[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von zerfasertem Zellulosematerial,
insbesondere Holzfasern, bis zu einer Faserlänge von 20 mm, welches mit einem hohen
Anteil an hitzehärtbarem Harz versehen ist. Die beleimten Holzfasern sind geeignet
zur Herstellung von dekorativen Formteilen, wobei sie zunächst zu einer Fasermatte
geformt und dann bei hoher Temperatur verpreßt werden.
[0002] Das erfindungsgemäße Verfahren geht von den bekannten Verfahren aus, bei denen zunächst
Holzschnitzel mit Wasserdampf erweicht und anschließend, z.B. zwischen zwei Mahlscheiben,
zu Holzfasern mit einer Länge bis zu 20 mm zerkleinert werden. Auf die feuchten Holzfasern
wird danach eine wäßrige alkalische Lösung eines hitzehärtbaren Harzes aufgebracht
und die beleimten Holzfasern z.B. mit Heißluft bis zu einer Restfeuchte unter 15
Gew.-% getrocknet (EP-B-0 081 147). Bei der Durchführung dieses bekannten Verfahrens
besteht allerdings die Gefahr, daß beim Trocknen die beharzten Teilchen an der Wand
des Trockenrohres verkleben und im Extremfall das Trockenrohr verstopfen, wodurch
leicht Selbstentzündung eintritt.
[0003] Es ist auch bekannt, die Holzfasern nach der Zerfaserungsstation in einem Wasserdampf-Luftstrom
zu führen, einen Großteil des Dampfstromes von den Holzfasern vor dem Harzauftrag
zu entfernen, auf die vom restlichen Dampfstrom in einer Blasanlage mitgenommenen
Faserteilchen die wäßrige Harzlösung aufzubringen und danach die beleimten Holzfasern
zu trocknen (DE-A-36 09 506). Dieses Verfahren zeigt zwar den Vorteil, daß aufgrund
des vorher reduzierten Dampfanteils bei der Trocknung relativ wenig Energie erforderlich
ist. Jedoch besteht bei diesem Verfahren die Gefahr, daß sich die Harzlösung unzureichend
mit den Holzfasern durchmischt und eine unerwünschte Vorverdichtung eintritt, wodurch
bei der Weiterverarbeitung der beleimten Holzfasern nach dem Trocknen Probleme auftreten
können. Durch schlechte Durchmischung der Holzfasern mit dem Harz entstehen Harztropfen,
welche in der fertigen Platte Leimnester bilden. Diese führen zu unerwünschten optischen
und technischen Qualitätsminderungen. Diese Nachteile des bekannten Verfahrens sind
besonders gravierend, wenn relativ große Harzmengen bezogen auf die Holzfasermenge
eingesetzt werden sollen, wie es beispielsweise nach der EP-B-0 081 147 vorgesehen
ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß bei den großen Harzmengen nach der EP-B-0
081 147 die in der Figur der DE-A-36 09 506 mit 28 bezeichnete Leitung sich mit Harz
und Faserteilchen zusetzen würde.
[0004] Ausgehend von dem aufgezeigten Stand der Technik ist es deshalb Aufgabe der Erfindung,
ein Verfahren anzugeben, welches selbst bei Zugabe von großen Mengen an Harz, bezogen
auf die Menge der Faserteilchen, ein gleichmäßiges Vermischen der Faserteilchen mit
dem Harz gewährleistet und bei dem die Gefahr einer Verstopfung des Trockenrohres
durch miteinander verklebte Faserteilchen und daraus resultierender Selbstentzündung
nicht mehr vorhanden ist. Gleichzeitig soll es einen kostengünstigen Transport der
Faserteilchen gestatten, d.h. mit geringem apparativen Aufwand durchführbar sein,
und mit einem verhältnismäßig geringen Energieaufwand auskommen, wobei trotz der großen
Menge an zugesetztem Harz nur geringe Dampfmengen erforderlich werden. Die Kombination
aller dieser vorteilhaften Eigenschaften wurde bisher von keinem Verfahren erreicht.
