DE10330755A1

DE10330755A1 - Formteil aus Holzwerkstoff und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE10330755A1
Application number: DE2003130755
Authority: DE
Inventors: Michael Hofmann; Andreas Holm; Dirk Venschott
Original assignee: JUPITER GmbH; Jupiter Kuechenmaschf GmbH
Current assignee: CVP Clean Value Plastics GmbH
Priority date: 2003-07-07
Filing date: 2003-07-07
Publication date: 2005-02-10
Anticipated expiration: 2023-07-08
Also published as: DE10330755B4

Abstract

Formteil aus Holzwerkstoff, insbesondere Holzwerkstoffplatte, das eine Holzspan- oder -fasermasse und ein Bindemittel enthält, die unter Druck und Wärme verpreßt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein niedrig schmelzender Kunststoff ist, der in Form von Partikeln der Holzspan- und/oder -fasermasse zugemischt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Formteil aus Holzwerkstoff, insbesondere eine Holzwerkstoffplatte, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei Holzwerkstoffplatten unterscheidet man neben anderen Holzwerkstoffen zwischen Holzspan- und Holzfaserplatten. Holzfaserplatten werden aus zerfasertem Holz hergestellt, wobei je nach Faservliesbildung im wäßrigen oder gasförmigen Medium die Herstellung nach dem Naß- oder dem Trockenverfahren durchgeführt wird. Das Zerfasern des vorzerkleinerten Holzes (Hackspäne) erfolgt nach einer hydrothermischen Vorbehandlung in einem Scheibenrefiner. Dem Faserstoff werden im Trockenverfahren synthetische Bindemittel zugegeben. Nach der Faservliesbildung werden die Holzfaserplat ten unter Anwendung von Wärme und Druck gepreßt. Holzfaserplatten finden, zumeist beschichtet, im Möbel- und Innenausbau, bei Innentüren, für Verpackungszwecke und auch im Bauwesen umfangreich Anwendung. Poröse Holzfaserplatten werden für Wärme- und Schalldämmzwecke eingesetzt.
Bei Holzspanplatten werden Holzspäne ähnlich wie bei der Holzfaserplatte mit einem Bindemittel aus Kunstharzleim, z.B. Harnstoff-, Phenol-, Melamin-Formaldehyd-Harze, PMDI-Klebstoffe usw., warm gepreßt. Durch Größe, Form und Anordnung der Späne und die Menge des Kunstharzanteils können die Eigenschaften der Holzspanplatten variiert werden. Hochwertige Platten können mehrschichtig und mit besonders feinen Deckspänen hergestellt werden.
Neben den erwähnten Rohstoffen bei der Herstellung von Holzwerkstoffplatten kommen Hydrophobierungsmittel, Härter und weitere Additive hinzu. An dem Materialaufwand für die Herstellung derartiger Holzwerkstoffe hat das Bindemittel den größten Anteil noch vor dem für den Holzrohstoff.

In der älteren Patentanmeldung DE 103 26 181 ist die Substitution von Holzwerkstoff durch zerkleinertes Kunststoffagglomerat beschrieben. Das Agglomerieren von Mischkunststoffen ist eine übliche Aufbereitungsform bei der Entsorgung und Wiederverwertung von Kunststoffabfall. Dabei werden durch Aufrühren in einem Rührwerk die zerkleinerten Kunststoffreste, insbesondere Folien, durch Reibung so erwärmt, daß diese anschmelzen. Durch das in Intervallen durchgeführte Absprühen des erhitzten Agglomerats mit kaltem Wasser entweicht ein Teil der organischen Bestandteile über den Wasser dampf. Gleichzeitig kühlen die angeschmolzenen Kunststoffreste ab und agglomerieren zu schüttfähigen granulatartigen Gebilden. Ein derartiges Agglomerat hat eine relativ hohe Schüttdichte und ist gut transportierbar.

Von Mischkunststoffen wird gesprochen, wenn die in Sammelsystemen anfallenden Kunststoffe sich aus den verschiedensten Sorten mit unterschiedlichem Schmelzpunkt zusammensetzen. Dadurch ergibt sich für den Mischkunststoff ein Schmelzbereich großer Bandbreite. Eine unmittelbare Wiederverwendung zur Herstellung von Kunststoffteilen ist problematisch, da wegen des großen Schmelzfensters entweder niedrig schmelzende Kunststoffe beim Plastifizieren bereits verschmoren oder Kunststoffe mit höherem Schmelztemperaturbereich gar nicht erst anschmelzen bzw. dünnflüssig werden. Daher ist eine 1:1 Verwertung von Recycling-Kunststoff, insbesondere von Mischkunststoff, problematisch. Da es schwierig ist, mit herkömmlichen Sortiermaßnahmen eine absolute Trennung von Reinkunststoff und Mischkunststoff zu erhalten, stößt die Wiederaufbereitung von in Sammelsystemen gesammeltem Kunststoff auf große Schwierigkeiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Formteil aus Holzwerkstoff, insbesondere eine Holzwerkstoffplatte, zu schaffen, das mit einem geringeren Aufwand beim Materialeinsatz auskommt.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Formteil wird das Bindemittel von niedrig schmelzendem Kunststoff gebildet, das in Form von Partikeln, Mahl- oder Fasergut, der Holzspan- oder -fasermasse zugemischt ist. Der Schmelztemperturbereich des niedrig schmelzenden Kunststoffes kann sich bis 180°C oder etwas darüber erstrecken. Vorzugsweise wird niedrig schmelzender Kunststoff mit einem Schmelztemperaturbereich bis 130°C verwendet.

