Holzmaterial in Form von miteinander verpressten Holzspänen, -Strands und/oder -fasern und Aerogele.
Indem erfindungsgemäß erstmalig Aerogele in einem
Holzwerkstoff eingesetzt werden, nämlich entweder im Innern des verpressten Holzmaterials und/oder in einer separaten Beschichtung auf dem verpressten Holzmaterial, was im
Folgenden noch näher erläutert wird, wird ein neuer Werkstoff (Holzverbundwerkstoff) geschaffen, dessen Wärmeleitfähigkeit stark reduziert ist. Dies ist insbesondere von Vorteil bei LDF-Platten, da diese verbreitet für Dämmzwecke verwendet werden. Auf diese Weise werden weiterhin die
brandschutztechnischen Eigenschaften von Holzwerkstoffen deutlich verbessert.
"Miteinander verpresst" bedeutet dabei, dass aus einer
Vielzahl von zu einem sogenannten Kuchen angehäuften
Holzspänen, -Strands oder -fasern in einer Presse ein
Pressteil hergestellt wird, beispielsweise bei der Verwendung von überwiegend Holzspänen eine sogenannte Spanplatte, bei der Verwendung von überwiegend Holzstrands eine OSB-Platte oder bei der Verwendung von überwiegend Holzfasern eine Faserplatte, vorzugsweise eine LDF-Platte. Es sei angemerkt, dass sowohl in dem Fall, dass das besagte Pressteil in seinem Innern Aerogele aufweist als auch in dem Fall, dass das Pressteil mit einer Aerogele aufweisenden Beschichtung versehen ist, dieses ein Holzwerkstoffkörper ist,
insbesondere eine Holzwerkstoffplatte, die in letzterem Fall beschichtet ist. Das erfindungsgemäß eingesetzte Holzmaterial kann neben den Holzspänen, -Strands und/oder -fasern auch anderes
Holzmaterial, wie es beispielsweise in den einleitenden
Absätzen erwähnt wurde, oder auch Zellulosematerial
enthalten .
Vorzugsweise wird das Holzmaterial durch Zugabe eines
Bindemittels gebunden. Dies ist aber nicht zwingend
notwendig. Als Bindemittel werden insbesondere die zuvor genannten formaldehydbasierten Bindemittel oder die auf Basis von PMDI eingesetzt.
Im Folgenden werden nun verschiedene Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Holzverbundwerkstoffkörpers definiert:
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Aerogele in dem Holzmaterial, insbesondere gleichmäßig, verteilt sind. Dabei kann der Anteil an Aerogelen zur
Oberfläche des Holzverbundwerkstoffs bzw. Holzwerkstoffs zunehmen oder aber abnehmen.
Gemäß einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Aerogele in eine separate Lage (Matrix) eingebunden sind, die auf das Holzmaterial, insbesondere auf einen aus dem Holzmaterial durch Verpressen hergestellten Formkörper, aufgebracht
(aufkaschiert ) ist und die insbesondere frei von
Holzpartikeln ist, wobei das Holzmaterial oder der Formkörper insbesondere frei von Aerogelen ist. In der separaten Lage oder Matrix können die Aerogele ebenfalls durch ein
Bindemittel miteinander verbunden sein. Bei dem Bindemittel kann es sich um dasselbe Bindemittel wie in dem Holzmaterial bzw. Formkörper handeln. Es sei nochmals erwähnt, dass auch ein Formkörper, bei dem eine separate Lage mit Aerogelen aufgebracht worden ist, als Holzwerkstoff, insbesondere als Holzwerkstoffplatte, anzusehen ist, nämlich als beschichteter Holzwerkstoff. Der erfindungsgemäße Holzwerkstoff bzw.
Holzverbundwerkstoff kann auch beidseitig mit einer solchen Aerogele enthaltenden separaten Lage versehen sein.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Dicke der separaten die Aerogele enthaltenden Lage kleiner als die Dicke des verpressten Holzmaterials oder Formkörpers ist .
