AT526772B1 - Wood fibreboard and method for producing a wood fibreboard - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Ressourcen sparende Holzfaserplatte mit Kaffeesatz, bei der die Holzfasern und der Kaffeesatz mit einem Harnstoff-Formaldehydharz verklebt sind. Als Kaffeesatz werden Abfallprodukte, die bei der Herstellung von Kaffee mittels Siebträger oder bei der Herstellung von Instantkaffee anfallen, eingesetzt. Wird ein Festkörperanteil an Kaffeesatz zwischen 20 % und 45 % verwendet, liegen die technischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Platte bei einer industriellen Herstellung im Bereich MDF-Normen.The invention relates to a resource-saving wood fiber board with coffee grounds, in which the wood fibers and the coffee grounds are bonded with a urea-formaldehyde resin. The coffee grounds are waste products that accrue during the production of coffee using a portafilter or during the production of instant coffee. If a solids content of coffee grounds between 20% and 45% is used, the technical properties of the board according to the invention are in the range of MDF standards when manufactured industrially.
Description
[0001] Die Erfindung betrifft eine Holzfaserplatte mit einem Festkörperanteil an Holzfasern und Kaffeesatz, die mit einem Harnstoff-Formaldehydharz verklebt sind, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung. [0001] The invention relates to a wood fiber board with a solid content of wood fibers and coffee grounds, which are bonded with a urea-formaldehyde resin, and a process for the production thereof.
[0002] Die Ressource „Holz“ ist mittlerweile weltweit und insbesondere auch in Europa aufgrund des Klimawandels kostbar geworden, da aufgrund von Hitze und Dürre viele Bäume massiv bedroht sind. Gleichfalls verbreiten sich Schädlinge enorm rasch, sodass eine Rodung des Waldes erforderlich ist, jedoch die nachfolgende Aufforstung Jahrzehnte in Anspruch nimmt. Auch hinsichtlich der CO2-Bilanz sollte Holz möglichst sparsam verwendet werden. [0002] The resource "wood" has become valuable worldwide and especially in Europe due to climate change, as many trees are under massive threat due to heat and drought. Pests are also spreading extremely quickly, so that forests have to be cleared, but subsequent reforestation takes decades. Wood should also be used as sparingly as possible in terms of the CO2 balance.
[0003] Auf der anderen Seite gibt es für Holzfaserplatten ein äußerst umfangreiches Anwendungsspektrum mit unterschiedlichsten Anforderungen an die technischen Eigenschaften, insbesondere die mechanische Festigkeit. Beispielhaft wird auf die Verwendung von Holzfaserplatten in der Bau- und Möbelindustrie, Bestattungsindustrie und Automobilindustrie verwiesen. [0003] On the other hand, there is an extremely wide range of applications for wood fibre boards with very different requirements in terms of technical properties, in particular mechanical strength. Examples include the use of wood fibre boards in the construction and furniture industries, the funeral industry and the automotive industry.
[0004] Um Ressourcen zu sparen, schlägt Poo Chow bereits 1976 in seiner Publikation „The Use of Crop Residues for Boardmaking“, Environmental Conservation, Vol. 3, No.1, Spring 1976, Seiten 59-62 vor, typische Abfallprodukte der U.S.-amerikanischen Landwirtschaft, wie Erdnussschalen, mit einem weiteren Abfallprodukt, u.a. Kaffeesatz, zu vermischen, mit einem Harnstoffharz (UF-Leim) zu verkleben, und zu einer Platte zu pressen. In einer Versuchsreihe wurden auch Ahornspäne aus einem Möbelwerk zugesetzt und eine Spanplatte erzeugt, die allerdings aufgrund ihrer niedrigen Biegeelastizität für den Einsatz als tragendendes Element in der Bauindustrie ungeeignet ist. [0004] In order to save resources, Poo Chow suggested in his 1976 publication "The Use of Crop Residues for Boardmaking", Environmental Conservation, Vol. 3, No.1, Spring 1976, pages 59-62, that typical waste products from US agriculture, such as peanut shells, be mixed with another waste product, including coffee grounds, glued together with a urea resin (UF glue) and pressed into a board. In a series of tests, maple shavings from a furniture factory were also added and a chipboard was produced, which, however, is unsuitable for use as a load-bearing element in the construction industry due to its low bending elasticity.
[0005] Aus der WO-A2-2018/078391 ist ein Verfahren bekannt, bei dem Abfallprodukte aus der Landwirtschaft, nämlich Strohfasern, zu Platten gepresst werden. Dabei wird als Zusatzstoff ein weiteres Abfallprodukt, nämlich Kaffeesatz, verwendet. Im Ubrigen liegt der Lehre gemäß der WO-A2-2018/078391 die Aufgabe zu Grunde, auf Formaldehyd-haltige Klebeharze zu verzichten und stattdessen pMDI (polymeres Diphenylmethandiisocyanat) zum Verkleben der Ausgangstoffe zu verwenden. Allerdings ist pDMDI sehr reaktiv und setzt die Verwendung einer speziellen, geschlossenen Produktionsanlage voraus, weil das in pMDI enthaltene Isocyanat auf sämtlichen metallischen Werkstoffen anhaftet und in der Folge Verschleiß verursacht. Außerdem darf pMDI unter keinen Umständen in Kontakt mit der Haut kommen, geschweige denn eingeatmet werden. Auch die Sicherheitsvorkehrungen sind dementsprechend bei der Verarbeitung aufwendiger. Daher kann nicht jeder Betrieb pMDI verarbeiten. Die Verwendung von pMDI ist demnach nachteilig. [0005] WO-A2-2018/078391 discloses a process in which agricultural waste products, namely straw fibers, are pressed into panels. Another waste product, namely coffee grounds, is used as an additive. In addition, the teaching according to WO-A2-2018/078391 is based on the task of dispensing with formaldehyde-containing adhesive resins and instead using pMDI (polymeric diphenylmethane diisocyanate) to bond the starting materials. However, pDMDI is very reactive and requires the use of a special, closed production facility because the isocyanate contained in pMDI adheres to all metallic materials and subsequently causes wear. In addition, pMDI must under no circumstances come into contact with the skin, let alone be inhaled. The safety precautions during processing are also correspondingly more complex. Therefore, not every company can process pMDI. The use of pMDI is therefore disadvantageous.
[0006] Aus der WO 2022/073078 A1 sind Kunststoff-Composites bekannt, bei deren Herstellung Recycling-Produkte, wie Kaffeesatz verwendet werden. Weitere Recycling-Stoffe sind Jutefasern und Sägemehl. [0006] WO 2022/073078 A1 discloses plastic composites in the production of which recycled products such as coffee grounds are used. Other recycled materials are jute fibers and sawdust.
[0007] Aus der Publikation von Yang, In ET AL: "Manufacture and Performance Evaluation of Medium- density Fiberboard Made with Coffee Bean Residue-Wood Fiber", Journal of the Korean Wood Science and Technology, Bd. 41, Nr. 4, 25. Juli 2013 (2013-07-25), Seiten 293-301 und der KR-A-2015/0028029 sind Holzfaserplatten in MDF-Qualität bekannt, bei deren Herstellung die Holzfasern mit einem Harnstoff-Formaldehydharz verklebt werden. Nachdem Formaldehyd gesundheitsschädlich ist, wird vorgeschlagen, dass eventuell frei gesetzter Formaldehyd auf einem Zusatzstoff adsorbiert wird. Bei diesem Zusatzstoff handelt es sich konkret um Kaffeesatz. Dabei wurde festgestellt, dass ein Anteil an Kaffeesatz von höchstens 9%. ausreicht, um frei gesetzten Formaldehyd zu adsorbieren. Außerdem weisen die aus in diesen Vorveröffentlichungen ersichtlichen Daten auf eine zunehmende Verschlechterung der Festigkeitswerte der so hergestellten Platten mit zunehmendem Anteil an Kaffeesatz hin. [0007] From the publication by Yang, In ET AL: "Manufacture and Performance Evaluation of Medium-density Fiberboard Made with Coffee Bean Residue-Wood Fiber", Journal of the Korean Wood Science and Technology, Vol. 41, No. 4, July 25, 2013 (2013-07-25), pages 293-301 and KR-A-2015/0028029, wood fiberboards in MDF quality are known in which the wood fibers are bonded with a urea-formaldehyde resin during production. Since formaldehyde is harmful to health, it is proposed that any formaldehyde released be adsorbed on an additive. This additive is specifically coffee grounds. It was found that a proportion of coffee grounds of no more than 9% is sufficient to adsorb released formaldehyde. Furthermore, the data contained in these previous publications indicate an increasing deterioration in the strength values of the panels produced in this way with increasing proportion of coffee grounds.
[0008] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Holzfaserplatte bereitzustellen, die weniger der natürlichen Ressource Holz zu Gunsten von Kaffeesatz benötigt und dennoch zufriedenstellende, zum Teil sogar einschlägigen Normen entsprechende, Produkteigenschaften besitzt, und in üblichen Produktionsanlagen hergestellt werden kann. [0008] The object of the present invention is to provide a wood fiber board which requires less of the natural resource wood in favor of coffee grounds and yet has satisfactory product properties, some of which even correspond to relevant standards, and can be manufactured in conventional production facilities.
[0009] Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Holzfaserplatte mit den Merkmalen des Anspruches 1. [0009] This object is achieved with a wood fiber board having the features of claim 1.
[0010] Gelöst wird diese Aufgabe des Weiteren mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 15. [0010] This object is further achieved by a method having the features of claim 15.
[0011] Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. [0011] Preferred embodiments of the invention are the subject of the subclaims.
[0012] Die Erfindung besteht im Wesentlichen darin, dass die Holzfaserplatte neben Holzfasern als Festkörperbestandteil auch Kaffeesatz als Festkörperbestandteil aufweist. [0012] The invention essentially consists in the fact that the wood fibre board contains not only wood fibres as a solid component but also coffee grounds as a solid component.
[0013] Erfindungsgemäß liegt der Anteil an Kaffeesatz zwischen 20 Gew.-% und 45 Gew.-%, weil hier jedenfalls Festigkeitswerte erzielt werden, die den Normen einer reinen Holzfaserplatte entsprechen. [0013] According to the invention, the proportion of coffee grounds is between 20% by weight and 45% by weight, because in this case strength values are achieved which correspond to the standards of a pure wood fibre board.
