Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zur Herstellung von Holzspanplatten aus Sägespänen und gleichartigem Abfallholz

59 Pages·1965·1.609 MB·German

by  Dr.-Ing. Wilhelm Klauditz, Dr. rer. nat. Günther Stegmann, Dr. forest. Andreas Buro, Obering. Wolfgang Kratz (auth.)

FORSCHUNGSBERICHTE DES LANDES NORDRHEIN-WESTFALEN
Nr.1539
Herausgegeben
im Auftrage des Ministerpräsidenten Dr. Pranz Meyers
von Staatssekretär Professor Dr. h. c. Dr. E. h. Leo Brandt
DK 674.823-419.001.5
Dr.-Ing. Wilbelm Klauditz f
D r. rer. nato Güntber Stegmann
Dr. forest. Andreas Buro
Obering. Wolfgang Kratz
Wilhelm-Klauditz-Institut für Holzforschung
an der Technischen Hochschule Braunschweig
Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zur
Herstellung von Holzspanplatten aus Sägespänen
und gleichartigem Abfallholz
WESTDEUTSCHER VERLAG KÖLN UND OPLADEN 1965
ISBN 978-3-663-06312-4 ISBN 978-3-663-07225-6 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-663-07225-6
Verlags-Nr. 011539
© 1965 by Westdeutscher Verlag, Köln und Opladen
Gesamtherstellung : Westdeutscher Verlag
Inhalt
1. Einleitung - Problemstellung .................................... 7
2. Rohstoffwirtschaftliche Gesichtspunkte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3. Kennzeichnung der Eigenart von Sägespänen als Rohstoff zur Span-
plattenherstellung .............................................. 10
3.1 Gegenüberstellung der morphologischen Eigenschaften von Säge
spänen und dünnen, flächigen Schneidspänen . . . . . . . . . . . . . . . . .. 10
3.2 Spezielle Probleme der Beleimung von Sägespänen ............ 14
4. Vergleich der Festigkeitsausbildung von Sägespanplatten und Schneid-
spanplatten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 18
5. Versuchsarbeiten zur Herstellung mitte/schwerer Holzspanplatten aus
Sägespänen und Schneidspänen nach dem Flachpreßverfahren . . . . . . .. 23
5.1 Labormäßige Herstellung, Eigenschaften und Bewertung von Holz
spanplatten bei verschiedener Kombination von Säge-und Schneid-
spänen ................................................... 23
5.11 Getrennte Verarbeitung von Säge- und Schneidspänen (drei-
schichtige Platten) ......................................... 23
5.12 Die gemischte Verarbeitung von Schneid- und Sägespänen (ein-
schichtige Platten) ......................................... 26
5.2 Industrieversuche zur Herstellung dreischichtiger, mittelschwerer
Holzspanplatten unter Verwendung von Sägespänen ........... 29
5.21 Verwendung von Industrie-Schneidspänen und Sägespänen zur
Herstellung von Spanplatten im Laboratorium ................ 29
5.22 Verwendung von Industrie-Schneidspänen und Sägespänen zur
Herstellung von Spanplatten im Industrieversuch .............. 31
5.3 Wirtschaftliche Gesichtspunkte zur Verwendung von Sägespänen in
der Mittelschicht von dreischichtigen, mittelschweren Holzspan-
platten................ ....... ......... . ............. ..... 33
6. Versuchsarbeiten zur Herstellung von leichten, dicken Holzspanplatten
aus Sägespänen und Schneidspänen nach dem Flachpreßverfahren .... 36
6.1 Labormäßige Herstellung und Eigenschaften von einschichtigen
Holzspanplatten aus Sägespänen ............................. 36
5
6.2 Labormäßige Herstellung und Eigenschaften von dreischichtigen
Holzspanplatten aus Schneidspänen (Deckschicht) und Sägespänen
(Mittelschicht) ............................................ 37
6.3 Industrieversuche zur Herstellung von Holzspanplatten aus Säge-
spänen nach dem Windschüttverfahren ....................... 38
6.4 Verfahrenstechnische Fragen bei der Herstellung leichter, dicker
Platten aus Sägespänen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 38