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Anteil an Aerogelen im Holzverbundwerkstoff weniger als 50 Vol.-% beträgt und bevorzugt in einem Bereich zwischen 1 und 30 Vol.-%, besonders bevorzugt in einem Bereich zwischen 1 und 20 Vol.-%, liegt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Holzmaterial des Holzverbundwerkstoffs zu mehr als 50 Vol.-%, bevorzugt zu mehr als 75 Vol.-%, besonders bevorzugt zu mehr als 90 Vol.-%, aus Holzspänen besteht, wobei insbesondere mehr als 50%, bevorzugt mehr als 75%, besonders bevorzugt mehr als 90%, der Holzspäne eine Länge von weniger als 50 mm, bevorzugt eine Länge in einem Bereich von 1 bis 20 mm, besonders bevorzugt eine Länge in einem Bereich von 1 bis 10 mm, und/oder eine Breite von weniger als 10 mm, bevorzugt von weniger als 5 mm, besonders bevorzugt von weniger als 2 mm, und/oder eine Dicke von weniger als 1,5 mm, bevorzugt von weniger als 1,0 mm, besonders bevorzugt von weniger als 0,5 mm, haben. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, das
Holzmaterial des Holzverbundwerkstoffs zu mehr als 50 Vol.-%, bevorzugt zu mehr als 75 Vol.-%, besonders bevorzugt zu mehr als 90 Vol.-%, aus Holzstrands besteht, wobei insbesondere mehr als 50%, bevorzugt mehr als 75%, besonders bevorzugt mehr als 90%, der Holzstrands eine Breite von mehr als 4,5 mm, bevorzugt eine Breite in einem Bereich von 5 bis 60 mm, besonders bevorzugt eine Breite in einem Bereich von 10 bis 50 mm, und/oder eine Länge in einem Bereich von 80 bis 300 mm, bevorzugt in einem Bereich von 90 bis 250 mm, besonders bevorzugt in einem Bereich von 100 bis 200 mm, und/oder eine Dicke von mehr als 0,5 mm, bevorzugt in einem Bereich von 0,6 bis 1,8 mm, besonders bevorzugt in einem Bereich von 0,6 bis 1 , 5 mm, haben .
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Holzmaterial des Holzverbundwerkstoffs zu mehr als 50 Vol.-%, bevorzugt zu mehr als 75 Vol.-%, besonders bevorzugt zu mehr als 90 Vol.-%, aus Holzfasern besteht.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Aerogele (in dem verpressten Holzmaterial, das heißt in dem Pressteil, und/oder in der separaten Lage) in Form von
Granulat vorliegen, wobei die mittlere Korngröße der Aerogele im Holzverbundwerkstoff in einem Bereich von 0,3 bis 4 mm, bevorzugt in einem Bereich von 0,5 bis 2,5 mm, besonders bevorzugt in einem Bereich von 0,8 bis 1,8 mm, liegt und/oder die mittlere Rohdichte in einem Bereich von 0,001 bis 0,6 g/cm 3 , bevorzugt in einem Bereich von 0,01 bis 0,3 g/cm 3 , besonders bevorzugt in einem Bereich von 0,05 bis 0,1 g/cm 3 , liegt. In dem Fall, dass die Areogele in einer separaten Lage Teil des Holzwerkstoffs bzw. Holzverbundwerkstoffs sind, kann die separate Lage eine Dicke haben, die mindestens so groß ist wie die größte in der separaten Lage verwendete Korngröße der Aerogele. Liegt beispielsweise in der separaten Lage ein Granulat von Aerogelen vor, deren Korngrößenverteilung von 0,3 bis 4 mm reicht, beträgt die Dicke der separaten Lage vorzugsweise mindestens 4 mm. Wird beispielsweise ein
Granulat verwendet, bei dem die maximale Korngröße der
Aerogele 2 mm beträgt, so kann die Dicke der separaten Lage mindestens 2 mm betragen. Es sind aber auch andere Dicken denkbar. So kann die Dicke der separaten Lage in einem
Bereich von 1 bis 20 mm, bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 10 mm, besonders bevorzugt in einem Bereich von 2 bis 8 mm, liegen . Gemäß noch einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Anteil des Holzmaterials in Form von Holzspänen, -Strands und/oder -fasern (d.h. der Anteil des Holzmaterials, welches in dem Holzverbundwerkstoff in Form von Holzspänen, -Strands und/oder -fasern vorliegt) mindestens 50% beträgt und bevorzugt in einem Bereich von 50 bis 80 Vol.-%, besonders bevorzugt in einem Bereich von 50 bis 70 Vol.-%, liegt.
