DE19647240A1

DE19647240A1 - Holzfaserplatte und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE19647240A1
Application number: DE1996147240
Authority: DE
Inventors: Matthias Troeger; Ulrich Schoepf; Uwe Lange
Original assignee: Hofa Homann & Co KG GmbH
Current assignee: Homatherm GmbH
Priority date: 1996-11-15
Filing date: 1996-11-15
Publication date: 1998-05-28
Anticipated expiration: 2016-11-16
Also published as: EP0880430A1; DE19647240B4; WO1998022267A1; JP2001506549A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Holzfaserplatten, ins besondere Holzfaserdämmplatten, sowie eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte neuartige Holzfaserplatte.

Bei der Herstellung von Faserplatten unterscheidet man grundsätzlich zwi schen Papierfaser- bzw. Zellulosefaser-, Mineralfaser- und Holzfaser-Aus gangsmaterialien.

Holzfaserplatten werden zur Zeit nach zwei grundsätzlich verschiedenen Ver fahren hergestellt. Dabei handelt es sich zum einen um das sogenannte Naß verfahren, nach welchem Holzweichfaserplatten und Holzhartfaserplatten (HDF) hergestellt werden, zum anderen um ein Holzfasertrockenverfahren, nach welchem sogenannte MDF- bzw. HDF-Platten gefertigt werden.

Gemeinsam ist den Holzfaserplattenherstellungsverfahren die Herstellung der Holzfasern. Dies erfolgt üblicherweise derart, daß zunächst Holzhackschnitzel mit einer Zerfaserungsanlage zu Holzfasern zerfasert werden. Man spricht von thermisch-mechanischem Aufschluß, wobei nach thermischem Aufschluß eine mechanische Zerfaserung der Holzhackschnitzel unter Druck unter Tempera tureinwirkung erfolgt. In einem sogenannten Refiner werden die gekochten bzw. gedämpften Hackschnitzel über eine Schnecke einem Mahlscheibenpaar zugeführt und nach dem Zerfasern ausgebracht. Üblicherweise erfolgt in ei nem Zyklon die Trennung von Dampf und Holzfasern, die aufgrund des ther misch-mechanischen Aufschlusses als Mischung aus dem Refiner heraustre ten.

Bei dem inzwischen klassischen Naßverfahren werden die Holzfasern mit Flüssigkeit, üblicherweise Wasser, Leim und dergleichen zu einem Brei ver mengt. Dieser Brei wird in Formstationen, üblicherweise mit einer Lang siebentwässerungsvorrichtung, ausgebracht, geformt und in einer Presse ver dichtet und getrocknet. Bei der Herstellung von Holzweichfaserplatten wird das Wasser mit Mangelwalzen teilweise ausgepreßt und das restliche Wasser mit Überström- oder Düsentrocknern verdunstet. Die Presse für das Herstellen von Holzhartfaserplatten weist zumindest in einer der Pressenflächen siebar tige Öffnungen für den Dampfaustritt auf. Somit kann die in dem Naßfaserbrei befindliche Feuchtigkeit über die Oberfläche und die Kanten entweichen. Zu diesem Zweck muß das zu trocknende Faservlies selbstverständlich eine ge wisse Zeit in der Presse verweilen, so daß das Herstellungsverfahren langwie rig wird. Die Verweildauer in den bei der Holzweichfaserplattenherstellung verwendeten Trocknern ist aufgrund der geringen Wärmeübergänge in die Platte sehr hoch. Durch den Zusatz von Flüssigkeit, dem Erfordernis der Auf bringung von sehr viel Energie zum Ausdampfen der Flüssigkeit und der lan gen Verweildauer in der Trocknungsphase werden die Naßherstellungsverfah ren für Holzfaserplatten vergleichsweise unwirtschaftlich.

Aus diesem Grunde wurde, zumindest um den Zeitfaktor beträchtlich zu redu zieren und ein kontinuierliches Plattenherstellungsverfahren bereitzustellen, das Trockenverfahren entwickelt. Dieses unterscheidet sich von den Naßver fahren dadurch, daß die Fasern vor der Ausbringung zur Formung beleimt und getrocknet werden. Nach der Trocknung werden die Fasern ausgestreut und nach der Formung in einer Presse ausgehärtet, die nun nicht mehr die Aus dampföffnungen in der Pressenfläche aufweisen muß. Die Ausdampfung der geringen Restfeuchte erfolgt hier über die Seitenkanten. Die Verweildauer des Fasermaterials in der Trocknungspresse ist folglich erheblich kürzer. Somit re duziert sich die Produktionszeit ab dem Ausstreuen beträchtlich. Jedoch ist die Vortrocknung der Fasern vor dem Aushärten nach wie vor erforderlich.

