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WO2008151610A1 - Verfahren zur herstellung eines holz-kunststoff-verbundwerkstoffes - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines holz-kunststoff-verbundwerkstoffes Download PDF

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Publication number
WO2008151610A1
WO2008151610A1 PCT/DE2008/000947 DE2008000947W WO2008151610A1 WO 2008151610 A1 WO2008151610 A1 WO 2008151610A1 DE 2008000947 W DE2008000947 W DE 2008000947W WO 2008151610 A1 WO2008151610 A1 WO 2008151610A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wood chips
wood
range
fluidized bed
mass
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/DE2008/000947
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English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Henneberg
Matthias Ihlow
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AVA ANHALTINISCHE VERFAHRENS- und ANALAGENTECHNIK GmbH
Original Assignee
AVA ANHALTINISCHE VERFAHRENS- und ANALAGENTECHNIK GmbH
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Publication date
Application filed by AVA ANHALTINISCHE VERFAHRENS- und ANALAGENTECHNIK GmbH filed Critical AVA ANHALTINISCHE VERFAHRENS- und ANALAGENTECHNIK GmbH
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Priority to DE112008002178T priority patent/DE112008002178A5/de
Priority to US12/663,981 priority patent/US20100187717A1/en
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Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/08—Moulding or pressing
    • B27N3/28—Moulding or pressing characterised by using extrusion presses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N1/00—Pretreatment of moulding material

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a wood-plastic composite material, wherein the wood-plastic composite material during the process sequence, a predetermined color and predetermined material properties can be imparted.
  • Wood-plastic composites are intended for use as intermediate or finished products in the field of construction, furniture manufacturing or the automotive industry certain staining and / or material properties, such as rot inhibition, pest resistance, flame retardation or flame retardancy, UV resistance and water repellency possess , In addition, the feel and / or appearance of a wood material is often desired.
  • the currently customary production of wood-plastic composites is carried out by the application of extrusion technology.
  • the wood chips, the plastics and coloring and / or the material properties changing additives are supplied to the extruder and subjected to extrusion for the extrusion of wood-plastic composites.
  • Such a solution is described, for example, in DE 10028981 A1.
  • the drying of the wood components, the mixture with the other necessary admixtures, such as adhesives and hardeners, as well as the molding of the desired products takes place exclusively in parts of the extrusion.
  • the surface of the extruded product is largely made of plastic due to the process - and therefore has the look and feel of a virtually pure plastic product.
  • the surface of the extruded products is roughened or easily removed in subsequent processing steps until a more wood-containing layer is seen and felt.
  • the wood shavings are processed in a way that also captures their inner areas and makes cut surfaces of the wood shavings surface.
  • coloring and / or material properties changing additives such as flame retardant, rot and swelling protection, pest repellents and dyes must be introduced as deeply as possible in the wood chips in order for a sharing processing of Spanes to be contained in newly emerging surfaces and to be able to act. Ideally this would be a complete penetration of the chips with the aforementioned substances.
  • the inlet and mixing zones must be specially designed and dimensioned to achieve optimal mixing of chips and additives in the pressure zone, which ensures a deep and uniform penetration of the additives into the chips.
  • the maximum penetration depth of the additives into the capillaries of the chips is limited by the maximum extruder pressure to be achieved. Often, however, despite all the effort, the desired penetration of the chips with the additives is still unsatisfactory.
  • the limited depth of penetration of the protective agents into the chips leads to protection by the removal of parts of the direct surface of the wood-plastic composite u.U. can not be given anymore.
  • the protective agents are also contained in the plastic matrix, which does not require this protection, resulting in additional expense and, depending on the nature of the protective agent, this can exert negative effects on the plastic matrix.
  • a change in chip quality can lead to highly fluctuating product qualities.
  • the extruder it can be heavily influenced.
  • Extruders are designed product-specifically, so that product fluctuations can only be compensated within very narrow limits by operating parameters.