[0014] Bevorzugt wird erfindungsgemäß Kaffeesatz verwendet, der ein Abfallprodukt oder Reststoff der Kaffeezubereitung oder Kaffeeherstellung ist. [0014] According to the invention, coffee grounds are preferably used, which are a waste product or residue from coffee preparation or coffee production.
[0015] Kaffeesatz, der bei der Produktion von Instantkaffee anfällt, hat üblicherweise eine durchschnittliche Partikelgröße von 125 um bis 2000 um. [0015] Coffee grounds resulting from the production of instant coffee typically have an average particle size of 125 µm to 2000 µm.
[0016] Kaffeesatz, der bei der Herstellung von Kaffeegetränken mittels Siebträger anfällt, hat eine durchschnittliche Partikelgröße von 125 um bis 2000 um. [0016] Coffee grounds resulting from the production of coffee beverages using a portafilter have an average particle size of 125 µm to 2000 µm.
[0017] Beide Kaffeesatzvarianten sind bei der Erfindung gleichermaßen verwendbar und haben den Vorteil, dass sie weltweit in sehr großen Mengen verfügbar sind und für die vorliegende Erfindung im Wesentlichen gleich gute Produkteigenschaften haben. [0017] Both coffee grounds variants can be used equally in the invention and have the advantage that they are available worldwide in very large quantities and have essentially equally good product properties for the present invention.
[0018] Die Verwendung von Harnstoff-Formaldehyd-Harz als Bindemittel sollte natürlich in möglichst geringen Mengen erfolgen, wobei erfindungsgemäß die Menge des Harnstoff-FormaldehydHarzes mindestens 8 Gew.-% beträgt, vorzugsweise in einem Bereich von 10 Gew.-% bis 12 Gew.-% liegt, bezogen auf 100 Gew.-% der Summe aus Holzfasern und Kaffeesatz. [0018] The use of urea-formaldehyde resin as a binder should of course be carried out in the smallest possible amounts, whereby according to the invention the amount of urea-formaldehyde resin is at least 8 wt.%, preferably in a range of 10 wt.% to 12 wt.%, based on 100 wt.% of the sum of wood fibers and coffee grounds.
[0019] Das heißt, dass beispielsweise bei einem nicht erfindungsgemäßen Anteil von 80 Gew.% Kaffeesatz und 20 Gew.- % Holzfasern diese Anteile in Summe 100 % des Festkörperanteils bilden. Wenn beispielsweise 10 Gew.-% Harnstoff-Formaldehyd-Harz hinzukommen, bedeutet das, dass sich die 100 Gew.-% der endgefertigten Platte aus 90 Gew.-% Festkörperanteil (Kaffeesatz und Holzfasern) und 10 Gew.-% Harnstoff-Formaldehyd-Harz zusammensetzen. [0019] This means that, for example, with a non-inventive proportion of 80% by weight of coffee grounds and 20% by weight of wood fibers, these proportions together make up 100% of the solids content. If, for example, 10% by weight of urea-formaldehyde resin is added, this means that the 100% by weight of the finished board is made up of 90% by weight of solids content (coffee grounds and wood fibers) and 10% by weight of urea-formaldehyde resin.
[0020] Mit einem derartigen Anteil an Bindemittel lässt sich bereits eine sehr gleichmäßige Verteilung des Bindemittels und gute Homogenität der Leimverteilung in der Platte und somit eine sehr gleichmäßige Festigkeitsstruktur erzielen. Da sich bei den Versuchen im Labormaßstab gezeigt hat, dass ein Anteil von 10 Gew.-% bis 12 Gew.-% an Harnstoff-Formaldehyd-Harz zu sehr gleichmäßigen Ergebnissen führt, ist es realistisch anzunehmen, dass auch ein Mindestanteil von 8 Gew.-% an Harnstoff-Formaldehyd-Harz bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Platte im industriellen Maßstab zu zufriedenstellenden Ergebnissen führen wird. [0020] With such a proportion of binder, a very uniform distribution of the binder and good homogeneity of the glue distribution in the board and thus a very uniform strength structure can be achieved. Since the tests on a laboratory scale have shown that a proportion of 10% by weight to 12% by weight of urea-formaldehyde resin leads to very uniform results, it is realistic to assume that a minimum proportion of 8% by weight of urea-formaldehyde resin will also lead to satisfactory results in the production of the board according to the invention on an industrial scale.
[0021] Die Dichte der erfindungsgemäßen Holzfaserplatte liegt im Bereich von 500 kg/m*® bis 1.000 kg/m®, vorzugsweise im Bereich von 550 kg/m? bis 950 kg/m®. Bei Platten mit einer Dichte in diesen Bereichen handelt es sich um in vielen Anwendungsbereichen verwendete Platten, bei denen die erfindungsgemäße Platte auch die weiter unten detailliert erläuterten, guten technischen Eigenschaften erzielt werden können. [0021] The density of the wood fiber board according to the invention is in the range from 500 kg/m*® to 1,000 kg/m®, preferably in the range from 550 kg/m? to 950 kg/m®. Boards with a density in these ranges are boards used in many areas of application, in which the board according to the invention can also achieve the good technical properties explained in detail below.
[0022] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, den Schutzbereich nicht beschränkender, Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die angeschlossenen Zeichnungen. Es zeigt: [0022] Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments of the invention, which do not limit the scope of protection, with reference to the attached drawings. It shows:
[0023] Fig. 1 eine beispielhafte Verfahrensskizze, [0023] Fig. 1 is an exemplary process diagram,
[0024] Fig. 2 ein Diagramm mit der Rohdichte aller hergestellten und untersuchten Faserplatten, [0024] Fig. 2 is a diagram showing the bulk density of all fibreboards produced and examined,
[0025] Fig. 3 ein Diagramm mit der Biegefestigkeit aller hergestellten und untersuchten Faserplatten, [0025] Fig. 3 is a diagram showing the bending strength of all the fibreboards produced and tested,
[0026] Fig. 4 ein Diagramm mit dem Elastizitätsmodul aller hergestellten und untersuchten Faserplatten, [0026] Fig. 4 is a diagram showing the elastic modulus of all the fibreboards produced and tested,
[0027] Fig. 5 ein Diagramm mit der Querzugsfestigkeit aller hergestellten und untersuchten Faserplatten, und [0027] Fig. 5 is a diagram showing the transverse tensile strength of all the fibreboards produced and tested, and
[0028] Fig. 6 ein Diagramm mit der Längen-, Dicken- und Massenzunahme nach 24 h Wasserlagerung aller hergestellten und untersuchten Faserplatten. [0028] Fig. 6 is a diagram showing the increase in length, thickness and mass after 24 hours of water storage of all manufactured and examined fiberboards.
[0029] Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer beispielhaften und den Schutzbereich nicht einschränkenden Arbeitsvorschrift zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Holzfaserplatte näher erläutert. [0029] In the following, the invention is explained in more detail using an exemplary and non-limiting working instruction for producing a wood fiber board according to the invention.
[0030] Wenn im Folgenden Angaben in Prozenten erfolgen, handelt es sich immer um Gew.-%. [0030] Whenever percentages are given below, they are always by weight.
[0031] Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung entwickelten Holzfaserplatten wurden mit unterschiedlichen Kaffeesatztypen hergestellt. [0031] The wood fiber boards developed within the scope of the present invention were produced using different types of coffee grounds.
[0032] Beim Kaffeesatz handelte es sich wie bereits erwähnt u. a. um Abfallprodukte bzw. Reststoffe, die bei der Herstellung von Kaffeegetränken mittels Siebträger anfallen. Diese Kaffeesatztype wird im Folgenden mit ST abgekürzt. [0032] As already mentioned, coffee grounds include waste products or residual materials that accrue during the production of coffee beverages using a portafilter. This type of coffee grounds is abbreviated to ST in the following.
[0033] Ein weiteres, bei der Erfindung verwendetes Abfallprodukt in Form von Kaffeesatz fällt bei der Produktion von Instantpulver für löslichen Kaffee an. Diese Kaffeesatztype wird im Folgenden mit INSTA abgekürzt. Die durchschnittliche Partikelgröße liegt üblicherweise zwischen 125 um und 2000 um. [0033] Another waste product used in the invention in the form of coffee grounds arises during the production of instant powder for soluble coffee. This type of coffee grounds is abbreviated to INSTA below. The average particle size is usually between 125 µm and 2000 µm.
[0034] Die verwendeten Anteile an Siebträgerkaffee und Instantkaffee lagen für beide Kaffeevarianten - in 5 %-Schritten - von 20 % bis 45 % und zusätzlich - als nicht erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele zu Illustrationszwecken - bei 55 %, 65 % und 75 % bei der Siebträgervariante. [0034] The proportions of portafilter coffee and instant coffee used for both coffee variants were - in 5% increments - from 20% to 45% and additionally - as non-inventive embodiments for illustration purposes - 55%, 65% and 75% for the portafilter variant.
[0035] Wie bei der industriellen Herstellung von Faserplatten üblich, wurde ein gebräuchliches Harnstoff-Formaldehydharz mit unterschiedlichen Bindemittelanteilen (10% und 12 %) eingesetzt. [0035] As is usual in the industrial production of fiberboards, a common urea-formaldehyde resin with different binder contents (10% and 12%) was used.
[0036] Dabei wurde bewusst ein Harnstoff-Formaldehyd-Harz (UF) gewählt, weil dieses sehr reaktiv ist und daher gut und rasch bindet. Des Weiteren kann das Harz in üblichen Anlagen auf die Holzfasern gearbeitet werden, ohne dass zusätzliche apparatetechnische Maßnahmen zu setzen sind. [0036] A urea-formaldehyde resin (UF) was deliberately chosen because it is very reactive and therefore binds well and quickly. Furthermore, the resin can be worked onto the wood fibers in conventional systems without the need for additional technical equipment.
[0037] Als Holzfasern wurden solche in MDF-Qualität verwendet, wie sie auch standardmäßig in der Industrie eingesetzt werden. Bei den Fasern handelte es sich vorzugsweise um Nadelholzfasern, beispielsweise Fichtenfasern bzw. eine Mischung aus Fichte und Kiefer. [0037] The wood fibers used were MDF quality, as is also standard in industry. The fibers were preferably softwood fibers, for example spruce fibers or a mixture of spruce and pine.