Ein Nachteil beider beschriebener Verfahren besteht in dem großen erforderli chen Energieaufwand zur Fasertrocknung, sei es im Trockenverfahren nach dem Zerfasern oder im Naßverfahren nach dem Formen. Ein weiterer Nachteil ist der ungünstige Wasserhaushalt, insbesondere beim Naßverfahren. Durch die breiige Konsistenz ergibt sich beim Naßverfahren zwangsläufig eine untere Grenze für die Rohdichte, die nicht unterschreitbar ist. Darüber hinaus ergibt sich eine obere Grenze hinsichtlich der Dicke der im Naßverfahren hergestell ten Platten, da die Wärmezufuhr nur über die Oberflächen der Platten erfolgt und ab einer bestimmten Dicke somit, zumindest bei vernünftigem Energie aufwand, keine vollständige Durchtrocknung mehr möglich wäre. Aufgrund der Randbedingungen ist die Wärmeleitfähigkeit auch begrenzt, das heißt es ergeben sich λ-Werte ≧ 0,045 W/mK. Bei den nach dem Trockenverfahren hergestellten Platten muß der Feuchtegrad sehr exakt eingestellt werden, da ansonsten bedingt durch das Trocknungsverfahren Reißer oder Platzer an der Platte auftreten. Die Entfeuchtung kann nur durch Verdampfen erfolgen, so daß das in der Platte befindliche Wasser durch die hohe Temperatur und den hohen Druck bis auf eine über der Siedetemperatur bei atmosphärischem Druck liegende Temperatur erhitzt wird. Ein weiterer Nachteil der im Trocken verfahren hergestellten Platten besteht in der ungünstigen Bindemittelvertei lung, die üblicherweise nach einer Blasrohrbeleimung erfolgen muß, da an sonsten ein ausreichender Plattenverbund nicht mehr gewährleistet werden kann. Darüber hinaus können bei beiden Verfahren nur wasserlösliche Bin demittel verwendet werden.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Holzfaserplatten anzugeben, welches hinsichtlich der Parameter Energieaufwand, Wasserver brauch und Zeitsteuerung bei der Herstellung wirtschaftlich und hinsichtlich der Dichte und der sich daraus ergebenden technischen Eigenschaften wie Wärmedämmung, Druckbelastbarkeit und dergleichen sehr genau einstellbar ist. Darüber hinaus sollen auch nicht wasserlösliche Bindemittel verwendet werden können.

Zur technischen Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Holzfaserplatten angegeben, wobei nach einem einen Zerfaserungsprozeß abschließenden Refiner-Verfahren hinsichtlich des Feuchtigkeitsgehalts unveränderte Holzfasern mit einem Bindemittel vermischt, mit einer Streuvorrichtung auf einer Formstation ausgebracht, hinsichtlich Breite und des Flächengewichtes geformt und nach Aktivierung des Bindemit tels zur Bildung einer Platte in der Dicke geformt und ausgehärtet werden.

Es hat sich überraschend herausgestellt, daß bei Anpassung anderer Verfah rensschritte weder eine Faserbefeuchtung zur Einstellung eines Naßverfahrens noch eine Fasertrocknung nach der Dampftrennphase im Anschluß an das Re finer-Verfahren erforderlich sind. Die wie aus dem Refiner erhaltenen Fasern, wobei sich von selbst versteht, daß diese vom Dampf getrennt sind, können nach Mischung mit einem Bindemittel ausgestreut, geformt und getrocknet werden. Der Wasserhaushalt wird praktisch nicht belastet, da keine weitere Feuchtigkeit zugeführt werden muß. Unter dem Energiegesichtspunkt muß weder ein künstlich zugeführtes Feuchtigkeitsniveau getrocknet werden, noch muß die in den Fasern enthaltene Restfeuchte vor dem Aushärten ausgetrock net werden. Unter dem Gesichtspunkt der Zeitsteuerung bei der Fertigung er geben sich erhebliche Vorteile gegenüber den Naßverfahren, die nahe an den Bereich der Trockenverfahren heran reichen, so daß kontinuierliche Fertigungen möglich sind.