  • Dosing ranges for additives are determined by design, so that significant changes in the change of requirements for the additives physical properties, such as density, state of aggregation, must be similar. This often makes necessary changes in the production process, such as the transition from color pigment use to liquid colors, no longer manageable without significant changes to the extruder. An influence on the quality of the protection of the chips is almost not given.
  • the possible treatment of the wood chip is an essential quality criterion of the final product, whose haptics and appearance usually high demands are made.
  • DE 10030363 B4 discloses a three-stage process for the production of a fiber composite in which, in a first process stage, fibrous materials and / or wood particles are dried in a continuous continuous dryer and optionally mixed with an aqueous dispersion of melamine resin nanoparticles and / or filler and thus modified be in a second Anlagensstu- fe the dried and optionally modified fibers and / or wood particles treated in a continuously heatable continuous mixer and provided with other additives and finally fed in a third process stage discharged as a strand or granulated reaction mixture of an extrusion or injection molding becomes.
  • a disadvantage of this method is that despite a complex three-stage processing method, a high-quality treatment of wood chips with almost complete penetration of the chips with additives is not achieved and possibly a significant portion of the non-penetrated into the chips additives remain in the plastic matrix of the finished product, which the Product quality can negatively influence.
  • the object is to develop a method for producing a high-quality wood-plastic composite, in which the wood chips as possible continuously and completely colored and / or mixed with active substances and thereby modified in their properties are. Special requirements regarding extrusion pressure and material input into the extrusion plant should be avoided.
  • the essence of the process according to the invention consists in the drying and treatment of the wood chips with coloring substances and / or active substances in a process stage upstream of the extrusion in a fluidized bed apparatus.
  • each individual wood chip is obtained from coloring substance particles and / or active substance particles which are deposited on the Deposit wood chips and penetrate deep into them.
  • classified wood chips within a preselected size spectrum can be discharged from the fluidized bed and extruded with plastic in the subsequent process stage.
  • An introduction of not penetrated in wood chips coloring substances and / or active substances in the subsequent process step of extruding the wood-plastic composite material can almost completely be excluded. This does not lead to unwanted incorporation of colorants and / or active substances in the plastic matrix.
  • the quality requirements for the wood chips can be lower in terms of size classification, so that this starting material is cheaper for the production of a wood-plastic composite material.
  • the fluidized-bed technology enables easier process control of the drying and treatment of the wood chips.
  • the process within wide limits by easily effected alterable process parameters (amount, temperature, moisture content and flow rate of fluidizing gas or duration of treatment in the fluidized bed) easily be adjusted.
  • wood chips having a starting moisture in the range of 10% to 14% at an inlet temperature of the fluidizing gas in the range of 40 0 C to 100 ° C, preferably in the range of 60 ° C to 80 0 C, to a residual moisture in the range of 0.5% to 8%, preferably in the range of 1% to 3%, dried.
  • coloring substances and active substances are sprayed against decay and pest infestation, as well as flame retardants and UV protection in the fluidized bed.
  • the amount of colorant Substan ⁇ zen is in the range of 4% by mass to 6% by mass, based on the mass of the dry matter of the wood chips.
  • the amount of the active substances in their entirety is in the range of 1 mass% to 2 mass%, based on the mass of Dry matter of the wood chips.
  • the coloring substances and the active substances are injected in the liquid phase. The injection of the substances in the liquid phase takes place over a period of about 20 minutes.
  • the temperature in the fluidized bed is in the range of 35 0 C to 40 0 C.
  • the fluidizing gas is introduced at a temperature in the range of 75 0 C to 85 ° C.
  • a hydrophobizing agent in the range from 2% by weight to 5% by weight, based on the mass of the dry matter of the wood chips, is likewise injected into the fluidized bed in the liquid phase.
  • the temperature in the fluidized bed is in the range of 35 ° C to 40 0 C.
  • the fluidizing gas is introduced at a temperature in the range of 60 0 C to 80 0 C.
  • the temperature in the fluidized bed thereby increases to values in the range of 60 0 C to 75 ° C, wherein the fluidizing gas is further introduced at a temperature in the range of 60 0 C to 80 ° C.