[0038] Es ist jedoch auch möglich, recycelte Fasern aus Holzfaserstoffen zu verwenden. Für den Fall, dass sich durch das Recycling Schädigungen der Fasern, wie die Verkürzung der Faserlänge, ergeben, die für den jeweiligen Verwendungsfall nicht akzeptabel sind, können die recycelten Fasern auch mit frischen Holzfasern kombiniert werden, um die gewünschten mechanischen Eigenschaften zu erreichen. [0038] However, it is also possible to use recycled fibers from wood fiber materials. In the event that recycling results in damage to the fibers, such as shortening of the fiber length, which is unacceptable for the particular application, the recycled fibers can also be combined with fresh wood fibers in order to achieve the desired mechanical properties.
[0039] Die erfindungsgemäßen Holzfaserplatten mit Kaffeesatz wurden mit einer Zieldichte von 550 kg/m*® und 650 kg/m® und mit einem Kaffeesatzanteil zwischen 20 % bis 45 % (in 5 %-Schritten) hergestellt. Die Bindemittelanteile betrugen jeweils 10 % und 12 %. [0039] The wood fiber boards with coffee grounds according to the invention were produced with a target density of 550 kg/m*® and 650 kg/m® and with a coffee grounds content of between 20% and 45% (in 5% increments). The binder contents were 10% and 12%, respectively.
[0040] Zusätzlich wurden Platten mit Instantkaffeesatzanteilen von 20 %, 35 % und 45 %, einem Bindemittelanteil von 10 % und einer Rohdichte von 950 kg/m? hergestellt. [0040] In addition, boards with instant coffee grounds contents of 20%, 35% and 45%, a binder content of 10% and a bulk density of 950 kg/m3 were produced.
[0041] Bei einer weiteren Versuchsreihe wurden - als nicht erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele zu Illustrationszwecken - Siebträgerkaffeesatzanteile von 55 %, 65 % und 75 % für Siebträgerkaffeeplatten mit 650 kg/m® verwendet. [0041] In a further series of tests - as non-inventive embodiments for illustration purposes - portafilter coffee grounds proportions of 55%, 65% and 75% were used for portafilter coffee plates with 650 kg/m®.
[0042] Schließlich wurden zum Vergleich entsprechende Referenzplatten ohne Kaffeezugabe (jeweils mit der Bezeichnung REFLAB und weiteren Angaben) hergestellt. [0042] Finally, for comparison, corresponding reference plates without the addition of coffee (each with the designation REFLAB and further information) were prepared.
[0043] Nach der Herstellung wurden die gepressten Platten für mindestens 7 Tage im Normklima bei 20 °C und 65 % relativer Luftfeuchte konditioniert. Im Anschluss wurden die Platten mittels einer Kreissäge zugeschnitten und auf ihre Biegefestigkeit, ihren Biegeelastizitätsmodul (EN 310), und auf ihre Querzugsfestigkeit (EN 319) und Dickenquellung nach 24 h Wasserlagerung (EN 317) untersucht und die Daten ausgewertet und interpretiert. [0043] After production, the pressed panels were conditioned for at least 7 days in a standard climate at 20 °C and 65% relative humidity. The panels were then cut to size using a circular saw and examined for their flexural strength, their flexural elastic modulus (EN 310), and their transverse tensile strength (EN 319) and thickness swelling after 24 hours of water storage (EN 317), and the data were evaluated and interpreted.
[0044] Die Herstellungsschritte zur Durchführung der allgemeinen Arbeitsvorschrift werden im Folgenden beschrieben, wobei - lediglich aus Gründung der Veranschaulichung - auf die Verfahrensskizze gemäß Fig. 1 verwiesen wird. [0044] The manufacturing steps for carrying out the general working procedure are described below, whereby - for the sake of illustration only - reference is made to the process diagram according to Fig. 1.
[0045] In Fig. 1 sind eine Holzfaserplatte 1 mit Kaffeesatz, die Holzfasern 2, der Kaffeesatz 3, Messeinrichtungen 4 für die Messung des Feuchteanteils mittels der Darrmethode, Messeinrichtungen 5 für das Auswägen des beleimten Holzfaser-Kaffeesatz-Gemisches, Vorratsbehälter 6 für die getrockneten Holzfasern, Vorratsbehälter 7 für den getrockneten Kaffeesatz, Vorratsbehälter 8 für die Harz-Härter-Mischung (Bindemittel), eine Beleimtrommel 9, eine pneumatische Leimpistole 10, ein Vorratsbehälter 11 für das beleimte Holzfaser-Kaffeesatz-Gemisch, ein Plattenkuchenrahmen 12, eine hydraulische Kaltpresse 13, ein Pressblech 14 und eine hydraulische Heißpresse 15 dargestellt. [0045] In Fig. 1, a wood fiber board 1 with coffee grounds, the wood fibers 2, the coffee grounds 3, measuring devices 4 for measuring the moisture content by means of the drying method, measuring devices 5 for weighing the glued wood fiber-coffee grounds mixture, storage container 6 for the dried wood fibers, storage container 7 for the dried coffee grounds, storage container 8 for the resin-hardener mixture (binder), a gluing drum 9, a pneumatic glue gun 10, a storage container 11 for the glued wood fiber-coffee grounds mixture, a board cake frame 12, a hydraulic cold press 13, a press plate 14 and a hydraulic hot press 15 are shown.
[0046] Die im Herstellungsprozess beschriebenen Parameter waren unabhängig von der angestrebten Rohdichte und sowohl für Ultraleicht MDF, Leicht MDF als auch MDF Platten mit höheren Rohdichten ident. Die Herstellung der Platten unterschied sich im Wesentlichen nur durch die Plattengesamtmasse, die pro definiertem Volumen eingewogen wurde. [0046] The parameters described in the manufacturing process were independent of the desired bulk density and were identical for ultra-light MDF, light MDF and MDF boards with higher bulk densities. The production of the boards differed essentially only in the total board mass, which was weighed per defined volume.
[0047] In einem ersten Schritt wurde sowohl von den Holzfasern als auch von den Kaffeesatztypen Siebträgerkaffeesatz und Instantkaffeesatz der Feuchteanteil mittels der Darrmethode erujert. Dabei wurden von den jeweiligen Materialien einige wenige Gramm an Proben gezogen, abgewogen und anschließend die Proben bei Darrtemperatur von 103 °C bis zur Gewichtskonstanz gelagert. Anschließend wurde der Feuchtegehalt anhand der Differenz zwischen feuchter und darrtrockener Probe ermittelt. Sämtliche Verhältnisse in der Plattenzusammensetzung wurden auf die Darrmasse bzw. den trockenen Feststoffgehalt bezogen. [0047] In a first step, the moisture content of both the wood fibers and the coffee grounds types (portafilter coffee grounds and instant coffee grounds) was determined using the drying method. A few grams of samples were taken from the respective materials, weighed and then the samples were stored at a drying temperature of 103 °C until the weight was constant. The moisture content was then determined based on the difference between the moist and the dried sample. All ratios in the board composition were related to the dried mass or the dry solids content.
[0048] Ausgehend von der Darrmasse wurden die gewünschten Verhältnisse zwischen Holzfasern und Kaffeesatz sowie der jeweilige Harzanteil errechnet und im Anschluss auf die tatsächliche, feuchte Masse (ermittelter Feuchtegehalt) bezogen. Da während des Herstellungsprozesses im Labormaßstab durch den Beleimungsvorgang Material „verloren“ gehen kann, wurde bei allen Komponenten ein 10 %-iger Sicherheitsaufschlag (Mehreinwaage) für die Beleimung verwendet. [0048] Based on the dried mass, the desired ratios between wood fibers and coffee grounds as well as the respective resin content were calculated and then related to the actual, moist mass (determined moisture content). Since material can be "lost" during the production process on a laboratory scale due to the gluing process, a 10% safety margin (additional weight) was used for the gluing for all components.
[0049] Die Vermengung von Holzfasern und Kaffeesatz, sowie deren Beleimung fand in einer Beleimtrommel mit einem Durchmesser von 100 cm, einer Tiefe von 45 cm und einer Rotationsgeschwindigkeit von 80 U/min statt. Hierfür wurden die beiden Feststoffe unvermengt in die Trommel gekippt. Der Beleimvorgang begann unmittelbar nach Erreichen der eingestellten Rotationsgeschwindigkeit. Die Durchmischung und Beleimung erfolgte im selben Arbeitsschritt und dauerte zwischen 5 und 10 Minuten, bis der Beleimbehälter leer war, was von der Leimmenge abhängig war. [0049] The mixing of wood fibers and coffee grounds, as well as their gluing, took place in a gluing drum with a diameter of 100 cm, a depth of 45 cm and a rotation speed of 80 rpm. For this purpose, the two solids were tipped into the drum without being mixed. The gluing process began immediately after the set rotation speed was reached. The mixing and gluing took place in the same work step and took between 5 and 10 minutes until the gluing container was empty, which depended on the amount of glue.
[0050] Dem UF-Leim wurden 2 % Ammoniumsulfat als Härter zugegeben. Anschließend wurde der Leim mittels einer pneumatischen Leimpistole, die zentrisch in die Beleimtrommel eingeführt wurde, aufgebracht. Der Förderdruck und das Fördervolumen wurden dabei so gewählt, dass sich ein feiner Klebstoffnebel ohne größere Tröpfchenbildung in der Beleimtrommel gebildet hat, um somit eine möglichst homogene Leimverteilung auf den Fasern zu erreichen. Im Anschluss wurde das beleimte Fasern-/Kaffeesatzgemisch aus der Trommel entnommen und die finale Masse (ohne Sicherheitsaufschlag) eingewogen. [0050] 2% ammonium sulfate was added to the UF glue as a hardener. The glue was then applied using a pneumatic glue gun that was inserted centrally into the gluing drum. The feed pressure and the feed volume were selected so that a fine adhesive mist was formed in the gluing drum without the formation of large droplets, in order to achieve the most homogeneous possible glue distribution on the fibers. The glued fiber/coffee grounds mixture was then removed from the drum and the final mass (without a safety margin) was weighed.
[0051] Das eingewogene beleimte Faser-/Kaffeesatzmaterial wurde von Hand möglichst homogen in einen 250 x 250 mm Plattenkuchenrahmen gestreut und mittels einer hydraulischen Kaltpresse von mehreren Zentimetern Faserkuchenhöhe auf ca. 5 cm Faserkuchenhöhe im Rahmen vorverdichtet. Dieser Vorverdichtungsschritt im Rahmen ist wichtig, da sich der Faserkuchen bei unzureichender Vorverdichtung während der Heißpressung innerhalb der Plattenebene aus-[0051] The weighed glued fiber/coffee grounds material was spread by hand as homogeneously as possible into a 250 x 250 mm plate cake frame and pre-compacted in the frame using a hydraulic cold press from a fiber cake height of several centimeters to a fiber cake height of approximately 5 cm. This pre-compacting step in the frame is important because the fiber cake spreads out within the plate plane if pre-compacting is insufficient during hot pressing.
dehnt, sodass die Zieldichte nicht erreicht werden kann. stretched so that the target density cannot be achieved.