Daß die Fasern hinsichtlich des Feuchtigkeitsgehalts unverändert sind, heißt im Sinne der vorliegenden Erfindung, daß keine aktiven Maßnahmen zur Ein stellung eines bestimmten Feuchtigkeitsniveaus durchgeführt werden müssen. Sofern die Fasern nach der Zerfaserung gelagert oder sonstwie bereitgehalten werden, und dabei geringfügige Feuchtigkeitsgehaltsveränderungen auftreten, ist das für die Durchführung des Verfahrens ohne Bedeutung.

Mit Vorteil wird vorgeschlagen, daß die Bindemittel mit den Fasern trocken vermischt werden. Hierdurch ergibt sich eine sehr gute Verteilung. Alternativ ist es auch möglich, feuchte Bindemittel einzubringen und zu verteilen. Mit ganz besonderem Vorteil wird unter ökologischen Gesichtspunkten vorge schlagen, natürliche bzw. naturnahe Bindemittel zu verwenden. Das Verfahren läßt sich sehr exakt steuern und erheblich beschleunigen, wenn gemäß einem vorteilhaften Vorschlag der Erfindung dampfaktivierbare Bindemittel verwendet werden.

Während des Formvorgangs nach dem Ausstreuen des Faser-/Bin demittelgemisches können Vorpressungen erfolgen, um in großer Exaktheit die gewünschten Dichteverhältnisse einzustellen.

Die Aktivierung der Bindemittel erfolgt in vorteilhafter Weise mittels Dampf, der den ausgestreuten Fasermaterialstrang durchströmt. Diese Durchströmung gewährleistet eine vollständige Bindemittelaktivierung.

Bezüglich der Aushärtung bzw. Trocknung wird mit der Erfindung in beson ders vorteilhafter Weise vorgeschlagen, daß das ausgestreute und vorge formte Fasermaterial von einem Trocknungsmedium durchströmt wird. Mit Vorteil wird vorgeschlagen, Heißluft quer zu den Hauptoberflächen des vorge formten Materials durchströmen zu lassen. Mit Vorteil kann während des Durchströmens ein Preßvorgang erfolgen, der der Kalibrierung der Holzfaser platte dient.

Mit der Erfindung wird ein einfaches, wirtschaftliches und hinsichtlich der Er langung technologischer Eigenschaften sehr exakt steuerbares Verfahren be reitgestellt, mit welchem Dämmplatten mit Dichten weit unter 150 kg/m³ her stellbar sind, das heißt bis um 60 kg/m³. Darüber hinaus lassen sich geradezu beliebige Dicken erstellen, wenn eine Durchströmtrocknung erfolgt. Die Platte kann mit natürlichen bzw. naturnahen Bindemitteln wie Lignin, Damarharzen und dergleichen hergestellt werden, so daß auch wasserunlösliche Bindemittel verwendbar sind. Es lassen sich Wärmeleitfähigkeiten (λ) unter 0,040 W/mK einstellen. Die Druckbelastbarkeiten können sehr hoch gesetzt werden, so daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Platten auch zur Dämmung begehbarer oder sonstwie lasttragender Bereiche eingesetzt werden können.

Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, während unterschiedlicher Verfah rensstufen Additive einzumischen, um beispielsweise Brandklassenerforder nisse erfüllen zu können.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist gegenüber den herkömmlich bekannten Holzfaserplatten-Herstellungsverfahren äußerst wirtschaftlich, ermöglicht die Herstellung eines hinsichtlich Dicke, Dichte und technologischer Eigenschaften völlig neuen Plattentyps und läßt sich unter ökologischen Gesichtspunkten variieren.

Die Erfindung betrifft auch eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren her gestellte Holzfaserplatte, welche sich von bisher bekannten Holzfaserplatten erheblich unterscheidet. Diese Platte kann hinsichtlich der Dichte stark variiert werden und auch sehr geringe Dichten annehmen. Darüber hinaus können sehr große Dicken eingestellt werden. Die Dämmeigenschaften lassen sich sehr exakt einstellen, ebenso wie die Druckbelastbarkeitseigenschaften.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines Ausführungsbeispieles des Herstellungsverfahrens.

Holzhackschnitzel 1 werden in an sich bekannter Weise einer Zerfaserung 2 unterworfen, wobei nach thermischen Aufschluß eine mechanische Zerfase rung der Holzhackschnitzel 1 unter Druck und Temperatureinwirkung erfolgt. In dem sogenannten Refiner 2 werden die Hackschnitzel 1 über eine Schnecke einem Mahlscheibenpaar zugeführt und nach dem Zerfasern ausgebracht. An schließend erfolgt der Dampfaustrag in der Station 3, was üblicherweise durch einen Zyklon erfolgen kann, in welchen die Trennung von Dampf und Holzfa sern erfolgt. Die Fasern werden dann in einem Faserspeicher 4 bevorratet.