  • the above-described treatment of the wood chips in a fluidized bed can be carried out in a fluidized bed apparatus designed for a discontinuous operation, but also in a continuous fluidized bed trough.
  • the treated and dried wood chips are classified discharged from the fluidized bed apparatus, in such a way that only wood chips> O 1 1 mm discharged and fed to the second stage of the process.
  • the classified wood chips, plastic and lubricant are fed to an extruder.
  • the extrusion of the wood-plastic composite material by means of the extruder in a known manner.
  • coloring substances and active substances only in the wood chips and not in the plastic matrix, where they are functionally ineffective and only cost-driving. Of course, this does not prevent coloration of the plastic matrix. If desired and necessary, of course, colorant substances can also be introduced into the plastic matrix. These may be the same as or different from the coloring substances for the wood chips.
  • the quality requirements of the wood chips used for the process according to the invention can be kept low, so that this starting material for the production of wood-plastic composite material is cheaper.
  • the procedure for producing a wood-plastic composite material described in more detail in the exemplary embodiment is a particularly advantageous embodiment of the invention and does not limit this to the specified parameters.

Landscapes

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Holz-Kunststoff -Verbundwerkstoff es, wobei dem Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoff während des Verfahrensablaufes eine vorbestimmte Farbe sowie vorbestimmte Materialeigenschaften verliehen werden können. Das Wesen des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der Trocknung und Behandlung der Holzspäne mit farbgebenden Substanzen und/oder Wirksubstanzen in einer der Extrusion vorgelagerten Verfahrensstufe in einer Wirbelschichtapparatur. Nach der Behandlung können klassiert Holzspäne innerhalb eines vorgewählten Größenspektrums aus der Wirbelschicht ausgetragen und in der nachfolgenden Verfahrensstufe mit Kunststoff extrudiert werden.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Holz-Kunststoff- Verbundwerkstoffes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Holz-Kunststoff-Verbund- Werkstoffes, wobei dem Holz-Kunststoff- Verbundwerkstoff während des Verfahrensablaufes eine vorbestimmte Farbe sowie vorbestimmte Materialeigenschaften verliehen werden können.
Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffe sollen für ihre Verwendung als Zwischen- oder Fertigprodukte im Bereich des Bauwesens, der Möbelherstellung oder auch der Fahrzeugindustrie bestimmte Färbungen aufweisen und/oder Materialeigenschaften, wie Fäulnishemmung, Schädlingsresistenz, Entflamm- oder Brennhemmung, UV-Beständigkeit und Wasserabweisung, besitzen. Außerdem wird oftmals die Haptik und/oder Optik eines Holzwerkstoffes gewünscht.
Die derzeit übliche Herstellung von Holz-Kunststoff- Verbundwerkstoffen erfolgt durch die Anwendung der Extrusionstechnologie. Dabei werden für die Extrusion der Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffe die Holzspäne, die Kunststoffe sowie färbende und/oder die Materialeigenschaften verändernde Zusatzstoffe dem Extruder zuge- führt und der Extrusion unterworfen. Eine derartige Lösung ist zum Beispiel in der DE 10028981 A1 beschrieben. Hierbei erfolgt die Trocknung der Holzbestandteile, dieΛ/ermischung mit den weiteren notwendigen Beimischungen, wie Kleber und Härter, sowie das Ausformen der gewünschten Produkte ausschließlich in Teilen der Extrudiertechnik.
Nach der Extrusion durch das Presswerkzeug besteht die Oberfläche des extrudier- ten Produktes prozessbedingt mehrheitlich aus Kunststoff - weist also die Optik und Haptik eines nahezu reinen Kunststoffproduktes auf.
