制造木质板材的方法与流程

本发明涉及一种用于生产木质板材，特别是具有优选地大于1200kg/m³的密度的高度压缩的压实板材的工艺。这些板材例如在卫生区域或家具构造中用作墙面覆盖层。本发明的特别的进一步发展在于用于生产阻燃性木质板材的工艺。

背景技术：

从现有技术中已知大量的木质板材，特别是所谓的中密度木质纤维板(mdf板)或高密度纤维板(hdf板)。其例如用作生产家具或地板覆盖物的基础元件或承载板。通常，提供由mdf或hdf制成的承载板，并且将经三聚氰胺树脂浸渍的装饰纸施加到顶侧，并且如果需要，还施加到下侧。树脂在热量和压力的作用下固化，从而创建了耐磨和耐刮擦的表面。为了增加耐磨性，可以在压制之前将耐磨颗粒、尤其是刚玉添加到表面上。

对于机械上特别苛刻的应用，生产了根据en438的所谓压实层压板。为此目的，利用酚醛树脂浸渍通常具有150至250g/m²之间的基重的牛皮纸(例如，150g/m²的原纸在浸渍后为218g/m²)，将其切割并且在彼此顶部上堆叠几层。外层通常由经三聚氰胺树脂浸渍的装饰纸组成。然后，在7至10mpa的特定压制压力和通常在140至170c之间的温度下、在多级压力机下将该包装压制在钢板之间。相关成本非常高，例如，当使用150g/m²的牛皮纸来生产13毫米厚的压实板时，需要将大约70至80张纸堆叠在彼此顶部上。

因此，本发明通过结合上述两种技术，特别是通过提供一种更具成本效益的、用于制造具有根据en438的性质的木质板材、或更确切地说是压实板材的工艺，来努力改进现有技术，该木质板材质量好，尺寸稳定且具有机械弹性。本发明的另一方面是提供一种生产压实板材的工艺，该压实板在着火的情况下表现出良好的特性，即耐火。在以下描述中指定的或本领域技术人员可以认识到的这些和其他任务，通过根据权利要求1所述的用于生产木质板材的工艺以及从属权利要求中所述的进一步发展来解决。

技术实现要素：

根据本发明，分别提供了一种用于生产木质板材的方法和木质压实板材。第一步骤，提供木片，正如其也用于例如mdf板的生产。然后将木片在精磨机中处理(磨浆/分解)成木纤维。木片在精磨机中的持续时间应当优选为在4至16巴的压力下3至20分钟。与传统的mdf生产相比，如果木纤维在蒸煮工艺中分解得更多，则是有利的。然而，这样提供的木纤维并未像通常用于mdf和hdf生产那样与尿素树脂胶合，而是与酚醛树脂胶合(浸渍)。树脂与木纤维的比值按重量计为10％至50％(基于通常为液体树脂中的固体含量)。然后将胶合(浸渍)的木纤维放置在例如成型带上进行预包装，然后在双带压力机中在低于110℃的加压温度下进行预压实，以形成化学反应性纤维板。选择压力机中的温度以使酚醛树脂不发生化学反应非常重要。因此，对于这样的预压实的化学反应性纤维板，粘合剂不被化学交联。在双带压力机之后，将纤维板切割成一定尺寸，然后使由此获得的板冷却。酚醛树脂的高粘合性以及更柔软的木纤维在精磨机的蒸煮过程中会很好地分解，从而确保以这种方式生产的反应性纤维板具有足够的机械强度，以便进一步处理和运输。这意味着板材可以例如进行大面积的地面堆放和运输。将预压实的化学反应性纤维板进行第二个处理步骤，然后送入压力机，例如不连续的多级压力机，然后在130至180℃的温度下进行压制，以形成压实板材。为此，压制周期对于压实层压板领域的专家是众所周知的，并且不必详细解释。

所描述的两个处理步骤或处理阶段可以在其之间存在相当大的时间间隔的情况下进行。当正确存放时，化学反应性纤维板的使用寿命至少为6周，这对于生产物流非常有利。当在提高的温度下对预压实的反应性纤维板进行压实时，发生粘合剂的化学反应和交联。如果在第二次压制步骤之前，化学反应性纤维板的两面都装有经三聚氰胺树脂浸渍的装饰纸，则可以获得具有en438已知性能的装饰压实板材。特别地，通过将经酚醛树脂浸渍的牛皮纸另外压在装饰片材下方的反应性纤维板的顶部和底部上，可以进一步改进压实板材的机械性能。