6.5 Weitere Gesichtspunkte bei der Herstellung dicker Platten aus Säge
spänen unter Berücksichtigung ihrer Eignung als Bauelemente. .. 41
7. Verwendung von Sägespänen als Rohstoff für die Herstellung von
Strangpreßplatten .............................................. 42
8. Anwendungstechnische Versuche zur Feststellung der Eignung von
dicken Platten als Wandelemente ................................ 45
9. Zusammenfassung.............................................. 47
10. Literaturverzeichnis 51
Anhang: Tabellen 1-8 .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .. . .. . . .. 53
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1. Einleitung - Problemstellung
Die Verwertung von Sägespänen, die bekanntlich in beträchtlichen Mengen an
fallen, ist seit vielen Jahren ein Problem, das die holzverarbeitende Industrie und
die Holzforschung beschäftigt. Die in den Jahren 1946-1948 durchgeführten
wissenschaftlichen Untersuchungen über die Verwendbarkeit von Sägespänen zur
Holzspanplattenherstellung besitzen nur bedingten Aussagewert, da die wirt
schaftlichen Voraussetzungen für eine Verwertung als Rohstoff zur Plattenher
stellung in dieser Zeit völlig unklar waren.
Die industrielle Fertigung von Holzspanplatten aus Sägespänen wurde allerdings
bereits im Jahre 1941 unter besonderen Voraussetzungen von der Firma Torfit
Werke, G. A. Haseke in Bremen-Hemelingen begonnen. Unter Verwendung von
Phenolformaldehyd-Kunstharzen wurden Holzspanplatten mit einer Rohdichte
von 0,8 bis 1,0 g/cm hergestellt, die Biegefestigkeitswerte von 200 bis 500 kp/cm
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besaßen. Diese Platten wurden vorwiegend zur Herstellung von Spezialmöbeln
verwendet. Da die Fertigung der Platten unter normalen Verhältnissen nicht
wirtschaftlich war, wurde die Produktion nach 1945 nicht wieder aufgenommen.
Weitere Bemühungen, schwere, dünne Holzspanplatten aus Sägespänen als Fuß
bodenplatten zu fertigen, führten in den Jahren 1946-1950 zu keinem Erfolg [1].
Trotz dieser ungeklärten Situation wurden die Bemühungen, Sägespäne für
plattenförmige Holzwerkstoffe zu verwenden, von verschiedenen Seiten weiter
betrieben. Bemerkenswert hebt sich die Erzeugung von Holzwerkstoffen unter
Verwendung von Buchenholzsägespänen zur Fertigung von Formteilen nach dem
Thermodyn-Verfahren von R. O. H. RUNKEL heraus [2].
In den Jahren 1947/48 hat das Institut für Holzforschung in Zusammenarbeit mit
dem Institut für Flugzeugbau und Leichtbau der Technischen Hochschule Braun
schweig Untersuchungen über die verbesserte Verwendbarkeit von Sägespänen
zu Holzspanplatten durchgeführt und dabei bereits unter Berücksichtigung der
Morphologie der Sägespäne die Beziehung der wichtigsten Einflußgrößen, wie
Plattenrohdichte und Bindemittelgehalt, auf die Festigkeitseigenschaften er
mittelt [3]. Aus diesen und weiteren Untersuchungen ergab sich, daß auf der
Grundlage von Sägespänen die Herstellung mittelschwerer Holzspanplatten bei
einem Aufwand von 8 bis 10% Bindemittel technisch-wirtschaftlich nicht tragbar
ist, da die Erzeugnisse unzureichende technologische Eigenschaften aufweisen.
Erst als es um das Jahr 1950 gelang, unter Verwendung dünner, flächiger aus
Stückholz hergestellter Schneidspäne hochwertige Holzspanplatten zu erzeugen
und einen neuen Industriezweig, die Holzspanplattenindustrie, aufzubauen
[1,4], konnten etwa ab 1954 unter Nutzung der dabei gewonnenen Erfahrungen
auch industrielle Abfallspäne als Rohstoff für die Holzspanplattenerzeugung
herangezogen werden; dabei handelte es sich jedoch in erster Linie um flächige
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Späne, wie Hobel- und Schälspäne; Sägespäne konnten zunächst noch nicht ver
wertet werden.