Um die oftmals gewünschte Optik und Haptik eines Holzwerkstoffes zu erhalten, wird in nachfolgenden Bearbeitungsschritten die Oberfläche der extrudierten Produkte aufgeraut oder leicht abgetragen, bis eine mehr holzhaltigere Schicht sieht- und fühlbar wird. Innerhalb dieser Bearbeitungsschritte werden die Holzspäne in einer Weise bearbeitet, die auch ihre inneren Bereiche erfasst und Schnittflächen der Holzspäne zur Oberfläche werden lässt. Aus diesem Grunde müssen färbende und/oder Materialeigenschaften verändernde Zusatzstoffe, wie Entflammungshemmer, Fäulnis- und Quellschutz, Schädlingsabwehrmittel und Färbemittel, möglichst tief in die Holzspäne eingebracht werden, um bei einer teilenden Bearbeitung des Spanes auch in neu entstehenden Oberflächen enthalten zu sein und wirken zu können. Optimal wäre hierzu eine vollständige Durchdringung der Späne mit den vorbenannten Substanzen.
Wegen unterschiedlicher Dichten und anderer Eigenschaften der Zusatzstoffe werden an die Konstruktion und Funktion der Extruder enorme Anforderungen gestellt. Die Einlauf- und Mischzonen müssen speziell gestaltet und dimensioniert sein, um in der Druckzone die optimale Durchmischung von Spänen und Zusatzstoffen zu erreichen, die ein tiefes und gleichmäßiges Eindringen der Zusatzstoffe in die Späne gewährleistet. Dabei ist die maximale Eindringtiefe der Zusatzstoffe in die Kapillaren der Späne durch den maximal zu erreichenden Extruderdruck begrenzt. Oftmals ist jedoch trotz allen Aufwandes die angestrebte Durchdringung der Späne mit den Zusatzstoffen immer noch unbefriedigend.
Zusätzlich ergeben sich folgende Nachteile der üblichen Extrusionsherstellung von Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffen:
Die beschränkte Eindringtiefe der Schutzmittel in die Späne führt dazu, dass ein Schutz durch den Abtrag von Teilen der direkten Oberfläche des Holz-Kunststoff- Verbundwerkstoffes u.U. nicht mehr gegeben sein kann.
Die Schutzmittel befinden sich auch in der Kunststoffmatrix, die diesen Schutz nicht benötigt, wodurch ein zusätzlicher Kostenaufwand entsteht und je nach Art des Schutzmittels dieses negative Wirkungen auf die Kunststoffmatrix ausüben kann.
Eine Änderung der Spanqualität kann stark schwankende Produktqualitäten zur Folge haben. Im Extruder kann darauf schwer Einfluss genommen werden. Extruder werden produktspezifisch ausgelegt, so dass Produktschwankungen nur in sehr engen Grenzen durch Betriebsparameter ausgeglichen werden können.
Dosierbereiche für Zusatzstoffe sind konstruktionsbedingt festgelegt, so dass wesentliche Änderungen beim Wechsel von Anforderungen an die Zusatzstoffe den physikalischen Eigenschaften, wie Dichte, Aggregatzustand, ähnlich sein müssen. Damit sind oftmals notwendige Änderungen im Produktionsprozess, wie z.B. der Übergang von Farbpigmentverwendung zu Flüssigfarben, nicht mehr ohne wesentliche Änderungen am Extruder beherrschbar. Ein Einfluss auf die Qualität des Schutzes der Späne ist nahezu nicht gegeben.
Der Prozess der kontrollierten Zugabe und anschließenden gleichmäßigen Verteilung der Zusatzstoffe im Holzspan ist nur schwer bis nicht zu steuern.
Die mögliche Behandlung des Holzspanes ist ein wesentliches Qualitätskriterium des Finalproduktes, an dessen Haptik und Optik gewöhnlich hohe Anforderungen gestellt werden.
In der DE 19757071 A1 wird ein Verfahren zur Hydrophobierung von Spanmaterial beschrieben, das der Herstellung von Holz-Kunststoff- Verbundwerkstoffen vorgeschaltet sein kann. Zur Anwendung kommen hier speziell ausgelegte Doppelschneckenaggregate, mit denen die Späne zur Hydrophobierung sehr starken Drücken und hohen Temperaturen ausgesetzt werden. Neben dem hohen Aufwand an Apparatetechnik macht sich bei dieser Lösung eine die Qualität der Holzspäne beeinträchtigende Prozessumgebung bemerkbar. Stark erhitztes Holzmaterial weist eine für die spätere Verwendung im Hochqualitätsbereich ungeeignete Eigenschaftenpalette, wie verminderte Steifigkeit und Zähigkeit, auf.