与由上述牛皮纸生产传统的压实板或板材相比，本发明的压实板材的生产成本要低得多，这是因为不再需要在造纸机上生产牛皮纸、对其进行浸渍和多层堆叠。

上述的工艺步骤对于本发明是必不可少的，即首先生产预压实的化学反应性纤维板，并且在第二步骤中在压力和热量的作用下下进行随后的压实，以形成压实板材(木质板材)。预压实一定不能导致树脂发生化学反应，而必须以产生易于管理的中间产物的方式进行。

将纤维预压制成化学反应性纤维板优选在连续运行的双带压力机中进行，随后通过不连续运行的压力机在升高的温度下将其压实并且固化成压实板或板材。在预压实过程中必须选择较低的温度，以使酚醛树脂保持完全化学反应性。

优选地，使用精磨机在8-15巴的压力下在25-70kw/t精磨机能量下在3-10分钟蒸煮时间内将木片处理成木纤维。在任何情况下，都必须将条件选择为使得纤维尽可能均匀地分解，并且不存在较大的木片。树脂与木纤维的比值优选为10至40重量百分比(基于固体含量)，更优选为15至30重量百分比，最优选为15至25重量百分比。例如，按重量计以40％的比值将400kg酚醛树脂(固体树脂)添加到1吨木材纤维中，而液体酚醛树脂中存在的水分含量不包括在计算中。根据水分含量，必须充分地推测附加量。对于具有50％固体含量的液体酚醛树脂，根据该计算实例，必须将800kg的液体酚醛树脂施加到1吨纤维上。

如上所述，将纤维预压实成化学反应性纤维板应优选以酚醛树脂保持完全化学反应性的方式进行。根据所选择的温度，小比例的酚醛树脂可以发生化学反应，特别是在预压实纤维板的外部区域，该外部区域靠近通常被加热的压板或压带。这些化学反应应当优选地最小化或完全排除。

优选地，以使得预压实纤维即化学反应性纤维板具有300至900kg/m³，更优选为500至800kg/m³，甚至更优选为650至750kg/m³的密度的方式进行预压实步骤。压实板材的最终厚度，即在第二压制过程中的最终压制之后，主要由在第一压制步骤之前的成形过程中木-纤维-树脂混合物的基重(kg/m²)决定。化学反应性纤维板的密度并不重要，因为其取决于材料的质量，而不是预压实的程度。然而，化学反应性纤维板的最佳密度对于化学反应性纤维板的处理和足够机械强度是重要的，并且必须根据压制系统进行调节。上面给出的用于预压实的化学反应性纤维板的密度导致(中间)产品，该(中间)产品可以被处理(运输、切割、提供装饰纸等)并且被很好地储存。

优选地，在140至170℃之间、更优选地在140至160℃之间的温度下将预压实的化学反应性纤维板最终压实。这些温度范围导致树脂(如酚醛树脂)的安全化学反应，同时仍然保护要制造的产品和压制设备的材料。

优选地，在4至10mpa、更优选地在7至9mpa的压制压力下将预压实的化学反应性纤维板压实。这些压制压力用于生产高质量、非常致密的木质板材，也称为压实板材。这些压实板材的密度至少为1200kg/m³，但优选为1450至1550kg/m³。

优选地，将填料添加到粘合剂(即酚醛树脂)中。在矿物填料的帮助下，成品木质板材的各种性能都会受到影响。特别地，可以影响板材的耐火特性，这将在下面更详细地说明。为此，矿物填料优选为比如氢氧化铝或硼酸盐的阻燃剂，或者包括这种阻燃剂。

优选地，基于粘合剂的质量、基于粘合剂中树脂的固体含量，按重量计以5％至150％的量添加矿物填料。甚至更优选地添加10至100重量百分比、最优选为35至90重量百分比的矿物填料。例如，基于粘合剂的质量按重量计添加30％的矿物填料意味着对于1吨酚醛树脂的量添加300kg的矿物填料(同样基于固体含量，即对于不具有水分含量的液体酚醛树脂)。矿物填料优选在(液体)酚醛树脂用于胶合/浸渍木纤维之前添加到(液体)酚醛树脂中。根据该计算示例，对于具有50％固体含量的酚醛树脂，必须将300kg矿物填料添加到2000kg液体酚醛树脂中。因此用填料/粘合剂混合物胶合木纤维，导致矿物填料在最终板材中非常好的分布。如果添加矿物填料作为阻燃剂，则规定的范围适用于成品木纤维板，以实现非常好的耐火性质量。