[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren mit den in Anspruch 1 genannten
Merkmalen gelöst. Die abhängigen Ansprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen des Verfahrens
an. Gegenstand der Erfindung ist ferner eine dekorative Platte, umfassend eine Kernschicht
und eine ein- oder beidseitige dekorative Schicht, bei der die Kernschicht aus den
nach Anspruch 1 hergestellten Faserteilchen besteht. Die Platte ist ein flächenhafter
Körper, dessen Oberflächenform und Oberflächenstruktur dem Anwendungszweck angepaßt
ist und der z.B. auch gebogene Form aufweisen kann. Vorzugsweise ist die Platte ein
Körper mit im wesentlichen ebener Fläche. Ihre Dicke liegt insbesondere im Bereich
von 0,5 bis 30 mm. Platten dieser Art sind insbesondere in der EP-B-0 081 147 beschrieben.
Die erfindungsgemäße Platte hat zweckmäßigerweise eine kratzfeste Oberfläche wie in
EP-A-0 166 153 und EP-A-0 216 269 beschrieben.
[0006] Unter zerfasertem Zellulosematerial sind insbesondere faserförmige Holzpartikel zu
verstehen. Sie werden aus Holzarten hergestellt, die eine Zerfaserung erlauben, z.B.
aus Nadelholz, wie Fichten- oder Kiefernholz, oder Laubholz, wie Kastanien- oder Buchenholz.
Weiterhin können zusätzlich zu den Holzfasern Zellulosefasern und industrielle Holz-,
Papier- und Zelluloseabfälle, z.B. auch Holzmehl oder Holzschliff, verwendet werden;
ebenso sind Abfälle aus holzverarbeitenden Werkstätten geeignet. Es ist auch möglich,
einen Teil der Holzfasern, der Zellulosefasern bzw. der Holzabfälle, vorzugsweise
bis zu 20 Gew.-%, durch Kunststoffabfälle, z.B. in Form von Fasern oder Granulat,
zu ersetzen. Das Holz wird gewaschen, um Metall-, Stein- oder Sandspuren zu entfernen,
danach in einer Mühle zu Holzschnitzeln zerkleinert.
[0007] Die Holzschnitzel werden in einem Digestor (Dampfkessel) mit Wasserdampf unter Wasserdampfdruck
von 1 bis 10 bar in wenigen Minuten erweicht und anschließend, z.B. zwischen zwei
Mahlscheiben in einem Raffineur, zu Holzfasern zerkleinert.
[0008] Die auf diese Weise aufgeschlossenen Holzfasern haben eine Länge von 0,3 bis 20 mm,
eine mittlere Länge von 0,5 bis 3 mm und einen mittleren Durchmesser von 0,025 bis
0,05 mm. Der Durchmesserbereich liegt zwischen 0,01 und 1 mm, in Abhängigkeit des
verwendeten Rohholzes und der Zerfaserungsbedingungen. Länge und Durchmesser der verwendeten
Zellulosefasern liegen in dem gleichen Dimensionsbereich.
[0009] Die aus der Zerfaserungsmaschine austretenden Faserteilchen werden in heißem Wasserdampfstrom
in einer Blasanlage unter erhöhtem Druck, vorzugsweise bei 2 bis 10 bar, insbesondere
4 bis 6 bar, in turbulenter Strömung weitertransportiert.
[0010] Die Zugabe des hitzehärtbaren Harzes erfolgt in wäßriger, vorzugsweise alkalischer
Lösung, welche in die Blasanlage eingesprüht wird. Durch die turbulente Strömung,
hervorgerufen durch eine entsprechend kleine Dimensionierung des Blasrohres ("blow
line") und eine angelegte Druckdifferenz über die Länge des Blasrohres, findet eine
optimale Mischung zwischen Harz und Faserteilchen statt, selbst bei sehr großen Mengen
an Harz, welche 200 bis 1 000 g, insbesondere 300 bis 600 g, je 1 000 g Trockenfasern
betragen können. Das hitzehärtbare Harz ist vorzugsweise ein Phenol-Formaldehyd-Harz,
wie es zur Herstellung von dekorativen Bauplatten (EP-B-0 081 147) üblich ist.
[0011] Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Blasanlage im Bereich nach der
Harzzugabe vorzugsweise bis zur Abtrennung vom Wasserdampf von außen zu kühlen, so
daß sich eine dünne Schicht aus Kondenswasser auf der Innenwand der Blasanlage abscheidet.