Weiterhin ist aus der DE 10030363 B4 ein dreistufiges Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundes bekannt, bei dem in einer ersten Verfahrensstufe Faserstoffe und/oder Holzpartikel in einem kontinuierlichen Durchlauftrockner getrocknet und gegebenenfalls mit einer wässrigen Dispersion von Melaminharz-Nanopartikel und/oder Füllstoff versetzt und so modifiziert werden, in einer zweiten Verfahrensstu- fe die getrockneten und gegebenenfalls modifizierten Faserstoffe und/oder Holzpartikel in einem kontinuierlich beheizbaren Durchlaufmischer behandelt und mit weiteren Zusatzstoffen versehen werden und schließlich in einer dritten Verfahrensstufe die als Strang ausgetragene oder granulierte Reaktionsmischung einer Extrusions- oder einer Spritzgussverarbeitung zugeführt wird. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass trotz eines aufwendigen dreistufigen Verarbeitungsverfahrens eine qualitativ hochwertige Behandlung von Holzspänen mit nahezu vollständiger Durchdringung der Späne mit Zusatzstoffen nicht erreicht wird und gegebenenfalls ein erheblicher Teil der nicht in die Späne eingedrungenen Zusatzstoffe in der Kunststoffmatrix des Fertigproduktes verbleiben, was die Produktqualität negativ beeinflussen kann. Aus den Nachteilen der Lösungen des Standes der Technik ergibt sich die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung eines qualitativ hochwertigen Holz-Kunststoff- Verbundwerkstoffes zu entwickeln, bei dem die Holzspäne möglichst durchgehend und vollständig gefärbt und/oder mit Wirksubstanzen versetzt und dadurch in ihren Eigenschaften modifiziert sind. Dabei sollen spezielle Anforderungen hinsichtlich Extrusionsdruck und Materialeingabe in die Extrusionsanlage vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem Verfahren zur Herstellung eines Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffes, das die Merkmale des 1. Patentanspru- ches aufweist. Die rückbezogenen Patentansprüche 2 und 7 beschreiben besonders vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens.
Das Wesen des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der Trocknung und Behandlung der Holzspäne mitfarbgebenden Substanzen und/oder Wirksubstan- zen in einer der Extrusion vorgelagerten Verfahrensstufe in einer Wirbelschichtapparatur.
Hierdurch erfolgt eine besonders sohonende und besonders intensive Trocknung und Durchdringung der Holzspäne mitfarbgebenden Substanzen und/oder Wirk- Substanzen. Durch die Behandlung der Holzspäne in einer Wirbelschicht kann während der Behandlungsphase mit einem erheblichen Überschuss an farbgeben- den Substanzen und/oder Wirksubstanzen gearbeitet werden, so dass eine zügige und intensive Durchdringung aller Holzspäne erfolgt, ohne dass damit ein Eintragen von nicht in oder an den Spänen gebundenen farbgebenden Substanzen und/oder Wirksubstanzen in die nachfolgende Verfahrensstufe des Extrudierens der behandelten Holzspäne, Kunststoff und gegebenenfalls weiterer Hilfs- und Zusatzstoffe zum Holz-Kunststoff- Verbundwerkstoff verbunden ist. Dies führt zu einem bis zur Aufnahmegrenze nahezu vollständigen und sehr vergleichmäßigten Eintrag von farbgebenden Substanzen und/oder Wirksubstanzen in jeden einzelnen Holzspan, da bedingt durch die Fluidisierung in der Wirbelschicht jeder einzelne Holzspan von farbgebenden Substanzpartikeln und/oder Wirksubstanzpartikeln erreicht wird, die sich auf dem Holzspan absetzen und tief in diesen eindringen. Nach der Behandlung können klassiert Holzspäne innerhalb eines vorgewählten Größenspektrums aus der Wirbelschicht ausgetragen und in der nachfolgenden Verfahrensstufe mit Kunststoff extrudiert werden. Ein Einschleppen von nicht in Holzspäne eingedrungenen farbgebenden Substanzen und/oder Wirksubstanzen in die nachfolgende Verfahrensstufe des Extrudierens des Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffes kann nahezu vollständig ausgeschlossen werden. Dadurch kommt es nicht zu unerwünschten Einlagerungen von farbgebenden Substanzen und/oder Wirksubstanzen in die Kunststoffmatrix.