[0052] Nach der Vorverdichtung wurde der Rahmen entfernt und es wurden 9 mm Stahldistanzleisten neben dem Faserkuchen auf dem Pressblech positioniert, worauf heiß gepresst wurde. Die Heißpressung erfolgte bei 200 °C Pressflächentemperatur mit einem Pressfaktor von 10 sec/mm (90 Sekunden Presszeit), wobei die Presse bis zu den Distanzleisten mit einem maximalen Druck von 3 MPa zugefahren werden musste. [0052] After pre-compaction, the frame was removed and 9 mm steel spacers were positioned next to the fiber cake on the press plate, after which hot pressing was carried out. Hot pressing was carried out at a pressing surface temperature of 200 °C with a pressing factor of 10 sec/mm (90 seconds pressing time), whereby the press had to be closed up to the spacers with a maximum pressure of 3 MPa.
[0053] Nach Abschluss des Pressvorgangs wurden die Platten zum gleichmäßigen Auskühlen senkrecht aufgestellt und vor den weiteren Prüfungen zur Konditionierung für mindesten 7 Tage im Normklima bei 20 °C und 65 % relativer Luftfeuchte gelagert. [0053] After completion of the pressing process, the plates were placed vertically to allow even cooling and stored for at least 7 days in a standard climate at 20 °C and 65% relative humidity before further testing for conditioning.
[0054] In der folgenden Tabelle 1 sind alle hergestellten und geprüften Plattenvarianten aufgelistet. [0054] The following Table 1 lists all manufactured and tested plate variants.
[0055] Tabelle 1: Übersicht der im Labormaßstab hergestellter Faserplatten [0055] Table 1: Overview of fiberboards produced on a laboratory scale
KaTceSalz Holziaser- Kaffeesatztype | Rohdichte Pindemilter Bezeichnung 0% 100 % X 550 kg/m? 10% REFLAB-550-UF10 20 % 80 % Siebträger 550 kg/m) 10% ST20-550-UF10 25% 75% Siebträger 550 kg/m? 10% ST25-550-UF10 30 % 70 % Siebträger 550 kg/m? 10% ST30-550-UF10 35% 65 % Siebträger 550 kg/m? 10% ST35-550-UF10 40 % 60 % Siebträger 550 kg/m) 10% ST40-550-UF10 45 % 55 % Siebträger 550 kg/m) 10% ST45-550-UF10 0% 100 % X 650 kg/m? 10% REFLAB-650-UF10 20 % 80 % Siebträger 650 kg/m? 10% ST20-650-UF10 25% 75% Siebträger 650 kg/m? 10% ST25-650-UF10 30 % 70 % Siebträger 650 kg/m) 10% ST30-650-UF10 35% 65 % Siebträger 650 kg/m) 10% ST35-650-UF10 40 % 60 % Siebträger 650 kg/m? 10% ST40-650-UF10 45 % 55 % Siebträger 650 kg/m? 10% ST45-650-UF10 0% 100 % X 650 kg/m? 10% REFLAB2-650-UF-10 55 % 45 % Siebträger 650 kg/m) 10% ST55-650-UF-10 65 % 35% Siebträger 650 kg/m? 10% ST65-650-UF-10 75% 25% Siebträger 650 kg/m? 10% ST75-650-UF-10 0% 100 % X 950 kg/m? 10% REFLAB-950-UF-10 20 % 80 % Instant 950 kg/m? 10% INSTA20-950-UF-10 35% 65 % Instant 950 kg/m) 10% INSTA35-950-UF-10 45 % 55 % Instant 950 kg/m? 10% INSTA45-950-UF-10 0% 100 % X 550 kg/m? 12% REFLAB-550-UF12 20 % 80 % Siebträger 550 kg/m? 12% ST20-550-UF12 25 % 75% Siebträger 550 kg/m) 12% ST25-550-UF12 30 % 70 % Siebträger 550 kg/m) 12% ST30-550-UF12 35% 65 % Siebträger 550 kg/m? 12% ST35-550-UF12 40 % 60 % Siebträger 550 kg/m? 12% ST40-550-UF12 45 % 55 % Siebträger 550 kg/m? 12% ST45-550-UF12 0% 100 % X 650 kg/m) 12% REFLAB-650-UF12 20 % 80 % Siebträger 650 kg/m? 12% ST20-650-UF12 25 % 75% Siebträger 650 kg/m) 12% ST25-650-UF12 30 % 70 % Siebträger 650 kg/m) 12% ST30-650-UF12 35% 65 % Siebträger 650 kg/m? 12% ST35-650-UF12 40 % 60 % Siebträger 650 kg/m? 12% ST40-650-UF12 45 % 55 % Siebträger 650 kg/m? 12% ST45-650-UF12 20 % 80 % Instant 650 kg/m) 12% INSTA20-650-UF12 KaTceSalz Holziaser- Coffee grounds type | Bulk density Pindemilter Description 0% 100 % X 550 kg/m? 10% REFLAB-550-UF10 20 % 80 % portafilter 550 kg/m) 10% ST20-550-UF10 25% 75% portafilter 550 kg/m? 10% ST25-550-UF10 30 % 70 % portafilter 550 kg/m? 10% ST30-550-UF10 35% 65 % portafilter 550 kg/m? 10% ST35-550-UF10 40 % 60 % portafilter 550 kg/m) 10% ST40-550-UF10 45 % 55 % portafilter 550 kg/m) 10% ST45-550-UF10 0% 100 % X 650 kg/m? 10% REFLAB-650-UF10 20 % 80 % portafilter 650 kg/m? 10% ST20-650-UF10 25% 75% portafilter 650 kg/m? 10% ST25-650-UF10 30 % 70 % portafilter 650 kg/m) 10% ST30-650-UF10 35 % 65 % portafilter 650 kg/m) 10% ST35-650-UF10 40 % 60 % portafilter 650 kg/m? 10% ST40-650-UF10 45 % 55 % portafilter 650 kg/m? 10% ST45-650-UF10 0% 100 % X 650 kg/m? 10% REFLAB2-650-UF-10 55 % 45 % portafilter 650 kg/m) 10% ST55-650-UF-10 65 % 35% portafilter 650 kg/m? 10% ST65-650-UF-10 75% 25% Portafilter 650 kg/m? 10% ST75-650-UF-10 0% 100 % X 950 kg/m? 10% REFLAB-950-UF-10 20 % 80 % Instant 950 kg/m? 10% INSTA20-950-UF-10 35% 65 % Instant 950 kg/m) 10% INSTA35-950-UF-10 45 % 55 % Instant 950 kg/m? 10% INSTA45-950-UF-10 0% 100 % X 550 kg/m? 12% REFLAB-550-UF12 20 % 80 % Portafilter 550 kg/m? 12% ST20-550-UF12 25 % 75% portafilter 550 kg/m) 12% ST25-550-UF12 30 % 70 % portafilter 550 kg/m) 12% ST30-550-UF12 35% 65 % portafilter 550 kg/m? 12% ST35-550-UF12 40 % 60 % portafilter 550 kg/m? 12% ST40-550-UF12 45 % 55 % portafilter 550 kg/m? 12% ST45-550-UF12 0% 100 % X 650 kg/m) 12% REFLAB-650-UF12 20 % 80 % portafilter 650 kg/m? 12% ST20-650-UF12 25 % 75 % Portafilter 650 kg/m) 12% ST25-650-UF12 30 % 70 % Portafilter 650 kg/m) 12% ST30-650-UF12 35 % 65 % Portafilter 650 kg/m? 12% ST35-650-UF12 40 % 60 % Portafilter 650 kg/m? 12% ST40-650-UF12 45 % 55 % Portafilter 650 kg/m? 12% ST45-650-UF12 20 % 80 % Instant 650 kg/m) 12% INSTA20-650-UF12
25 % 75% Instant 650 kg/m? 12% INSTA25-650-UF12 30 % 70 % Instant 650 kg/m? 12% INSTA30-650-UF12 35 % 65 % Instant 650 kg/m? 12% INSTA35-650-UF12 40 % 60 % Instant 650 kg/m? 12% INSTA40-650-UF12 45 % 55% Instant 650 kg/m? 12% INSTA45-650-UF12 Summe hergestellter Platten 126 25 % 75% Instant 650 kg/m? 12% INSTA25-650-UF12 30 % 70 % Instant 650 kg/m? 12% INSTA30-650-UF12 35 % 65 % Instant 650 kg/m? 12% INSTA35-650-UF12 40 % 60 % Instant 650 kg/m? 12% INSTA40-650-UF12 45 % 55% Instant 650 kg/m? 12% INSTA45-650-UF12 Total panels produced 126
[0056] Für die Ermittlung der Querzugsfestigkeit und der Wasserlagerung wurden hierbei Proben mit 50 x 50 mm, und für die Biegeprüfungen Proben mit 230 x 50 mm mittels einer Kreissäge präpariert. Vor den Prüfungen wurden von den einzelnen Proben die Rohdichten ermittelt. [0056] To determine the transverse tensile strength and the water storage, samples measuring 50 x 50 mm were prepared using a circular saw, and for the bending tests, samples measuring 230 x 50 mm were prepared using a circular saw. Before the tests, the bulk densities of the individual samples were determined.
ROHDICHTE GROSS DENSITY
[0057] Die Rohdichtebestimmung erfolgte nach der Konditionierung im Normklima (20 °C und 65 % relativer Luftfeuchte) an je drei 50 x 50 mm Proben pro Platte. [0057] The density determination was carried out after conditioning in standard climate (20 °C and 65 % relative humidity) on three 50 x 50 mm samples per plate.
[0058] Das Diagramm in Fig. 2 zeigt die Rohdichte aller untersuchten Faserplatten. [0058] The diagram in Fig. 2 shows the bulk density of all fiberboards examined.