Der niedrig schmelzende Kunststoff ist insbesondere zerkleinertes Kunststoffagglomerat, insbesondere Folienagglomerat.

Aus speziellen Sammelsystemen können ausschließlich Kunststoffolien gesammelt und zu Agglomerat verarbeitet werden. Bei einem Anteil LDPE von 80% erstreckt sich der Schmelzbereich bis 130°C. Es ist jedoch auch möglich, einen deutlich breiteren Schmelztemperaturbereich beim Einsatz von Mischkunststoffagglomerat zuzulassen, nämlich von 100 bis über 180°C.

Bei Verwendung von Mischkunststoff als Bindemittel findet sowohl eine Verbindung zwischen den einzelnen nicht geschmolzenen Kunststoffpartikeln untereinander als auch eine Verbindung der nicht geschmolzenen Kunststoffpartikel mit den Holzpartikeln statt. Wesentlich ist, daß die Einbringung der Temperatur und des Drucks so gesteuert ist, daß der Formteilrohling in der Presse auch im Innern noch ausreichend erwärmt wird.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann ein Füllmittel in Form von zerfasertem oder gemahlenem Agglomerat aus Mischkunststoff zugemischt werden. Das Verhältnis von Füllmittel zu niedrig schmelzendem Kunststoff kann 10:90 bis 95:5 betragen. Bei hohem Anteil an Mischkunststoffagglomerat wirkt der Mischkunststoff als Füllmittel und zugleich auch als Vergütungsmittel, d.h. als wirksam gegen Aufquellen bei Feuchte und als Schutz gegen Holzzerstörer.

Durch eine Veränderung der zugesetzten Anteile der verschiedenen Kunststoff-Fraktionen läßt sich somit die Wirkung der eingesetzten Kunststoffagglomeratmischung in dem Holzwerkstoffteil hinsichtlich der Bindemittel- und Füllmittelfunktion steuern. Das Reinkunststoffagglomerat schmilzt in der Warmpresse bis zur Mitte des Formteils und wirkt als Bindemittel für die nicht angeschmolzenen Mischkunststoffagglomeratanteile und den Holzwerkstoff.

Durch die Zugabe von niedrig schmelzendem Kunststoff wird daher herkömmliches Bindemittel, z.B. Harnstoff-, Melamin-, Phenol- oder Isocyanatharze (PMDI), ersetzt. Darüber hinaus werden ein Hydrophobierungsmittel sowie weitere Mittel zur Verbesserung der Insekten- und Pilzbeständigkeit eingespart. Mischkunststoffagglomerat ist darüber hinaus ein wenig aufwendiger Ersatz für Holzrohstoff.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Formteils aus Holzwerkstoff, insbesondere einer Holzwerkstoffplatte, erfolgt durch Mischung zerkleinerter Holzpartikel mit zerkleinertem Agglomerat aus niedrig schmelzendem Kunststoff und dem anschließenden Warmpressen zum Formteil. Holzpartikel, nämlich Späne, Fasern oder dergleichen, die zur Herstellung des Holzwerkstoffs eingesetzt werden, weisen vorzugsweise eine Größe auf, welche der Größe des zerkleinerten Kunststoffs entspricht. Das Zerkleinern des niedrig schmelzenden Kunststoffs erfolgt im üblichen Mahlverfahren, wobei Sorge dafür getragen werden muß, daß die Temperatur während des Mahlvor gangs unterhalb der Schmelztemperatur des Kunststoffes liegt. Es ist auch denkbar, den niedrig schmelzenden Kunststoff oder Mischkunststoffagglomerat in einem Scheibenrefiner zu zerkleinern bzw. zu zerfasern, wenn darauf geachtet wird, daß die Prozeßtemperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Kunststoffes liegt. Folienreste bzw. Agglomerat aus diesen sind zumeist in einer Richtung molekülorientiert. Dies beruht auf dem Recken der hergestellten Kunststoffolien in einer Richtung. Diese Eigenschaft begünstigt das Zerfasern des Agglomerats in einem Scheibenrefiner.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird während des Mischens von Holzpartikeln und Kunststoffpartikeln Kaltklebstoff zugesetzt, insbesondere Harnstoff. Dadurch erfolgt eine gewisse Bindung der Anteile aneinander, so daß der Transport in die Pressenanordnung, insbesondere beim Trockenverfahren, erleichtert wird. Für die späteren Eigenschaften des hergestellten Formteils spielt der zugesetzte Kaltklebstoff keine Rolle.