Hierzu reicht es aus, wenn die Temperatur der Wandung der Blasanlage um wenige Grad
abgesenkt wird, als zweckmäßig hat sich eine Temperaturabsenkung um 5 bis 20°C erwiesen.
Damit wird das Anhaften der beharzten Faserteilchen an der Innenwand der Blasanlage
wirksam verhindert.
[0012] Das Gemisch aus Wasserdampf und beharzten Faserteilchen wird von der Blasanlage zu
einer Einheit geführt, wo die beharzten Faserteilchen vom Wasserdampf entfernt werden.
In dieser Stufe wird der Wasserdampf vorzugsweise vollständig abgetrennt. Die Faserteilchen
besitzen danach noch einen Wassergehalt von 15 bis 35 Gew.-%, insbesondere 18 bis
25 Gew.-%. Diese Stufe wird vorteilhafterweise in einem Zyklonenseparator bei Atmosphärendruck,
insbesondere ohne Energiezufuhr, durchgeführt, jedoch sind prinzipiell auch andere
Einrichtungen geeignet, mit denen Systeme aus Feststoffteilchen, wie z.B. Staub, und
Gase voneinander getrennt werden können. Solche Einrichtungen sind beispielsweise
Vorrichtungen, die nach dem Prinzip der Schwerkraft oder Zentrifugalkraft arbeiten
und/oder aus Filtern oder mechanischen Separatoren aufgebaut sind (vgl. Perry's Chemical
Engineers' Handbook, 6th ed. (1985), McGraw-Hill Book Company, "DUST-COLLECTOR DESIGN",
20-81 bis 20-89). Der abgetrennte Wasserdampf wird aus Gründen der Energieersparnis
wieder in den Verfahrensablauf eingeführt und zweckmäßigerweise zur Erwärmung und
zum Einweichen der noch zu zerfasernden Holzschnitzel verwendet. Auch überschüssiges
härtbares Harz kann zusammen mit dem Wasserdampf abgetrennt werden und einer erneuten
Verwendung zugeführt werden.
[0013] In der nachfolgenden Trockenstufe wird der Endfeuchtigkeitsgehalt von kleiner als
12 Gew.-%, insbesondere 3 bis 10 Gew.-%, erreicht. Hierzu werden die Faserteilchen
zweckmäßigerweise durch ein mit Warmluft beheiztes Trockenrohr geblasen, wobei sie
durch den Luftstrom fein verteilt werden. Die Warmluft weist vorzugsweise eine Temperatur
von 60 bis 110°C auf. Die getrockneten Fasern verlassen die Trockenstufe beispielsweise
über einen weiteren Zyklonenseparator oder eine ähnliche Einrichtung und werden der
Weiterverarbeitung zugeführt, insbesondere zur Herstellung von dekorativen Bauplatten,
wie sie beispielsweise in der EP-B-0 081 147 beschrieben sind.
[0014] Das Verfahren zeigt in überraschender Weise eine Kombination von Vorteilen. So wird
die Anwesenheit von Wasserdampf im Trockner weitgehend verhindert, wodurch der Energiebedarf
relativ niedrig ist. Auch die Brandgefahr ist deutlich verringert. Weder in der Blasanlage
noch im Trockner besteht die Gefahr, daß sie durch anhaftendes Material in ihrer Funktion
gestört werden. Das Verfahren benötigt keinen großen apparativen Aufwand, zusätzliche
Einheiten zum Mischen und/oder Fördern der Faserteilchen sind nicht erforderlich.
Die nach der Trockenstufe erhaltenen Fasern sind nicht agglomeriert, so daß sie sich
problemlos zu verpreßbaren Fasermatten formen lassen.
[0015] Die Erfindung wird durch das nachfolgende Beispiel und die Figur näher erläutert.
Die Figur zeigt schematisch den Verfahrensablauf.