[0059] Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, wurden alle gewünschten Rohdichtebereiche gut erreicht. In allen drei Dichtegruppen sind sehr geringe Dichteschwankungen festzustellen, was auf eine homogene Streuung und Verteilung der Fasern und Partikel hindeutet. Somit ist kein nennenswerter Zusammenhang zwischen Dichte und Kaffeesatzanteil oder Bindemittelanteil feststellbar. Das bedeutet, dass sich die Rohdichte der Platte nicht wesentlich ändert, auch wenn der Anteil an Kaffeesatz oder Bindemittelanteil variiert wird. Dieser Effekt ist u.a. darauf zurückzuführen, dass im ersten Verfahrensschritt der Feuchteanteil mittels Darrmethode sowohl von den Holzfasern als auch von den Kaffeesatztypen (Siebträgerkaffeesatz und Instantkaffee) eruiert wird, und dass ausgehend von der Darrmasse die gewünschten Verhältnisse zwischen Holzfasern und Kaffeesatz sowie der jeweilige Leimanteil errechnet und im Anschluss daran auf die tatsächliche feuchte Masse (ermittelter Feuchtegehalt) bezogen werden. [0059] As can be seen from Fig. 2, all desired density ranges were easily achieved. Very small density fluctuations can be observed in all three density groups, which indicates a homogeneous scattering and distribution of the fibers and particles. Thus, no significant connection can be determined between density and coffee grounds content or binder content. This means that the density of the board does not change significantly, even if the proportion of coffee grounds or binder content is varied. This effect is due, among other things, to the fact that in the first process step the moisture content is determined using the drying method for both the wood fibers and the types of coffee grounds (portafilter coffee grounds and instant coffee), and that the desired ratios between wood fibers and coffee grounds as well as the respective glue content are calculated based on the drying mass and then related to the actual moist mass (determined moisture content).
[0060] Freilich hat auch die homogene Herstellung des Faserkuchens und dessen Vorverdichtung einen Einfluss auf die Rohdichte. [0060] Of course, the homogeneous production of the fibre cake and its pre-compaction also have an influence on the bulk density.
BIEGEFESTIGKEIT UND BIEGEELASTIZITÄTSMODUL BEND STRENGTH AND BEND MODULE OF ELASTICITY
[0061] Die Biegefestigkeit und der Biege-Elastizitätsmodul geben Aufschluss über den Einfluss der eingesetzten Holzfaseranteile, da sich Fasern durch ihre Geometrie generell positiv auf die Biegeeigenschaften von Werkstoffen auswirken. An den Platten wurden drei Biegeprüfungen nach EN 310 durchgeführt, und die Biegefestigkeit und der Biegeelastizitätsmodul über die Traverse (Zwick und Roell Z20 Universalprüfmaschine) ermittelt. Im Anschluss wurde ein statistischer Mittelwertvergleich (PostHoc Scheffe, p=0,05) durchgeführt. [0061] The bending strength and the bending elastic modulus provide information about the influence of the wood fiber content used, since fibers generally have a positive effect on the bending properties of materials due to their geometry. Three bending tests were carried out on the panels in accordance with EN 310, and the bending strength and the bending elastic modulus were determined using the crossbar (Zwick and Roell Z20 universal testing machine). A statistical mean value comparison was then carried out (PostHoc Scheffe, p=0.05).
[0062] Hierfür wurden die Proben in einen 3-Punkte Biegeprüfungsaufbau positioniert, wobei der Auflagerabstand 20 Mal der Plattendicke entsprach (ca. 180 mm Auflagerabstand). [0062] For this purpose, the samples were positioned in a 3-point bending test setup, with the support distance corresponding to 20 times the plate thickness (approx. 180 mm support distance).
[0063] Die Belastungsgeschwindigkeit wurde so eingestellt, dass die Bruchkraft innerhalb von 60 + 30 sec erreicht wurde. [0063] The loading rate was adjusted so that the breaking force was reached within 60 + 30 sec.
[0064] Fig. 3 zeigt ein Diagramm mit der Biegefestigkeit nach EN 310 aller hergestellten Faserplatten. [0064] Fig. 3 shows a diagram with the bending strength according to EN 310 of all produced fibreboards.
[0065] Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, zeigt sich bei der Biegefestigkeit der Einfluss der Rohdichte, und auch die Kaffeesatzanteile in den Platten werden ab einer gewissen Menge in den Festigkeitswerten erkennbar. Wenig überraschend zeigen die Platten der Gruppe mit 550 kg/m*® eine niedrigere Festigkeit im Vergleich zur Gruppe mit 650 kg/m® oder 950 kg/m®. Zwischen den Platten mit Kaffeeanteilen und den Referenzplatten ohne Kaffee (jeweils mit der Bezeichnung REFLAB und weiteren Angaben) lassen sich keine statistisch signifikanten Unterschiede feststellen. [0065] As can be seen from Fig. 3, the influence of the bulk density is evident in the flexural strength, and the coffee grounds content in the panels also becomes apparent in the strength values above a certain amount. Not surprisingly, the panels in the group with 550 kg/m*® show a lower strength compared to the group with 650 kg/m® or 950 kg/m®. No statistically significant differences can be found between the panels with coffee content and the reference panels without coffee (each with the designation REFLAB and further information).
[0066] Bei den Platten mit 650 kg/m* mit 10 % Bindemittelanteil sind zwar zwischen einzelnen Varianten Unterschiede zu erkennen, jedoch nicht zwischen den beiden reinen MDF Referenzfaserplatten, weshalb ein Vergleich zwischen den Siebträgerplatten mit 55 % oder mehr Siebträgerkaffeesatzanteil und jenen mit 45 % oder weniger Siebträgerkaffeesatzanteil zulässig ist. Betrachtet man die Gruppe von 20 % bis 45 % Siebträgerkaffeesatzanteil, lässt sich von keinem Unterschied der einzelnen Plattentypen innerhalb der Gruppe ausgehen. Erst wenn man die Werte ab 55 % mitberücksichtigt, lässt sich von einem gewissen Trend mit abnehmender Biegefestigkeit bei steigendem Kaffeesatzanteil ausgehen. Hierbei weisen die Platten erst ab 55 % Kaffeesatzanteil und darüber einen erkennbaren Unterschied zu den Referenzplatten auf. [0066] In the case of the boards with 650 kg/m* and 10% binder content, differences can be seen between individual variants, but not between the two pure MDF reference fiberboards, which is why a comparison between the portafilter boards with 55% or more portafilter coffee grounds content and those with 45% or less portafilter coffee grounds content is permissible. If one looks at the group with 20% to 45% portafilter coffee grounds content, no difference can be assumed between the individual board types within the group. Only when the values from 55% onwards are taken into account can one assume a certain trend with decreasing bending strength as the coffee grounds content increases. The boards only show a noticeable difference to the reference boards from 55% onwards and above.
[0067] Damit kann festgehalten werden, dass sich die Biegefestigkeit bei einer Rohdichte von 550 kg/m? oder 650 kg/m® und einem Bindemittelanteil von 10% oder 12 % durch Kaffeesatzzugabe bis 45 % nicht wesentlich verändert und überraschend gute Werte ergibt. [0067] It can therefore be stated that the flexural strength at a bulk density of 550 kg/m? or 650 kg/m® and a binder content of 10% or 12% does not change significantly by adding coffee grounds up to 45% and results in surprisingly good values.
[0068] Bei den Instantkaffeeplatten mit einer Rohdichte von 950 kg/m? unterscheiden sich die Platten zwar bereits ab 20 % Kaffeesatzanteil erkennbar von den Referenzplatten. Jedoch sind hier höhere Biegefestigkeitswerte als bei den Platten mit geringerer Rohdichte zu erzielen, und Platen mit einer Rohdichte von 950 kg/m® daher im Rahmen der Erfindung ebenfalls bevorzugt. [0068] In the case of the instant coffee plates with a bulk density of 950 kg/m2, the plates differ noticeably from the reference plates even at a coffee grounds content of 20%. However, higher bending strength values can be achieved here than with the plates with a lower bulk density, and plates with a bulk density of 950 kg/m2 are therefore also preferred within the scope of the invention.
[0069] Es hat sich gezeigt, dass der Bindemittelanteil im Rahmen der untersuchten Varianten (10 % und 12 %) keinen signifikanten Einfluss auf die Biegefestigkeit hat. [0069] It has been shown that the binder content in the variants investigated (10% and 12%) has no significant influence on the flexural strength.
[0070] In Fig. 4 ist ein Diagramm mit dem Elastizitätsmodul nach EN 310 aller hergestellten Faserplatten zu sehen. [0070] Fig. 4 shows a diagram with the modulus of elasticity according to EN 310 of all produced fibreboards.
[0071] Ein ähnliches Bild wie bei der Biegefestigkeit zeigt sich in Fig. 4 beim Elastizitätsmodul. Auch hier ist ein deutlicher Unterschied zwischen den beiden Rohdichtegruppen zu erkennen, wobei tendenzielle Unterschiede zwischen den Kaffeeanteilen lediglich bei den 650 kg/m? Platten zu erkennen sind. Hier zeigt sich bei beiden Kaffeevarianten zwar eine tendenzielle, aber keine statistisch signifikante Abnahme des Elastizitätsmodules mit steigendem Kaffeesatzanteil. Auch hier herrschen bei den Platten mit 950 kg/m* Rohdichte nahezu idente Verhältnisse wie bei der Biegefestigkeit vor. Die einzige nennenswerte Ausnahme bilden hier die Werte von Instantkaffee, die ab einem Kaffeesatzanteil von 35 % und darüber geringere Werte aufweisen, als die Referenzlaborplatte. [0071] A similar picture to that of the flexural strength is shown in Fig. 4 for the modulus of elasticity. Here, too, a clear difference can be seen between the two bulk density groups, although differences between the coffee proportions can only be seen in the 650 kg/m? plates. Here, both coffee variants show a tendency, but not a statistically significant decrease, in the modulus of elasticity with increasing coffee grounds proportion. Here, too, the conditions for the plates with 950 kg/m* bulk density are almost identical to those for the flexural strength. The only notable exception here are the values for instant coffee, which have lower values than the reference laboratory plate for a coffee grounds proportion of 35% and above.
[0072] Auch beim Elastizitätsmodul kann somit festgehalten werden, dass sich dieser bei einer Rohdichte von 550 kg/m® oder 650 kg/m*®* und einem Bindemittelanteil von 10 % oder 12 % durch Kaffeesatzzugabe bis 45 % nicht wesentlich verändert und überraschend gute Werte ergibt. [0072] It can also be stated that the modulus of elasticity does not change significantly at a bulk density of 550 kg/m® or 650 kg/m*®* and a binder content of 10% or 12% by adding coffee grounds up to 45% and results in surprisingly good values.