Eine besondere Bedeutung kommt auch der Abtrennung eines Feinanteiles eines vorgewählten Größenbereiches beim Austragen der Holzspäne aus der Wirbelschicht zu. Dadurch werden nur Holzspäne eines vorgewählten Größenspektrums in den Holz-Kunststoff- Verbundwerkstoff eingearbeitet, was dessen Qualität deutlich verbessert.
Hinzu kommt, dass die Qualitätsanforderungen an die Holzspäne hinsichtlich Größenklassifizierung geringer sein können, so dass dieser Ausgangsstoff für die Herstellung eines Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffes kostengünstiger wird.
Des Weiteren ermöglicht die Wirbelschichttechnologie eine erleichterte Prozess- führung der Trocknung und Behandlung der Holzspäne. An veränderten Parametern der Ausgangsstoffe, und zwar sowohl der Holzspäne als auch der farbgebenden Substanzen und Wirksubstanzen, kann der Prozess in weiten Grenzen durch einfach bewirkbare veränderte Prozessparameter (Menge, Temperatur, Feuchtegehalt und Strömungsgeschwindigkeit des Fluidisierungsgases bzw. Dauer der Behandlung in der Wirbelschicht) leicht angepasst werden.
Die Erfindung sowie wichtige Vorteile der Erfindung sollen an einem nachstehenden Ausführungsbeispiel weiter erläutert werden.
Zur Herstellung eines Holz-Kunststoff- Verbundwerkstoffes werden in einer ersten Verfahrenssstufe in einer Wirbelschichtapparatur Holzspäne mit einer Ausgangsfeuchte im Bereich von 10 % bis 14 % bei einer Eintrittstemperatur des Fluidisierungsgases im Bereich von 400C bis 100 °C, bevorzugt im Bereich von 60 °C bis 800C, bis zu einer Restfeuchte im Bereich von 0,5 % bis 8 %, bevorzugt im Bereich von 1 % bis 3 %, getrocknet.
Nach der Trocknung erfolgt ein Eindüsen von farbgebenden Substanzen und Wirksubstanzen gegen Fäulnis und Schädlingsbefall sowie Entflammungshemmer und UV-Schutz in die Wirbelschicht. Die Menge der eingedüsten farbgebenden Substan¬ zen liegt im Bereich von 4 Masse% bis 6 Masse%, bezogen auf die Masse der Trockensubstanz der Holzspäne. Die Menge der Wirksubstanzen liegt in ihrer Gesamtheit im Bereich von 1 Masse% bis 2 Masse%, bezogen auf die Masse der Trockensubstanz der Holzspäne. Diefarbgebenden Substanzen und die Wirksubstanzen werden in flüssiger Phase eingedüst. Das Eindüsen der Substanzen in flüssiger Phase erfolgt über eine Zeitdauer von ca. 20 Minuten . Die Temperatur in der Wirbelschicht liegt dabei im Bereich von 350C bis 400C. Das Fluidisierungsgas wird mit einer Temperatur im Bereich von 750C bis 85 °C eingeleitet.
Danach wird während einer Zeitdauer im Bereich von 2 bis 5 Minuten ein Hydropho- biermittel im Bereich von 2 Masse% bis 5 Masse%, bezogen auf die Masse der Trockensubstanz der Holzspäne, ebenfalls in flüssiger Phase in die Wirbelschicht eingedüst. Die Temperatur in der Wirbelschicht liegt dabei im Bereich von 35 °C bis 400C. Das Fluidisierungsgas wird mit einer Temperatur im Bereich von 600C bis 800C eingeleitet.