Beispiel
[0016] In einen Behälter 1 werden kontinuierlich Holzhackschnitzel mit etwa gleicher Gewichtsmenge
an Wasser zugeführt und im Kessel 2 mit Heißwasserdampf behandelt. Nach einer Verweilzeit
von wenigen Minuten werden die erweichten Hackschnitzel zu einem Raffineur 3 weitertransportiert,
wo sie zwischen zwei Mahlscheiben zu Holzfasern zerkleinert werden. Die Holzfasern
werden mit Heißwasserdampf in einer Blasanlage 4 weitergeleitet, in welche hitzehärtbares
Phenol-Formaldehyd-Harz in wäßriger alkalischer Lösung über den Harzinjektor 5 eingesprüht
werden. Im nachfolgenden Teil wird die Blasanlage 4 von außen mit Wasser (Kühlungsmantel
6) gekühlt. Die erhaltene Mischung aus Wasserdampf und beharzten Holzfasern gelangt
danach in einen Zyklonenseparator 7 unter Atmosphärendruck. Hier wird der Wasserdampf
entfernt und über die Leitung 8 zum Hackschnitzelbehälter 1 zur Erhitzung der Holzteilchen
zurückgeführt. Die mit Harz beschichteten bzw. imprägnierten Holzfasern werden zur
restlichen Trocknung durch eine Zellenschleuse 9 in ein Trockenrohr 10 geleitet,
welches sie mit einer Restfeuchte von 7 Gew.-% verlassen. Durch die Trocknerluft werden
die Holzfasern in einen Zyklonenseparator 11 weitergefördert und über eine Zellenschleuse
zu einer Formungssstation 12 transportiert, wo sie auf ein Band abgelagert und zu
einer Fasermatte vorverdichtet werden.
1. Verfahren zur Herstellung von zerfasertem Zellulosematerial, vorzugsweise Holzfasern,
insbesondere bis zu einer Faserlänge von 20 mm, welches mit einem hohen Anteil an
hitzehärtbarem Harz versehen und insbesondere zur Herstellung von faserhaltigen Formteilen
geeignet ist, wobei das hitzehärtbare Harz in wäßriger, vorzugsweise alkalischer Lösung
zu einer Mischung aus Faserteilchen und Wasserdampf hinzugefügt wird und Wasserdampf
von den beharzten Faserteilchen in einem Trockner entfernt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß aus der Mischung von Wasserdampf und Faserteilchen nach der Harzzugabe der Wasserdampf
entfernt wird und die Faserteilchen anschließend in einer Trockenstufe auf einen Feuchtigkeitsgehalt
von kleiner als 12 Gew.-%, insbesondere 3 bis 10 Gew.-%, getrocknet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung des Wasserdampfs
mit einem Zyklonenseparator erfolgt, vorzugsweise ohne Energiezufuhr.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trockenstufe
mit Warmluft erfolgt, vorzugsweise bei einer Temperatur von 60 bis 110°C.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das hitzehärtbare
Harz in wäßriger Lösung auf die in einem Wasserdampfstrom geführten Faserteilchen
aufgebracht wird, die Mischung aus beharzten Faserteilchen durch ein von außen gekühltes
Rohr transportiert wird, danach der Wasserdampf völlig entfernt wird und anschließend
die Trockenstufe durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserdampfstrom
mit den Faserteilchen unter erhöhtem Druck, vorzugsweise von 2 bis 10 bar, insbesondere
4 bis 6 bar, in turbulenter Strömung gefördert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zugefügte
Harzmenge (Trockengewicht) 200 bis 1 000 g, vorzugsweise 300 bis 600 g, je 1 000 g
Faserteilchen (Trockengewicht) beträgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der abgetrennte
Wasserdampf zur Erwärmung der noch zu zerfasernden Holzschnitzel eingesetzt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserteilchen
nach der Trockenstufe von der Trockenluft abgetrennt werden, vorzugsweise in einem
weiteren Zyklonenseparator.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zerfaserung
des Zellulosematerials Zelluloseteilchen, insbesondere Holzschnitzel, unter Dampfdruck
bis auf eine maximale Faserlänge von 20 mm zerkleinert werden, daß die erhaltenen
Faserteilchen in Mischung mit Wasserdampf unter erhöhtem Druck, vorzugsweise bei
2 bis 10 bar, insbesondere 4 bis 6 bar, in einer Blasanlage weitertransportiert werden
und daß die wäßrige Harzlösung in die Blasanlage eingesprüht wird.
10. Dekorative Platte, umfassend eine Kernschicht und ein- oder beidseitig dekorative
Oberflächenschichten, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernschicht aus den nach Anspruch
1 hergestellten Holzfasern besteht, welche mit einem hitzehärtbaren Kunstharz in der
Hitze verpreßt sind.