QUERZUGSFESTIGKEIT TRANSVERSE TENSILE STRENGTH
[0073] Die Querzugsfestigkeit von Plattenwerkstoffen gibt Einblick über die Homogenität der Leimverteilung innerhalb der Platte und die Faserverteilung (Streuung) vor dem Pressen. Da parallel zur Faserorientierung der Platte geprüft wird, haben für die Mechanik einer Platte an sich positive Faktoren, wie bspw. die Faserlänge, hier eine geringere Bedeutung. [0073] The transverse tensile strength of board materials provides insight into the homogeneity of the glue distribution within the board and the fiber distribution (scattering) before pressing. Since the test is carried out in parallel with the fiber orientation of the board, factors that are positive for the mechanics of a board, such as the fiber length, are of lesser importance here.
[0074] Für die Untersuchungen wurden je Platte drei Proben nach EN 319 getestet und anschließend ein statistischer Mittelwertsvergleich (PostHoc Scheffe, p=0,05) durchgeführt. Für die Untersuchung wurden die 50 x 50 mm große Proben mittels Hotmelt Kleber (Henkel Technomelt Supra 325 HT) mit Aluminiumquerzugsjochen verklebt. Der Versatz zwischen den beiden Jochen betrug dabei 90°, um bei der Zugprüfung möglichst kein Drehmoment aufkommen zu lassen und somit eine Rissbildung zu vermeiden. [0074] For the investigations, three samples per plate were tested according to EN 319 and then a statistical mean comparison (PostHoc Scheffe, p=0.05) was carried out. For the investigation, the 50 x 50 mm samples were glued to aluminum transverse tensile yokes using hot melt adhesive (Henkel Technomelt Supra 325 HT). The offset between the two yokes was 90° in order to avoid any torque during the tensile test and thus prevent cracking.
[0075] Fig. 5 zeigt ein Diagramm mit der Querzugsfestigkeit nach EN 319 aller hergestellten Faserplatten. [0075] Fig. 5 shows a diagram with the transverse tensile strength according to EN 319 of all produced fibreboards.
[0076] Fig. 5 zeigt die Absolutwerte der gemessenen Querzugsfestigkeit, wobei auch hier Unterschiede zwischen den beiden Rohdichtebereichen zu erkennen sind und die höhere Rohdichte die höchsten Querzugsfestigkeiten aufweist. Generell zeigt sich beim Siebträgerkaffee eine sehr hohe Streuung der Werte, wobei hier festzuhalten ist, dass bei den beiden Referenzplattenvari-[0076] Fig. 5 shows the absolute values of the measured transverse tensile strength, whereby differences between the two density ranges can be seen here too, and the higher density has the highest transverse tensile strength. In general, there is a very high scatter of values for portafilter coffee, whereby it should be noted that for the two reference plate variants
anten mit 650 kg/m* und 10 % Bindemittel kein statistischer Unterschied feststellbar ist. Auch wenn einzelne Plattenvarianten statistisch signifikante Unterschiede zu ihrer im Kaffeeverhältnis nahestehenden Platten aufweisen, zeigt sich jedoch in Summe kein signifikanter Unterschied zu den Referenzplatten. Als Beispiel seien hier die Siebträgerplatten mit 10 % Bindemittel genannt, wo sich die Platte mit 45 % Kaffee zwar von der Variante mit 35 % unterscheidet, nicht jedoch von den Varianten mit 40 %, 30 % oder 20 % Kaffeeanteil. Ahnlich verhält es sich bei den Siebträgerplatten mit 12 % Bindemittelanteil. Interessant ist, dass sich die Streuung der Siebträgerplatten mit zunehmenden Kaffeesatzanteil reduziert und sich die Platten, die als nicht erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele zu Illustrationszwecken mit 55 %, 65 % und 75 % Siebträgeranteil hergestellt wurden, zwar von den Werten mit 40 % und 45 % Kaffeeanteil unterscheiden, nicht jedoch von den Platten mit 35 % und 25 %, und somit auch nicht in Summe von der gesamten Gruppe. ants with 650 kg/m* and 10% binder, no statistical difference can be determined. Even if individual plate variants show statistically significant differences to their plates with a similar coffee content, overall there is no significant difference to the reference plates. An example of this is the portafilter plates with 10% binder, where the plate with 45% coffee differs from the variant with 35%, but not from the variants with 40%, 30% or 20% coffee. The situation is similar for the portafilter plates with 12% binder. It is interesting to note that the scatter of the portafilter plates decreases with increasing coffee grounds content and that the plates which were manufactured as non-inventive embodiments for illustration purposes with 55%, 65% and 75% portafilter content differ from the values with 40% and 45% coffee content, but not from the plates with 35% and 25%, and thus also not in total from the entire group.
[0077] Bei den Instantkaffeeplatten ist eine tendenzielle Abnahme der Festigkeit mit zunehmenden Kaffeeanteil zu sehen, jedoch kann man auch hier aufgrund der Streuung nicht von einem statistisch signifikanten Unterschied der Platten sprechen. Anhand der ermittelten Ergebnisse ist kein Unterschied zwischen 10 % und 12 % Bindemittelanteil bei den Siebträgerplatten erkennbar. [0077] In the instant coffee plates, a tendency towards a decrease in strength can be seen with increasing coffee content, but here too, due to the scatter, one cannot speak of a statistically significant difference between the plates. Based on the results obtained, no difference can be seen between 10% and 12% binding agent content in the portafilter plates.
[0078] Da alle Platten mit gleichen Mitteln hergestellt wurden, lässt sich die Streuung der Siebträgerplatten bei 650 kg/m* Rohdichte vermutlich auf das Siebträgermaterial zurückführen. Im Verhältnis zu Instantkaffeesatz wurde bei der Verarbeitung subjektiv ein höhere Agglomerationsgrad beim Siebträgersatz während der Beleimung in der Beleimtrommel festgestellt. Dies könnte zu partiell stärker varlierenden Kaffeesatzanteilen in den Platten geführt haben und somit auch die Streuung erklären. Auch wenn hier Werte von einzelnen Varianten höher erscheinen, liegen sie im Verhältnis zur Referenz noch innerhalb des Streubereiches und es ist aufgrund der vorliegenden Werte von keinem signifikanten Unterschied auszugehen. Die ermittelten Werte lassen sich somit derart interpretieren, dass es bei 650 kg/m? bei Instantkaffee bei höheren Kaffeeanteilen über 35 % zu einer Reduktion und bei (der geringeren Stichprobe der) Siebträgerplatten zu keiner merklichen Reduktion der Querzugsfestigkeit gekommen ist. Generell ist anzumerken, dass sich mit varlierenden Mischverhältnissen der Platten auch das zu beleimende Gesamtvolumen aus Kaffeesatz und Holzfasern zwischen den einzelnen Plattentypen sehr stark unterscheidet. Eine Platte mit bspw. 20 % Kaffeeanteil weist bei der Beleimung ein wesentlich höheres Volumen auf als eine Mischung mit 45 % Kaffeesatz oder höher. Dies führt dazu, dass die Beleimtrommel bei geringen Kaffeesatzanteilen wesentlich stärker befüllt ist als bei Mischungen mit hohen Kaffeesatzanteilen. Dies kann die Verteilung des Leimes auf die Fasern und Kaffeesatz wesentlich beeinflussen, weshalb es durchaus nicht auszuschließen ist, dass beim angewandten Beleimvorgang bei höheren Kaffeesatzanteilen eine bessere oder homogenere Beleimung erzielt werden konnte. [0078] Since all plates were manufactured using the same means, the variation of the portafilter plates at 650 kg/m* bulk density can probably be attributed to the portafilter material. In comparison to instant coffee grounds, a higher degree of agglomeration was subjectively found in the portafilter set during processing during gluing in the gluing drum. This could have led to partially more varied coffee grounds proportions in the plates and thus also explain the variation. Even if values for individual variants appear higher here, they are still within the range of variation in relation to the reference and no significant difference can be assumed based on the available values. The values determined can therefore be interpreted in such a way that at 650 kg/m? there was a reduction in the transverse tensile strength for instant coffee with higher coffee proportions of over 35% and there was no noticeable reduction in the transverse tensile strength for (the smaller sample of) portafilter plates. In general, it should be noted that with varying mixing ratios of the boards, the total volume of coffee grounds and wood fibers to be glued also varies greatly between the individual board types. A board with, for example, 20% coffee content has a much higher volume when glued than a mixture with 45% coffee grounds or more. This means that the gluing drum is filled much more with low coffee grounds content than with mixtures with high coffee grounds content. This can significantly influence the distribution of the glue on the fibers and coffee grounds, which is why it cannot be ruled out that a better or more homogeneous gluing could be achieved with higher coffee grounds content in the gluing process used.
[0079] Insgesamt kann festgehalten werden, dass Holzfaserplatten mit einem Kaffeesatzanteil von 20 % bis 45 %, sowohl bei der Biegefestigkeit und beim Biegeelastizitätsmodul, als auch bei der Querzugsfestigkeit überraschend gute Werte aufweisen, wenn sie mit einem Harnstoff-Formaldehydharz verklebt sind, und dies in einem Rohdichtebereich von 550 kg/m® bis 950 kg/m®, [0079] Overall, it can be stated that wood fibre boards with a coffee grounds content of 20% to 45% have surprisingly good values for both the bending strength and the bending elastic modulus, as well as the transverse tensile strength, when they are bonded with a urea-formaldehyde resin, and this in a density range of 550 kg/m® to 950 kg/m®,
[0080] Dies gilt sowohl für Instantkaffeesatz als auch für Siebträger-Kaffeesatz. [0080] This applies to both instant coffee grounds and portafilter coffee grounds.
DICKENQUELLUNG NACH 24 H WASSERLAGERUNG THICKNESS SWELLING AFTER 24 H WATER STORAGE
[0081] Für die Wasserlagerung wurden je drei Proben pro Platte in ein Wasserbad (Wassertemperatur ca. 20 °C) gelegt und mittels Metallsieb unter der Wasseroberfläche fixiert. [0081] For water storage, three samples per plate were placed in a water bath (water temperature approx. 20 °C) and fixed under the water surface using a metal sieve.
[0082] Ermittelt wurde die Längen, Dicken und Massenzunahme an 50 x 50 mm großen Proben nach 24 h Wasserlagerung. Dafür wurden die Proben nach dem Wasserbad lediglich leicht abgetupft und vermessen. [0082] The lengths, thicknesses and mass increase of 50 x 50 mm samples were determined after 24 hours of water storage. For this purpose, the samples were simply dabbed lightly after the water bath and measured.