因此，优选将矿物填料以一定的量和类型添加到粘合剂中，使得成品木质板材(由于其高密度，其也可称为压实板或板材)达到根据din4102-1的b1或更好的燃烧特性质量。标准din4102-1和en13501-1根据其燃烧特性将建筑材料分为建筑材料类和防火类。法律要求和指南规定了在某些建筑中可以使用哪些建筑材料类别。因此，防火等级的划分在某些建筑材料(比如木纤维板)是否适用于建筑工程的某些区域的问题中起着决定性的作用。b1级建筑材料是阻燃的，并且在火源被清除后，不能继续自行燃烧。这意味着，根据本发明的木纤维板，如果提供合适的矿物填料，可以在比如上所述的根据en438的由酚醛树脂浸渍纸制成的常规压实板更宽的应用领域中使用。这些通常被归类为b2类建筑材料，即“通常易燃”。专家可以立即领会到相当大的经济优势。

也可以将无机磷化合物，优选与比如胺的含氮化合物组合，加入到粘合剂中。这些化合物还用作阻燃剂，并且可以对成品木纤维板(即，木质板材)的燃烧性能具有有利的影响，使得它们可以被分类为b1类建筑材料。

还优选颗粒形式的矿物填料，其平均粒度优选d50为10nm至150nm，更优选500nm至50μm，最优选800纳米至900nm。矿物填料可以由各自的供应商商购获得。由供应商指示的颗粒尺寸对于预期目的是足够精确的，因为颗粒的确切尺寸是不相关的，如颗粒可以以宽范围的尺寸应用。或者，可以应用相关的fepa(欧洲磨料生产者联合会)规范，该规范定义了粒度和粒度分布。通常，颗粒越小，在树脂和复合材料中的分布越好。然而，必须确保例如尽可能避免填料颗粒的附聚或机械地破坏这种附聚。

优选地，在5至16巴、更优选为6至15巴、最优选为8至15巴的压力下将木片处理(磨浆/分解)成木纤维。这些压力条件导致了木质纤维的优良品质，同时确保了经济的工艺价值。

木片在精磨机中制浆为木纤维的时间优选为3至18分钟，更优选为3至15分钟，最优选为3至10分钟。已经表明，这些暴露时间，特别是在规定的压力值下，会产生高质量的木纤维。

优选地，在吹洗管线中将木纤维与粘合剂(例如酚醛树脂)一起施加(浸渍/胶合)。将粘合剂(例如液体酚醛树脂)直接注入到吹洗管线中的纤维流中。该工艺导致非常均匀的胶分布。原则上，可以使用mdf板生产的一般专业知识来进行木纤维的生产及胶合。例如，通常优选在施胶之前将木纤维干燥至大约8至12％的木材水分(atro)。替代地并且同样优选地，木纤维也可以使用机械胶合应用与粘合剂一起施加。如果将大量的填料引入酚醛树脂中，则在已知的混合装置中将纤维进行机械胶合也是有利的。

优选地，在连续压力机中进行化学反应性纤维板的预压实，由此压力分布基于压制长度来选择或进行，使得预压实的纤维板具有300至900kg/m³、更优选为650至750kg/m³的密度。以这种方式，产生了合适的预压实产品，其非常适合最终压制成本发明的木质板材，并且由于其机械性能而易于处理。

优选地，在升高的混合物温度下将木纤维-树脂混合物(胶合木纤维)预压实为化学反应性纤维板，但是该温度不应超过110℃。因此，在预压实期间，木质纤维-树脂混合物的温度优选在30至110℃之间、更优选在50至105℃之间、甚至更优选在60至100℃之间并且最优选在70至100℃之间。增大的温度由于改进了树脂的粘度而改进了木纤维-树脂混合物的处理并且促进了混合物的预压实。