Das Mischen erfolgt vorzugsweise in einer Beleimtrommel.

Nachstehend Beispiele für Formteile aus erfindungsgemäßem Holzwerkstoff sowie für das erfindungsgemäße Verfahren.

Beispiel 1:

Spanplatte mit d = 13 mm: Für die Deckschicht 100% (bezogen auf Spanmasse atro) gemahlenes Mischkunststoffagglomerat mit KG 1,0 mm – 4 mm, für die Mittelschicht 100% (bezogen auf Spanmasse atro) gemahlenes Folienagglomerat mit KG 1,0 mm – 4 mm.

Beispiel 2:

Spanplatte mit d = 4 mm: 150% (bezogen auf Spanmasse atro) gemahlenes Mischkunststoffagglomerat mit KG 1,0 mm – 4 mm bzw. gemahlenes Folienagglomerat mit KG 1,0 mm – 4 mm bei Mischverhältnis 1:1 (Mischkunststoff: Folie).

Verfahrenstechnologie

Beispiel 1:

Pressen der gemischten Masse on einer Etagenpresse, Pressflächentemperatur etwa 240°C bei einem Presszeitfaktor von 15 s/mm, Plattendicke 13 mm, Anfangsdruck 6 bar

Beispiel 2:

Pressen der gemischten Masse on einer Etagenpresse, Pressflächentemperatur etwa 240°C bei einem Presszeitfaktor von 15 s/mm, Plattendicke 4 mm, Anfangsdruck 6 bar

Claims

Formteil aus Holzwerkstoff, insbesondere Holzwerkstoffplatte, das eine Holzspan- oder -fasermasse und ein Bindemittel enthält, die unter Druck und Wärme verpreßt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein niedrig schmelzender Kunststoff ist, der in Form von Partikeln der Holzspan- und/oder -fasermasse zugemischt ist.
Formteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelztemperaturbereich des niedrig schmelzenden Kunststoffes sich bis 180°C und etwas darüber erstreckt.
Formteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelztemperaturbereich des Kunststoffes sich bis 130°C erstreckt.
Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Füllmittel in Form von zerfasertem oder gemahlenem Agglomerat aus Mischkunststoff zugemischt ist.
Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der niedrig schmelzende Kunststoff von zerkleinertem Kunststoffagglomerat, insbesondere Folienagglomerat, gebildet ist.
Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der niedrig schmelzende Kunststoff von zerkleinertem Kunststoffagglomerat, insbesondere Reinfolienagglomerat mit Mischkunststoffanteilen als Füllmittel gebildet ist.
Formteil nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Füllmittel und niedrig schmelzendem Kunststoff 10:90 bis 95:5 beträgt.
Formteil nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikelgröße des Füllmittels 0,5 bis 4 mm beträgt, vorzugsweise 1 mm.
Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der niedrig schmelzende Kunststoff und/oder das Füllmittel aus zerkleinertem Agglomerat aus Sammelsystemen besteht.
Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff durch nachträgliches Erwärmen wieder verformbar wird.
Verfahren zur Herstellung eines Formteils aus Holzwerkstoff, insbesondere einer Holzwerkstoffplatte, mit den folgenden Schritten: Agglomerat aus niedrig schmelzendem Kunststoff oder Mischkunststoff mit Anteilen an niedrig schmelzendem Kunststoff wird zerkleinert und mit Holzpartikeln gemischt und im Warmpreßverfahren zum Formteil verpreßt.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Holzpartikel und der Kunststoffpartikel annähernd in gleicher Größenordnung liegt.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmezufuhr in der Warmpresse so eingestellt ist, daß die Partikel aus niedrig schmelzendem Kunststoff über die Dicke des Formteils hinweg aufschmelzen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zerkleinertes Agglomerat aus Mischkunststoff eingemischt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß während des Mischens Kaltklebstoff zugesetzt wird, insbesondere Harnstoff.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischen in einer Beleimtrommel oder anderen geeigneten Mischeinrichtungen durchgeführt wird.
Verwendung von zerkleinertem Agglomerat aus niedrig schmelzendem Reinkunststoff oder aus Mischkunststoff mit Anteilen an niedrig schmelzendem Kunststoff, insbesondere Folienresten, als Bindemittel für die Herstellung von Formteilen, insbesondere Platten.