[0083] Fig. 6 zeigt eine Darstellung der Längen-, Dicken- und Massenzunahme nach 24 h Wasserlagerung nach EN 317 [0083] Fig. 6 shows a representation of the increase in length, thickness and mass after 24 hours of water storage according to EN 317
[0084] In Fig. 6 zeigt sich wieder ein Unterschied zwischen den beiden Rohdichtebereichen. Am [0084] In Fig. 6, a difference between the two density ranges is again shown.
deutlichsten unterscheiden sich die Werte bei der Massenzunahme, wobei die Platten mit dem geringeren Bindemittelanteil tendenziell mehr an Masse zunehmen und bei höheren Kaffeeanteilen teils signifikant höhere Massenzunahmen im Vergleich zur Referenz festzustellen sind. Auch bei der Dickenquellung zeigen die 550 kg/m*® Platten eine deutlich höhere Zunahme als die 650 kg/m® Platten. Die niedrigsten Werte wiesen die Platten mit Instant Kaffee und einer Rohdichte von 950 kg/m? auf, wobei hier mit steigendem Kaffeesatzanteil statistisch signifikant höhere Zunahmen festzustellen sind. So zeigen die Platten mit 35 % und 45 % Kaffeesatzanteil bei der Massenzunahme und mit 45 % Kaffeesatzanteil bei der Dickenzunahme statistisch signifikant höhere Werte als die Referenzplatten ohne Kaffeesatzanteil. The most obvious difference is in the values for mass increase, with the boards with the lower binder content tending to gain more mass, and with higher coffee contents, sometimes significantly higher mass increases can be seen compared to the reference. The 550 kg/m*® boards also show a significantly higher increase in thickness swelling than the 650 kg/m® boards. The boards with instant coffee and a bulk density of 950 kg/m? showed the lowest values, with statistically significantly higher increases being seen with increasing coffee grounds content. The boards with 35% and 45% coffee grounds content show statistically significantly higher values for mass increase and with 45% coffee grounds content for thickness increase than the reference boards without coffee grounds content.
[0085] Bei den Siebträgerplatten mit einer Rohdichte von 650 kg/m*® und einem Bindemittelanteil von 10 % sind lediglich bei der Massenzunahme der Plattenvariante, die als nicht erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele zu Illustrationszwecken mit 75 % Kaffeesatz hergestellt wurde, statistisch signifikante Unterschiede zu den Referenzplatten feststellbar. Alle anderen Varianten unterscheiden sich weder in der Massenzunahme noch in der Dickenquellung signifikant voneinander, wobei bei den Platten, die als nicht erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele zu Illustrationszwecken mit Kaffeesatzanteilen von >45 % hergestellt wurden, ein Trend mit steigenden Werten bei steigendem Kaffeesatzenteil festgestellt werden kann. Auch bei den Platten mit Instantkaffe und einer Dichte von 650 kg/m® sind keine statistisch signifikanten Unterschiede zwischen den unterschiedlichen Kaffeesatzanteilen feststellbar. [0085] In the case of the portafilter plates with a bulk density of 650 kg/m*® and a binder content of 10%, statistically significant differences to the reference plates can only be determined in the mass increase of the plate variant that was produced as non-inventive embodiments for illustration purposes with 75% coffee grounds. All other variants do not differ significantly from one another in terms of either the mass increase or the thickness swelling, whereby in the case of the plates that were produced as non-inventive embodiments for illustration purposes with coffee grounds contents of >45%, a trend with increasing values as the coffee grounds content increases can be determined. Even in the case of the plates with instant coffee and a density of 650 kg/m®, no statistically significant differences between the different coffee grounds contents can be determined.
[0086] Auch bei der Wasserlagerung lässt sich interessanterweise kein Unterschied zwischen den beiden Bindemittelanteilen von 10 % und 12 % feststellen. [0086] Interestingly, even during water storage, no difference can be observed between the two binder contents of 10% and 12%.
[0087] Hinsichtlich der unterschiedlichen Eigenschaften nach der Wasserlagerung ist allerdings hinzuzufügen, dass tendenziell schlechtere Eigenschaften mancher getesteter Platten keineswegs darauf hinweisen, dass deren Verwendung nicht empfehlenswert wäre, weil es wie schon bei der mechanischen Festigkeit vom jeweiligen Verwendungszweck der Patten abhängt, ob eine bestimmte Zusammensetzung einer erfindungsgemäßen Holzfaserplatte geeignet ist oder nicht. [0087] With regard to the different properties after water storage, however, it should be added that the fact that some of the tested boards tend to have poorer properties does not in any way indicate that their use is not advisable, because, as with the mechanical strength, it depends on the respective intended use of the boards whether a particular composition of a wood fibre board according to the invention is suitable or not.
AUSWERTUNG DER MESSERGEBNISSE EVALUATION OF MEASUREMENT RESULTS
[0088] Alle im Zuge der allgemeinen Arbeitsvorschrift zur Durchführung der Erfindung gewonnen Erkenntnisse beziehen sich auf eine im Labor hergestellte Holzfaserplatte mit Kaffeesatz. [0088] All findings obtained in the course of the general working procedure for carrying out the invention relate to a wood fibre board with coffee grounds produced in the laboratory.
[0089] Aufgrund der guten Messergebnisse ist jedoch ein Up-Scaling im Industriemaßstab realistisch. Dies insbesondere dann, wenn die Platte im Trockenbereich eingesetzt wird. [0089] However, due to the good measurement results, up-scaling to an industrial scale is realistic, especially if the plate is used in dry areas.
[0090] Tabelle 2: Anforderungen an Platten für allgemeine Zwecke zur Verwendung im Trockenbereich nach der EN 622-5 [0090] Table 2: Requirements for general purpose boards for use in dry conditions according to EN 622-5
Typ MDF Type MDF
Nenndickenbereiche [mm] Nominal thickness ranges [mm]
. Prüf- . . Eigenschaft Einheit | 1,8 |>2,5| >4 | >=6 | >9 | >12 | >19 | >30 verfahren bis | bis | bis | bis | bis | bis | bis | bis | >45 25| 4 | 6 | 9 | 12 | 19 | 30 | 45 . Test . . Property Unit | 1.8 |>2.5| >4 | >=6 | >9 | >12 | >19 | >30 procedure up to | up to | up to | up to | up to | up to | up to | >45 25| 4 | 6 | 9 | 12 | 19 | 30 | 45
Dickenquellung Thickness swelling
24h EN 317 % 45 | 35 | 30 | 17 | 15 | 12 | 10 8 6 24h EN 317% 45 | 35 | 30 | 17 | 15 | 12 | 10 8 6
Querzugs-Cross-tension
US EN 319 | N/mm? | 0,65 | 0,65 | 0,65 | 0,65 | 0,60 | 0,55 | 0,55 | 0,50 | 0,50 festigkeit US EN 319 | N/mm? | 0.65 | 0.65 | 0.65 | 0.65 | 0.60 | 0.55 | 0.55 | 0.50 | 0.50 strength
Biege-Bending
2 festigkeit EN 310 | N/mm 2323 |23 | 23 | 22 | 20 | 18 | 17 | 15 2 strength EN 310 | N/mm 2323 |23 | 23 | 22 | 20 | 18 | 17 | 15
BiegeElastizitäts- EN 310 | N/mm? 2700 | 2700 | 2500 | 2200 | 2100 | 1900 modul Bending elasticity EN 310 | N/mm? 2700 | 2700 | 2500 | 2200 | 2100 | 1900 modulus
Typ Leicht MDF Type Light MDF
Nenndickenbereiche [mm] Nominal thickness ranges [mm]
Eigenschaft Fa Einheit | >6 | >9 | >12 | >19 | >30 verfahren bis | bis | bis | bis | bis >45 9 | 12 | 19 | 30 | 45 ekenquellung EN 317 % 20 | 16 | 14 | 12 | 11 11 Querzugs- EN 319 | N/mm? | 0,45 | 0,45 | 0,45 | 0,45 | 0,40 0,40 festigkeit Biege- EN 310 | N/mm? | 20 | 20 | 18 | 15 | 14 14 festigkeit BiegeElastizitäts- | EN310 | N/mm? |1700 | 1700 | 1600 | 1500 | 1400 1200 modul Ültraleicht MDF Nenndickenbereiche [mm] Eigenschaft Fa Einheit | >9 | >12 | >19 | >30 verfahren bis bis bis bis >45 12 | 19 | 30 | 45 ekenquellung EN 317 % 18 | 14 | 13 | 12 12 Querzugs- » festigkait EN 319 | N/mm? | 0,15 | 0,15 | 0,15 | 0,13 0,13 Blege- EN 310 | N/mm? | 7,7 | 69 | 6 | 51 5.1 festigkeit BiegeElastizitäts- | EN 310 | N/mm? | 600 | 560 | 510 | 470 470 modul Property Fa Unit | >6 | >9 | >12 | >19 | >30 process up to | up to | up to | up to >45 9 | 12 | 19 | 30 | 45 Corner swelling EN 317 % 20 | 16 | 14 | 12 | 11 11 Transverse tensile EN 319 | N/mm? | 0.45 | 0.45 | 0.45 | 0.45 | 0.40 0.40 Bending strength EN 310 | N/mm? | 20 | 20 | 18 | 15 | 14 14 Bending strength Elasticity | EN310 | N/mm? |1700 | 1700 | 1600 | 1500 | 1400 1200 Modulus Ultralight MDF Nominal thickness ranges [mm] Property Fa Unit | >9 | >12 | >19 | >30 process up to up to up to >45 12 | 19 | 30 | 45 Corner swelling EN 317 % 18 | 14 | 13 | 12 12 Transverse tensile strength EN 319 | N/mm? | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.13 0.13 Bending strength EN 310 | N/mm? | 7.7 | 69 | 6 | 51 5.1 Bending elasticity | EN 310 | N/mm? | 600 | 560 | 510 | 470 470 modulus
[0091] In Tabelle 2 sind die Mindestanforderungen nach der EN 622-5 an industriell gefertigte MDF-Platten für den Möbelbereich angeführt. Im Labor hergestellte Faserplatten liegen erfahrungsgemäß 50 % bis 66 % unter den Festigkeitswerten von vergleichbaren industriellen Faserplatten, weshalb auch die im Labor hergestellte Referenzplatte bei einer Rohdichte von 550 kg/m® und 650 kg/m*®* ohne Kaffeeanteil die Anforderungen nach der EN 622-5 derzeit nicht erfüllen würde. Die Platten mit einer Rohdichte von 950 kg/m® erreichen zwar höhere Biegefestigkeit und Biege-Elastizitätsmodule als in der EN 622-5 vorgesehen, bleiben aber bei der Querzugsfestigkeit unterhalb der Mindestanforderungen. [0091] Table 2 shows the minimum requirements according to EN 622-5 for industrially manufactured MDF boards for the furniture sector. Experience has shown that fiberboards produced in the laboratory are 50% to 66% below the strength values of comparable industrial fiberboards, which is why the reference board produced in the laboratory with a density of 550 kg/m® and 650 kg/m*®* without coffee content would currently not meet the requirements of EN 622-5. The boards with a density of 950 kg/m® achieve higher bending strength and bending elastic moduli than those provided for in EN 622-5, but remain below the minimum requirements in terms of transverse tensile strength.