特别优选地，对化学反应性纤维板预压实是通过在连续压力机中在15至150℃、优选地在30至140℃、更优选地在60至140℃并且最优选地在70至110℃的压力带温度下而实现的，使得待生产的化学反应性纤维板的核心温度不超过110℃。如开始时所提到的，在胶合木纤维的预压实期间，应当避免或最小化粘合剂的化学反应。为此，在预压实期间压力带的温度不能太高，或者必须以足够的速度将木纤维引导通过连续压力机。一定的升高温度对于该工艺是非常有利的，因为首先，已经证明难以确保在连续运行的压力机中在太低的温度下均匀的皮带运行，其次，升高的温度提高了树脂纤维团的粘性，使得获得了压力机束，该压力机束在压制之后可以容易地进行处理，例如被锯成一定尺寸，必要时被打磨并且被堆叠。

原则上，优选地，将具有2％至8％、优选为3％至5％的水分含量的木纤维馈送到胶合步骤。因此，优选地，在将木片分解之后并在将其馈送到胶合工艺之前，在干燥机中对木纤维干燥。

将化学反应性纤维板最终压制为木质板材(本文中也称为压实板材)应当优选地以使得成品板材具有最好为1200至1900kg/m³、优选为1400至1650kg/m³并且甚至更优选为1450至1550kg/m³的密度的方式进行。

在优选的改进方案中，在被压制成木质板材之前，向预压实的化学反应性纤维板提供装饰性的、经三聚氰胺树脂浸渍的纸。当最终压制预压实的纤维时，纸中的三聚氰胺树脂将由于热量和压力而发生反应，从而导致装饰纸与实际板之间的粘合。该步骤原则上从压实层压板材或家具板材的生产中已知，使得对于该另外的细节可以参照该公知技术。

在优选的实施例中，在最终压实成板材之前，在预压实的化学反应性纤维板的两侧或一侧上、但是优选在两侧上，提供经浸渍酚醛树脂浸渍的牛皮纸。可以在压制前将经三聚氰胺树脂浸渍的装饰纸(即牛皮纸)放置在外侧上。以这种方式，获得了具有特别好的机械性能的装饰板材。

下面通过示例描述根据本发明的方法。首先，提供由65％的山毛榉木和35％的松木组成的木片，并且在精磨机中在9分钟的蒸煮时间内在12巴的压力下并且在60kw/t的研磨能量下进行处理(磨浆/分解)。然后将得到的木纤维进行预干燥，并且在吹洗管线中喷洒水性酚醛树脂。将约20kg固体树脂喷洒到80kg干纤维上。这对应于树脂(基于固体含量)与木纤维的比值按重量计为25％。所使用的水性酚醛树脂具有约60％的固体树脂含量和约40％的水分含量。因此，液体或水性酚醛树脂中的固体含量为60％，使得在给定的示例中将约33kg的液体酚醛树脂添加到干纤维中(33kg的液体树脂中的60％对应于20kg的固体树脂)。在进一步处理之前，将胶合(浸渍)的纤维干燥至3％-5％的水分含量。然后将胶合并且干燥的纤维放置在成形带上并且均匀地铺展在其上。铺展质量为9kg/m²。在根据本发明的预压实步骤之前，将铺展的纤维稍微压缩，然后将以这种方式形成的纤维束馈送到连续运行的mdf压力机中。压力机的皮带温度设定为95℃。这与mdf或hdf板的生产根本不同，后者的带温度明显高于150℃。预压实期间的低带温度不允许树脂发生任何化学反应，使得所得的预压实纤维板维持化学反应性。然而，有利地提高了树脂或胶合木纤维的粘度，使得预压实更加均匀和均质。馈送速度为0.8m/s，而压力分布以如下方式选择：使得在mdf压制后，存在预压实的连续纤维板束，其在3.5％至5％的水分含量下具有大约650至700kg/m³的密度和12至14mm的厚度。

在该示例中，将以此方式形成的化学反应性纤维板束切割成尺寸为2800×2070mm的板。然后将这些预压实的、维持化学反应性的纤维板进一步堆积：首先，将经三聚氰胺树脂浸渍的白色装饰纸放置在预压实的纤维板上。没有树脂的纸重量为大约100g/m²，并且100g纸上的树脂含量为大约135g固体树脂。将该纸和板的包装固定在两个压制板之间，然后放置在多级压力机中。在压力机中在8mpa的压力和160℃的温度下将纤维板压制大约15分钟。然后将压力机冷却至约35℃，减小压力并且打开压力机。所得的板(也可以称为压实板)仍然是6mm厚，并且特征在于以下值：