Nachfolgend erfolgt während einer Zeitdauer im Bereich von 2 bis 10 Minuten eine Nachtrocknung. Die Temperatur in der Wirbelschicht steigt dabei auf Werte im Bereich von 600C bis 75 °C an, wobei das Fluidisierungsgas weiterhin mit einer Temperatur im Bereich von 600C bis 80 °C eingeleitet wird.
Die vorstehend beschriebene Behandlung der Holzspäne in einer Wirbelschicht kann in einer auf eine diskontinuierliche Arbeitsweise ausgelegten Wirbelschichtapparatur, aber auch in einer kontinuierlich arbeitenden Wirbelschichtrinne vorgenommen werden. Die behandelten und getrockneten Holzspäne werden klassiert aus der Wirbelschichtapparatur ausgetragen, und zwar derart, dass nur Holzspäne > O11 mm ausgetragen und der zweiten Verfahrensstufe zugeführt werden.
In der zweiten Verfahrensstufe werden die klassierten Holzspäne, Kunststoff und Gleitmittel einem Extruder aufgegeben. Die Extrusion des Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffes erfolgt mittels des Extruders in bekannter Art und Weise.
Das vorstehend beschriebene Verfahren zur Herstellung eines Holz-Kunststoff- Verbundwerkstoffes hat nachfolgende wesentliche Vorteile:
Es werden nur geringe Anforderungen an die Extrudertechnik, insbesondere hinsichtlich einer vereinfachten Mischstufe und einer vereinfachten Prozessführung im Extruder, gestellt, weil nur die Steuerung der Zuführung der behandelten und klassierten Holzspäne, des Kunststoffes sowie des Gleitmittels und gegebenenfalls weiterer Hilfsstoffe für den Extruderprozess notwendig ist.
In dem erfindungsgemäß gefertigten Holz-Kunststoff- Verbundwerkstoff befinden sich farbgebende Substanzen und Wirksubstanzen nur in den Holzspänen und nicht in der Kunststoffmatrix, wo sie funktional wirkungslos und nur kostentreibend sind. Selbstverständlich wird dadurch nicht eine Farbgebung der Kunststoffmatrix verhindert. Wenn dies gewünscht und notwendig ist, können selbstverständlich auch farb- gebende Substanzen in die Kunststoffmatrix eingebracht werden. Diese können gleich oder verschieden zu den farbgebenden Substanzen für die Holzspäne sein.
Die Behandlung der Holzspäne mit farbgebenden Substanzen und Wirksubstanzen ist sehr intensiv und führt zu einer nahezu vollständigen Durchdringung des gesamten Spanvolumens aller behandelten Holzspäne. Hierdurch können gegebenenfalls am Holz-Kunststoff- Verbundwerkstoff durchzuführende spanabhebende Bearbeitungen nicht zur Freilegung unbehandelter Spanbereiche und damit zu Qualitätsmängeln führen.
Durch die Klassierung der Holzspäne nach der Behandlung in der Wirbelschicht werden nur Holzspäne eines vorbestimmten Größenbereiches in den Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoff eingebaut, was zu einer erheblichen Qualitätsverbesserung führt. Insbesondere die Abtrennung des Feinanteils an Holzspänen und gegebenenfalls farbgebenden Substanzen und Wirksubstanzen wirkt hier sehr positiv.
Die Qualitätsanforderungen an die für das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzten Holzspäne können gering gehalten werden, so dass dieser Ausgangsstoff für die Herstellung des Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffes kostengünstiger wird.
Auch verbessert sich durch die Behandlung der Späne in der Wirbelschicht deren Fließverhalten, so dass auch hierin eine vereinfachte Prozessführung im Extruder begründet ist.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sind also bei verminderten Aufwendungen für Extrusionstechnik, Prozesssteuerung und hölzernem Ausgangsmaterial in ihrer Qualität deutlich verbesserte Holz-Kunststoff- Verbundwerkstoffe herstellbar. Erst die Behandlung der Späne in der Wirbelschicht führt zu einer nahezu vollständigen Durchdringung aller Holzspäne mit farbgebenden Substanzen und Wirksubstanzen.