[0092] Grundsätzlich lässt sich festhalten, dass es bei der Herstellung von Laborfaserplatten immer zu Abstrichen bezüglich der Platteneigenschaften im Verhältnis zu industriell hergestellten Platten kommt. Dies liegt an der Beleimung, der händischen Streuung und der Dauer zwischen Leimauftrag und Heißverpressung. Die geringe Rohdichtestreuung lässt allerdings auf eine homogene Verteilung und für Laborverhältnisse hochwertige und gut verleimte Platten schließen. Der Einfluss der Rohdichte war im Verhältnis zum Leimanteil deutlich stärker. Auch bei den Festigkeiten und der Wasserlagerung konnten im Wesentlichen nur bei den Rohdichten ein durchwegs signifikanter Unterschied beobachtet werden. Die Mittelwerte und Standardabweichungen aller geprüfter Platten sind in Tabelle 3 zusammengefasst. [0092] In principle, it can be stated that the production of laboratory fiberboards always results in compromises in terms of board properties compared to industrially produced boards. This is due to the gluing, the manual spreading and the time between glue application and hot pressing. However, the low density scatter suggests a homogeneous distribution and, for laboratory conditions, high-quality and well-glued boards. The influence of the density was significantly greater in relation to the glue content. In terms of strength and water storage, a consistently significant difference could essentially only be observed in the density. The mean values and standard deviations of all tested boards are summarized in Table 3.
[0093] Tabelle 3: Mittelwerte (MW) inkl. Standardabweichung (STABW) aller untersuchter Plattenvarianten [0093] Table 3: Mean values (MW) including standard deviation (STDEV) of all plate variants examined
[0094] Anhand der erzielten Ergebnisse der durchgeführten Untersuchungen lässt sich feststellen, dass zwar nicht alle Platten die Mindestanforderungen der EN 622-5 erfüllt haben, jedoch zumindest in den meisten Fällen bei der Variante Siebträger mit einer Rohdichte von 650 kg/m® und einem Bindemittelanteil von 10 % bis zu einem Kaffeesatzanteil von 45 % keine einem Trend folgenden, statistisch signifikanten Unterschiede zu den im Labor hergestellten Referenzplatten ohne Kaffeeanteile feststellbar sind. [0094] Based on the results of the tests carried out, it can be stated that although not all plates met the minimum requirements of EN 622-5, at least in most cases in the case of the portafilter variant with a bulk density of 650 kg/m® and a binder content of 10% up to a coffee grounds content of 45%, no statistically significant differences following a trend compared to the reference plates produced in the laboratory without coffee components can be detected.
[0095] Geht man davon aus, dass im Zuge einer industriellen Fertigung Platten mit Kaffeesatzanteilen mit höheren mechanischen Kenngrößen herstellbar sind und ähnliche Zusammenhänge aufweisen wie in der vorliegenden Patentanmeldung, wäre erst ab einer Zugabe von >45 % Kaffeesatz mit einem stärkeren Abfall der mechanischen Kenngrößen bzw. einem stärkeren Anstieg der Massen und Dickenzunahme nach 24 h Wasserlagerung auszugehen. Vergleicht man die beiden Kaffeesatzvarianten, fällt die etwas geringere Streuung der Instantkaffeeplatten auf. [0095] If one assumes that in the course of industrial production, plates with coffee grounds can be produced with higher mechanical parameters and have similar relationships as in the present patent application, a greater drop in the mechanical parameters or a greater increase in the mass and thickness after 24 hours of water storage would only be expected if >45% of coffee grounds were added. If one compares the two coffee grounds variants, the slightly lower scatter of the instant coffee plates is noticeable.
ZUSAMMENFASSENDE FESTSTELLUNGEN: SUMMARY FINDINGS:
[0096] Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Platte, insbesondere deren MDF-Qualität, durch folgende Stoff- bzw. Verfahrensparameter beeinflusst wird: [0096] In summary, it can be said that the properties of the board according to the invention, in particular its MDF quality, are influenced by the following material or process parameters:
- Partikelgröße Kaffeesatz: Kleinere Partikel werden besser zwischen den Fasern eingebettet, als dies bei größeren Partikeln der Fall ist. - Particle size of coffee grounds: Smaller particles are better embedded between the fibers than larger particles.
- Faserlänge: Längere Holzfasern sind flexibler als kürzere Holzfasern. Dies ist dann zu berücksichtigen, wenn kürzere Holzfasern, wie etwa solche, die durch Recycling gewonnen wurden, zum Einsatz kommen. - Fiber length: Longer wood fibers are more flexible than shorter wood fibers. This must be taken into account when using shorter wood fibers, such as those obtained through recycling.
- Darrmethode: Die Ausgangsprodukte Holzfasern und Kaffeesatz werden bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Dadurch entsteht ein rieselfähiges Schüttgut, das einfach gelagert und weiterverarbeitet werden kann. Weiters lassen sich die Anteile an Holzfasern und Kaffeesatz sowie der Harzanteil exakt für das weitere Verfahren berechnen. - Drying method: The starting products wood fibers and coffee grounds are dried to a constant weight. This creates a free-flowing bulk material that can be easily stored and processed further. Furthermore, the proportions of wood fibers and coffee grounds as well as the resin content can be calculated precisely for the further process.
- Harzauftrag: Ein homogener Harzauftrag wird dann erzielt, wenn das Harz kontinuierlich auf die vorzugsweise gleichmäßig bewegten Ausgangsprodukte aufgetragen wird. Dadurch ist es auch möglich, den Harzanteil bis auf 8 % zu reduzieren. Bei einer industriellen Herstellung der erfindungsgemäßen Platte kann Harzauftrag in einem Blowline-Verfahren erfolgen. - Resin application: A homogeneous resin application is achieved when the resin is continuously applied to the starting products, which are preferably moved evenly. This also makes it possible to reduce the resin content to as little as 8%. In the industrial production of the plate according to the invention, resin application can be carried out using a blowline process.
- Vorverdichtung: Die homogene Verteilung von Kaffeesatz und Holzfasern wird nach dem Harzauftrag wesentlich beeinflusst, wenn eine Art Plattenrohling hergestellt wird, der durch Kaltpressen vorverdichtet wurde. - Pre-compaction: The homogeneous distribution of coffee grounds and wood fibers is significantly influenced after the resin application when a type of board blank is produced that has been pre-compacted by cold pressing.
- Zieldichte: Die Zieldichte der Platten wird durch ein Pressdiagramm mit den Parametern Druck und Temperatur erreicht. - Target density: The target density of the plates is achieved by a pressing diagram with the parameters pressure and temperature.
[0097] Unter Berücksichtigung dieser Stoff- bzw. Verfahrensparameter liegt es im routinemäßigen Handeln eines Fachmannes auf dem Gebiet der Herstellung von Holzfaserplatten, ein UpScaling für den Industriemaßstab durchzuführen. [0097] Taking these material or process parameters into account, it is the routine work of a person skilled in the field of wood fiber board production to carry out upscaling to industrial scale.
[0098] Somit kann die erfindungsgemäße, Ressourcen einsparende Holzfaserplatte mit Kaffeesatz auch im Industriemaßstab nachhaltig und erfolgversprechend hergestellt werden. Das bedeutet, dass nicht nur großtechnische Parameter, sondern auch Anforderungen an die Umweltverträglichkeit und Klimaneutralität erfüllt werden. Nachdem MDF-Platten vorrangig aus Fichtenholz hergestellt werden, kann dieses Ausgangsprodukt eingespart werden, zumal gerade die Fichte als Folge des Klimawandels besonders gefährdet ist leidet („Fichtensterben“). Außerdem ist zu berücksichtigen, dass durch den weltweit immer größer werdenden Kaffeekonsum, die Abfallbeseitigung ein Problem darstellt. Dies deshalb, da Unmengen von Kaffeesatz z.B. verbrannt werden müssten, was freilich einen negativen Einfluss auf die CO2-Bilanz hat. [0098] Thus, the resource-saving wood fiber board with coffee grounds according to the invention can also be produced sustainably and successfully on an industrial scale. This means that not only large-scale technical parameters, but also requirements for environmental compatibility and climate neutrality are met. Since MDF boards are primarily made from spruce wood, this starting product can be saved, especially since spruce is particularly at risk as a result of climate change ("spruce dieback"). It must also be taken into account that waste disposal is a problem due to the ever-increasing consumption of coffee worldwide. This is because huge amounts of coffee grounds would have to be burned, for example, which of course has a negative impact on the CO2 balance.
[0099] Die erfindungsgemäße Ressourcen - einsparende Holzfaserplatte kann in MDF und HDFQualität bereitgestellt werden, sodass sich als Anwendungsbereiche u.a. die Bau- und Möbelindustrie (incl. die Bereitstellung von Särgen) und die Automobilindustrie ergeben. [0099] The resource-saving wood fiber board according to the invention can be provided in MDF and HDF quality, so that areas of application include the construction and furniture industries (including the provision of coffins) and the automotive industry.
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Citations (3)
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| KR20150028029A (en) * | 2013-09-05 | 2015-03-13 | 주식회사 이라소재 | Effect of carbonization of coffee waste on the adsorptivity of formaldehyde and a medium-density fiberboard fabricated with the carbonized coffee waste |
| WO2018078391A2 (en) * | 2016-10-28 | 2018-05-03 | Cambond Limited | Bio-composite and bioplastic materials and method |
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- 2024-03-18 DE DE212024000101.5U patent/DE212024000101U1/en active Active
Patent Citations (3)
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Also Published As
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