Grundsätzlich kann in dem Holzverbundwerkstoff auch noch anderes Holzmaterial vorgesehen sein, welches dann aber nicht von dem genannten Anteil umfasst ist.
Schließlich ist gemäß noch einer Ausgestaltung vorgesehen, dass das Holzmaterial des Holzverbundwerkstoffs zu mehr als 50 Vol.-%, bevorzugt zu mehr als 75 Vol.-%, besonders bevorzugt zu mehr als 90 Vol.-%, aus Holzpartikeln besteht, die gewählt sind aus der Gruppe enthaltend Holzspäne,
Holzstrands und Holzfasern. Mit anderen Worten können in dem erfindungsgemäßen Holzverbundwerkstoff auch verschiedene Arten von Holzpartikeln aus der genannten Gruppe gleichzeitig vorkommen bzw. vorhanden sein. So ist es denkbar, dass das Holzmaterial in dem Holzverbundwerkstoff gebildet wird von sowohl Holzspänen als auch Holzstrands und/oder Holzfasern, oder sowohl von Holzstrands als auch Holzfasern. Auch alle drei genannten Arten von Holzpartikeln, nämlich Holzspäne, Holzstrands und Holzfasern, können gleichzeitig in dem
Holzmaterial vorkommen bzw. das Holzmaterial bilden. Sind verschiedene Holzpartikelarten aus der zuvor genannten Gruppe vorgesehen, können diese als Gemisch und/oder in separaten Lagen vorgesehen sein. Das heißt, sind
beispielsweise sowohl Holzspäne als auch Holzstrands
vorgesehen, kann mindestens eine Lage des
Holzverbundwerkstoffs ein Gemisch aus Holzspänen und
Holzstrands aufweisen (wobei zusätzlich auch noch andere Arten von Holzpartikeln in dem Gemisch enthalten sein
können) . Zusätzlich oder alternativ ist es aber auch denkbar, dass in dem Fall, dass der Holzverbundwerkstoff sowohl
Holzspäne als auch Holzstrands aufweist, zumindest eine Lage keine Holzspäne oder keine Holzstrands aufweist oder aber zumindest eine Lage keine Holzspäne und eine andere Lage keine Holzstrands aufweist. Sind beispielsweise sowohl
Holzspäne als auch Holzfasern vorgesehen, kann mindestens eine Lage des Holzverbundwerkstoffs ein Gemisch aus
Holzspänen und Holzfasern aufweisen (wobei zusätzlich auch noch andere Arten von Holzpartikeln in dem Gemisch enthalten sein können) . Zusätzlich oder alternativ ist es aber auch denkbar, dass in dem Fall, dass der Holzverbundwerkstoff sowohl Holzspäne als auch Holzfasern aufweist, zumindest eine Lage keine Holzspäne oder keine Holzfasern aufweist oder aber zumindest eine Lage keine Holzspäne und eine andere Lage keine Holzfasern aufweist. Sind beispielsweise sowohl
Holzstrands als auch Holzfasern vorgesehen, kann mindestens eine Lage des Holzverbundwerkstoffs ein Gemisch aus
Holzstrands und Holzfasern aufweisen (wobei zusätzlich auch noch andere Arten von Holzpartikeln in dem Gemisch enthalten sein können) . Zusätzlich oder alternativ ist es aber auch denkbar, dass in dem Fall, dass der Holzverbundwerkstoff sowohl Holzstrands als auch Holzfasern aufweist, zumindest eine Lage keine Holzstrands oder keine Holzfasern aufweist oder aber zumindest eine Lage keine Holzstrands und eine andere Lage keine Holzfasern aufweist.
Das in den vorangehenden Absätzen zu der Zusammensetzung des Holzmaterials Gesagte schließt nicht aus, dass zusätzlich zu Holzspänen und/oder Holzstrands und/oder Holzfasern auch andere Arten von Holzmaterial im Holzverbundwerkstoff vorgesehen sind, beispielsweise die in der
Beschreibungseinleitung genannten Arten von Holzmaterial wie Holzwolle, Holzmehl etc.
Der zuvor definierte Holzverbundwerkstoff kann auch eine zusätzliche Beschichtung aufweisen, die entweder direkt aufgebracht oder mittels eines Klebemittels mit diesem verbunden ist. Eine direkt aufgebrachte Beschichtung ist beispielsweise ein Lack. Eine mittels eines Klebemittels aufgebrachte Beschichtung ist beispielsweise eine Folie.