厚度：6.0mm

密度：1.480kg/m³

根据en438-2.12的在沸水中的沸腾测试：根据光学评估，质量增加1.3％，并且等级5；

根据en438-2.14的耐潮热性：根据光学评估，质量增加1.8％，并且等级5；

根据en438-2.21的抗大球冲击能力：2,700mm；

根据eniso178的弯曲强度：127mpa；

根据eniso178的杨氏模量：11,500mpa；

根据en438-2.16的在160℃下的耐干热性：阶段5；

根据en438-2.18的在100℃下的耐湿热性：阶段5；

根据en438-2.17的在升高的温度下的尺寸稳定性：纵向为0.2％，横向为0.35％。

通过将阻燃剂添加到粘合剂中来修改以上工艺示例，以实现防火等级为b1的木质板材。如第一示例中所述地将木纤维磨浆。然而，将所使用的酚醛树脂粘合剂与氢氧化铝混合，并且将35kg的氢氧化铝加入到65kg的液体树脂中(固体含量为58％，这对应于37.7kg的树脂)并且搅拌混合物。氢氧化铝具有57μm的平均粒径。然后在机械胶合装置中将木纤维与粘合剂和氢氧化铝的混合物以约1：1的比值混合，即1kg混合物对1kg木纤维。然后将胶合的纤维干燥至水分含量为4.5％至6％，并且按照示例1进一步处理。所得到的板具有1650kg/m³的密度、6mm的厚度，并且达到根据din4102-1的b1类，使其具有阻燃性，并且适合于需要b1类建筑材料的建筑项目。预压实的化学反应性纤维板基本上也可以在不连续的多级压力机中生产，其具有与上述相同的纤维制备和胶合，如先前mdf生产中惯常的那样。

附图说明

下面参照附图更详细地解释本发明。

图1是本发明的工艺的顺序的示意框图；和

图2示意性地示出了本发明的木质板材的生产线。

具体实施方式

图1示出了本发明的用于生产木质板材的工艺的示意性流程图。在步骤s1中，提供木片。在步骤s2中，通过在精磨机中在4至16巴的压力下将木片磨浆几分钟，将木片处理成木纤维。在步骤s3中，例如使用由mdf生产的已知的吹洗管线或机械胶合系统，将木纤维与酚醛树脂胶合。在步骤s4中，在模制压力机中在低于110℃的压制温度下将胶合的木纤维预压实成化学反应性纤维板，并且在步骤s5中，在130至180℃的温度下将预压实的纤维板压制成期望的板材。本领域技术人员清楚的是，在所述处理步骤之间、之前和之后，还可以进行其他处理步骤，比如特别是干燥木片和/或木纤维、或施加经三聚氰胺树脂浸渍的牛皮纸、清洁木片和/或所生产的木纤维等。

图2示意性地示出了用于生产本发明的木质板材的管线。木片通过运送装置14馈送到精磨机10。在精磨机10中，将木片分解成木纤维，然后将其馈送到干燥器12，在干燥器12中对其进行干燥。将木纤维从干燥机12馈送到胶合设备16，在胶合设备16中将其与液体酚醛树脂一起施加。将胶合的纤维40沉积在运送装置上，并且馈送到双带压力机20以进行预压实。在带压力机20中，压力带温度会增大，但要保持在110℃以下，以避免胶合纤维40中的树脂发生化学反应。在双带压力机20的出口处，提供具有化学反应性的预压实的纤维板42，其具有大约650至750kg/m³的密度。然后将该预压实的纤维板42馈送到高压多级压力机30进行最终压实。在该压力机30中，使用热量和压力进一步压实纤维板42，并且特别是将粘合剂化学交联。为了进行预压实，第二压力机30在比第一连续运行压力机20高得多的温度下运行。特别地，第二压力机30的温度为约130至180℃。另外，在第二压力机中施加高达10mpa的相当高的比值压压力。在压力机30上进行压制处理之后，存在具有约1600kg/m³的密度的板材44。板材44可以进行进一步的处理步骤，并且特别是可以切割成期望的尺寸。

附图标记表

10精磨机

12干燥器

14木片

16胶合设备

20用于预压实的双带压力机

30用于最终压实的双带压力机

40胶合纤维

42预压实纤维板

44成品木质板