Es ist wichtig, festzustellen, daß weder eine Fasertrocknung noch eine An feuchtung erfolgt. Die Fasern werden gelagert und weiterverarbeitet, wie sie aus dem Refiner kommen, ohne daß Maßnahmen zur Veränderung oder Beein flussung des Feuchtegehalts erfolgen.

Mittels einer Bandwaage 5 werden die erforderlichen Holzfasermengen erfaßt, die vom Faserspeicher 4 einem Mischer 11 zugeführt werden. Gleichzeitig werden aus den Vorräten 6, 7 und 8 die Bindemittel A, B und C zugeführt. Die Bindemittelmengen werden mittels Bandwaagen 9 erfaßt, ggf. können einzelne Bindemittel auch weiterverarbeitet werden, beispielsweise innerhalb einer Feinmühle 10. Die Angabe der Anzahl von Bindemitteln und der Art der Wei terverarbeitung erfolgt nur beispielhaft und kann beliebig bedarfsgemäß vari iert werden. Auch weitere Additive können an dieser Stelle beigemischt wer den.

In dem Mischer 11 erfolgt die Mischung der refinerfeuchten Holzfasern mit den erforderlichen Bindemitteln.

In einer Streu- und Formstation 12 erfolgt die Materialstreuung und -formung. Unter Formung versteht sich unter anderem eine Seitenkantenbildung, eine gleichförmige Ausbreitung und ggf. eine Vorpressung.

In einer darauffolgenden Stufe 13, beispielsweise einem Dämpfer, erfolgt die Bindemittelaktivierung mittels Dampf, Heißluft oder sonstigen Aktivierungs medien. Dies geschieht vorzugsweise mittels Durchströmung.

In der Trocknerzone 14 erfolgt eine Vorpressung und eine Druchtrocknung der gebildeten Platten. Dies kann beispielsweise mittels Heißluftdurchströmung erfolgen, wozu beispielsweise an dieser Stelle eine Presse verwandt werden kann, die wenigstens eine der Preßoberflächen in Form eines Siebes aufweist.

Die fertiggetrocknete Platte wird anschließend in einer Station 15 formatiert bzw. konfektioniert.

Bezugszeichenliste

1

Hackschnitzel

2

Zerfaserung, Refiner

3

Dampfaustrag

4

Faserspeicher

5

Bandwaage Holzfasern

6

Bindemittel A

7

Bindemittel B

8

Bindemittel C

9

Bandwaagen

10

Feinmühle

11

Mischer

12

Materialstreuung und -formung

13

Dämpfer

14

Trocknerzone

15

Plattenformatierung

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Holzfaserplatten, wobei nach einem einen Zerfaserungsprozeß abschließenden Refiner-Verfahren hinsichtlich des Feuchtigkeitsgehalts unveränderte Holzfasern mit einem Bindemittel ver mischt, mit einer Streuvorrichtung auf einer Formstation ausgebracht, hinsichtlich Breite und des Flächengewichtes geformt und nach Aktivie rung des Bindemittels zur Bildung einer Platte, in der Dicke geformt und ausgehärtet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemit tel in trockenem Zustand eingemischt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß natürliche bzw. naturnahe Bindemittel eingemischt werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß dampfaktivierbare Bindemittel verwendet werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß während des Formvorgangs wenigstens eine Vorpressung durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß zur Bindemittelaktivierung das ausgebrachte Fasermaterial mit Dampf durchströmt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß das ausgebrachte und geformte Fasermaterial zur Trocknung von einem Trocknungsmedium durchströmt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Trocknungsmedium Heißluft verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß während der Aushärtung wenigstens eine Kalibrierpressung durchgeführt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Aushärtung mittels Kontaktwärmeübertragung durchge führt wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Aushärtung in einer Presse mit wenigstens einer sicht artigen Preßfläche erfolgt.

12. Holzfaserplatte, hergestellt nach dem Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9.

13. Holzfaserplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese ei ne Rohdichte zwischen 60 und 150 Kg/m³ aufweist.

14. Holzfaserplatte nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der λ-Wert der Platte < 0,40 W/mK ist.