Die im Ausführungsbeispiel näher beschriebene Verfahrensweise zur Herstellung eines Holz-Kunststoff- Verbundwerkstoffes ist eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung und grenzt diese nicht auf die angegebenen Parameter ein.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffes, wobei in einer ersten Verfahrensstufe die Holzspäne in einer Wirbelschichtapparatur bis 5 auf eine Restfeuchte unterhalb 10 % getrocknet und unter Zugabe von farbge- benden Stoffen und/oder Wirksubstanzen behandelt werden und die Holzspäne nach der Behandlung aus der Wirbelschichtapparatur ausgetragen werden und in einer zweiten Verfahrensstufe die behandelten Holzspäne, Kunststoff und gegebenenfalls weitere Hilfs- oder Zusatzstoffe in einen Extruder aufgegeben werden '0 und in einem Extrudierprozess in bekannter Weise der Holz-Kunststoff- Verbundwerkstoff hergestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
'5 ein klassierter Austrag von Holzspänen eines vorbestimmten Größenspektrums aus der Wirbelschicht erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass 0 ein klassierter Austrag von Holzspänen mit Abmessungen > 0, 1 mm erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung der Holzspäne in der Wibelschichtapparatur unter einem für eine5 vollständige Färbung und/oder Durchdringung der Holzspäne notwendigem Überschuss an farbgebenden Substanzen und/oder Wirksubstanzen erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 0 in der ersten Verfahrensstufe die Holzspäne in der Wibelschichtapparatur mit einem Fluidisierungsgas mit einer Temperatur im Bereich von 400C bis 1000C, bevorzugt im Bereich von 600C bis 800C, fluidisiert und bis zu einer Restfeuchte im Bereich von 0,5 % bis 10 %, bevorzugt im Bereich von 1 % bis 3 %, getrocknet werden, danach ein Eindüsen von farbgebenden Substanzen und/oder Wirksub-5 stanzen in die Wirbelschicht erfolgt und die Holzspäne während einer Zeit zwischen 10 Minuten bis 30 Minuten bei einer Wirbelschichttemperatur zwischen 350C bis 400C, wobei die Eintrittstemperatur des Fluidisierungsgases im Bereich zwischen 750C bis 850C liegt, behandelt werden, danach für eine Zeitdauer im Bereich von 2 Minuten bis 10 Minuten zur Nachtrocknung der Holzspäne die Temperatur der Wirbelschicht auf 60 °C bis 75 °C erhöht wird und anschließend die getrockneten und behandelten Holzspäne aus der Wibelschichtapparatur ausgetragen werden.
6. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diefarbgebenden Substanzen und/oder Wirksubstanzen in flüssig dispergierter
Form in die Wirbelschicht eingetragen werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der in die Wirbelschicht eingedüsten farbgebenden Substanzen im Bereich von 1 Masse% bis 20 Masse%, bevorzugt im Bereich von 4 Masse% bis 6 Masse%, bezogen auf die Masse der Trockensubstanz der Holzspäne, liegt und/oder die Menge der in die Wirbelschicht eingedüsten Wirksubstanzen im Bereich von 0,5 Masse% bis 10 Masse%, bevorzugt im Bereich von 1 Masse% bis 2 Masse%, bezogen auf die Masse der Trockensubstanz der Holzspäne, liegt.
PCT/DE2008/000947 2007-06-11 2008-06-07 Verfahren zur herstellung eines holz-kunststoff-verbundwerkstoffes Ceased WO2008151610A1 (de)

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DE112008002178T DE112008002178A5 (de) 2007-06-11 2008-06-07 Verfahren zur Herstellung eines Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffes
US12/663,981 US20100187717A1 (en) 2007-06-11 2008-06-07 Method for producing wood-plastic composite material

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