Ein wie zuvor definierter Holzverbundwerkstoff kann
beispielsweise auch als Bestandteil einer Sandwichplatte eingesetzt werden, beispielsweise als Decklage der
Sandwichplatte . Die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe wird gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung bei einem Verfahren zur Herstellung eines Holzverbundwerkstoffs, insbesondere eines Holzverbundwerkstoffs, wie er zuvor definiert wurde, dadurch gelöst, dass Äerogele mit einem Holzmaterial in Form von Holzspänen, -Strands und/oder
-fasern verbunden werden. Die Äerogele bilden also zusammen mit dem Holzmaterial den Holzverbundwerkstoff.
Im Folgenden werden nun verschiedene Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens definiert:
Gemäß einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Äerogele zunächst in einem ersten Schritt mit dem (noch nicht
verpressten) Holzmaterial und gegebenenfalls einem
Bindemittel zu einem Gemisch vermengt werden, anschließend in einem zweiten Schritt das Gemisch auf einen Träger gestreut wird und wiederum anschließend in einem dritten Schritt das auf dem Träger befindliche (noch nicht verpresste) Material verpresst wird. Bei dem Träger kann es sich beispielsweise um ein Transportband handeln.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Träger vor dem Verpressen mit mehreren Schichten mit (noch nicht verpresstem) Holzmaterial bestreut wird, von denen mindestens eine Äerogele enthält. Dabei kann die die Äerogele enthaltende Schicht zu unterst, zu oberst oder in der Mitte sein. Es können auch mehrere Äerogele enthaltende Schichten vorgesehen sein, die in dem Schichtaufbau benachbart
zueinander oder beabstandet voneinander sein können. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Holzmaterial als Formkörper, insbesondere plattenförmiger Formkörper, aus miteinander verpressten Holzspänen, -Strands und/oder -fasern bereitgestellt wird und die Äerogele als separate Lage (Matrix) , in die sie eingebunden sind, auf den Formkörper aufgebracht ( aufkaschiert ) werden, wobei der Formkörper insbesondere frei von Aerogelen ist. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, dass der Formkörper ebenfalls Äerogele aufweist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das (noch nicht verpresste) Holzmaterial zunächst in einem ersten Schritt, insbesondere ohne Zugabe von Aerogelen (wobei aber auch die Zugabe von Aerogelen denkbar ist) , auf einen Träger gestreut wird, und anschließend in einem zweiten Schritt auf das auf dem Träger befindliche (noch nicht verpresste)
Material die Äerogele als separate Lage, in die sie
eingebunden sind, aufgebracht werden. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Träger vor dem Verpressen mit einer oder mehreren Schichten mit (noch nicht verpresstem) Holzmaterial bestreut wird, von denen mindestens eine Äerogele enthält. Dabei kann die die Äerogele enthaltende Schicht zu unterst, zu oberst oder in der Mitte sein. Es können auch mehrere Äerogele enthaltende Schichten vorgesehen sein, die in dem Schichtaufbau
benachbart zueinander oder beabstandet voneinander sein können . Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Verpressen in einer Doppelbandpresse oder Kalanderpresse durchgeführt wird. Der mittlere Pressdruck kann beim Verpressen in einem Bereich von 1 bis 50 kg/cm 2 , bevorzugt in einem Bereich von 5 bis 50 kg/cm 2 , besonders bevorzugt in einem Bereich von 10 bis 40 kg/cm 2 , liegen. Die mittlere Presstemperatur kann beim Verpressen in einem Bereich von 100° bis 300°C, bevorzugt in einem Bereich von 150° bis 250°C, besonders bevorzugt in einem Bereich von 180° bis 220°C, liegen. Dabei meint "mittlerer" Pressdruck und
"mittlere" Presstemperatur den über die Länge der
Presseinrichtung gemittelten Pressdruck bzw. die über die Länge der Presseinrichtung gemittelte Presstemperatur. Die Pressgeschwindigkeit (Pressfaktor) kann in einem Bereich von 1 bis 20 s/mm, bevorzugt in einem Bereich von 2,5 bis 15 s/mm, besonders bevorzugt in einem Bereich von 3,5 bis 10 s/mm, liegen (Anmerkung: weil die Pressgeschwindigkeit von der Plattendicke abhängt, wird sie auf diese bezogen und durch den sogenannten Pressfaktor in Sekunden je mm
Plattendicke (s/mm) ausgedrückt).
Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung von Aerogelen in (das heißt im Innern oder als Deckschicht) einer Holzwerkstoffplatte, insbesondere Span-, OSB- oder
Faserplatte, insbesondere in einem wie zuvor definierten Holzverbundwerkstoff, zur Verbesserung der
Brandbeständigkeit .
Schließlich betrifft die Erfindung auch die Verwendung von Aerogelen in (das heißt im Innern oder als Deckschicht) einer Holzwerkstoffplatte , insbesondere Span-, OSB- oder
Faserplatte, vorzugsweise LDF-Platte, insbesondere in einem wie zuvor definierten Holzverbundwerkstoff, zur Verringerung des Wärmedurchgangs . Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen Holzverbundwerkstoff und das
erfindungsgemäße Verfahren auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu sei einerseits verwiesen auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die
Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:
Fig. la) ein erstes Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens ,
Fig. lb) ein zweites Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens ,
Fig. 2a) ein drittes Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens und
Fig. 2b) ein viertes Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens .
Bei allen Verfahren, die in den Figuren la) , lb) , 2a) und 2b) dargestellt sind, wird ein Holzverbundwerkstoff 1 (eine
Holzwerkstoffplatte) hergestellt, die Holzmaterial 2 in Form von Holzspänen, -Strands und/oder -fasern sowie Aerogele 4 auf eist .
Grundsätzlich unterscheiden sich die einzelnen
Herstellungsverfahren unter anderem wie folgt voneinander.
Gemäß Fig. la) ist vorgesehen, dass die Aerogele 4 zunächst in einem ersten Schritt mit dem Holzmaterial 2 zu einem
Gemisch 5 vermengt werden, anschließend in einem zweiten Schritt das Gemisch 5 auf einen Träger 6 gestreut wird und wiederum anschließend in einem dritten Schritt das auf dem Träger 6 befindliche Material 7 verpresst wird. In Fig. lb) werden auf den Träger 6 vor dem Verpressen mehrere Schichten 7.1, 7.2 und 7.3 aufgestreut, von denen die untere Schicht 7.1 und die obere Schicht 7.3 Aerogele 4 aufweist. Die mittlere Schicht 7.2 ist frei von Aerogelen. Bei dem Herstellungsverfahren gemäß Fig. 2a) ist vorgesehen, dass das Holzmaterial 2 als plattenförmiger Formkörper 3 aus miteinander verpressten Holzspänen, -Strands und/oder -fasern bereitgestellt wird und die Aerogele 4 als separate Lage 1.1, in die sie eingebunden sind, auf den Formkörper 3 aufgebracht werden, wobei der Formkörper 3 insbesondere frei von
Aerogelen 4 ist. Dabei ist die Dicke d der separaten Lage 1.1 kleiner als die Dicke D des Holzmaterials 2.
Bei der Ausgestaltung in Fig. 2b) ist schließlich vorgesehen, dass das Holzmaterial 2 zunächst in einem ersten Schritt, insbesondere ohne Zugabe von Aerogelen 4, auf einen Träger 6 gestreut wird, und anschließend in einem zweiten Schritt auf das auf dem Träger 6 befindliche Material 7 die Äerogele 4 als separate Lage 1.1, in die sie eingebunden sind,
aufgebracht werden. Auch hier ist die Dicke d der separaten Lage 1.1 kleiner als die Dicke D des Holzmaterials 2.
Bei den Ausführungsbeispielen in den Figuren la) , lb) und 2b) ist als Presseinrichtung 8 eine Doppelbandpresse vorgesehen. Alternativ kann auch eine Kalanderpresse eingesetzt werden. Bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 2a) ist der Formkörper 3 auf vergleichbare Weise hergestellt worden, was hier aber nicht dargestellt ist. Die dargestellte Rolle 9 dient in Fig. 2a) nicht als Teil einer Presseinrichtung, sondern lediglich zum Andrücken (Aufkaschieren) der separaten Lage 1.1. Bei der zuvor genannten separaten Lage 1.1 handelt es sich um eine Matrix, beispielsweise in Form einer Kunststofffolie oder -matte, in welche Aerogele in Form von Granulat
eingebettet sind.