Bereits im Jahre 1957 stellten W. KLAUDITZ, H. J. ULBRICHT und W. KRATZ [5]
bei ihren Untersuchungen über die Eigenschaften von leichten Holzspanplatten
fest, daß Sägespäne auch zur Herstellung von leichten Holzspanplatten mit heran
gezogen werden können.
Da der technischen Verwertung von Sägespänen im Interesse der Holzwirtschaft,
insbesondere der Sägeindustrie, große Bedeutung zukommt und fernerhin Fragen
der Rohholzversorgung der Holzspanplattenindustrie mit ihrer von 1954 bis 1960
verzehnfachten Produktion zu berücksichtigen sind, wurden aus technisch-wissen
schaftlicher Sicht weitere Untersuchungen über die Eignung von Sägespänen für
die Holzspanplattenerzeugung nach dem Flach-Preßverfahren durchgeführt. Auf
Grund der bisherigen Erkenntnisse der Holzspanplattenherstellung sollte der Ein
satz von Sägespänen bei der Herstellung von mittel schweren, aber auch von
leichteren, dickeren Holzspanplatten in Labor-und Industrieversuchen unter Ein
schluß wirtschaftlicher und anwendungstechnischer Gesichtspunkte nunmehr er
faßt werden. Mittlerweile konnten Sägespäne auch im Okal-Strang-Preßverfahren
mitverwertet werden. Dabei sind, soweit bekannt ist, bereits Fortschritte und
Erfolge erzielt worden, so daß auch dem Einsatz von Sägespänen als Rohstoff für
Holzspan-Strangpreßplatten Bedeutung zukommt.
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2. Rohstoffwirtschaftliche Gesichtspunkte
Über Anfall und Verwertung von Sägespänen in der Bundesrepublik Deutschland
lassen sich nach dem derzeitigen Stand folgende Feststellungen treffen:
Jährlich werden aus etwa 9 Mill. fm Nadel- und 2,5 Mill. fm Laubstammholz
rd. 8 Mil!. m3 Schnittholz hergestellt. Da der Sägespäneanteifbeim Rohholzein
schnitt schätzungsweise etwa 13% beträgt, entspricht der jährliche Späneanfall
einer Holzmenge von rd. 1,2 Mil!. fm bzw. 550000 t Nadelholz und rd. 0,3 Mil!. fm
bzw. 200000 t Laubholz, zusammen also rd. 1,5 Mill. fm oder 750000 t. Die
Nadelholzsägespäne fallen größtenteils beim Einschnitt von Fichten-und Kiefern
holz und die Laubholzsägespäne vorwiegend beim Einschnitt von Buchenholz
an.
Die Menge der technisch verwerteten Sägespäne ist, wenn man von ihrer Ver
brennung absieht, bisher gering. Soweit bekannt ist, werden an Holzmehl im
Jahr rd. 50000 t hergestellt. Zur Erzeugung von Holzzucker bzw. Äthylalkohol
sind früher in den Werken Holzminden und Tornesch jährlich höchstens 40000 t
verbraucht worden. Diese Verwertung ist jedoch wegen Unwirtschaftlichkeit ein
gestellt worden, so daß damit ein Einsatzgebiet für Sägespäne entfallen ist. Der
größte Teil der anfallenden Sägespäne wird heute noch vorwiegend als Brennstoff
und zur Einstreu verwendet.
Da bei der Verbrennung der Sägespäne nur eine geringe Nutzwirkung erzielt
wird, ist der Verwendungs wert und damit der Erlös der Sägespäne verhältnis
mäßig niedrig. Wenn es also gelingt, für dieses preiswerte Abfallholz in größerem
Umfang eine hochwertige Verwendung zu finden, so würde bei der zur Ver
fügung stehenden großen Menge eine Erhöhung des Ausnutzungsgrades des
Rohholzes bei gleichzeitiger Verbesserung seines Verwendungswertes erreicht
werden; die technische Nutzung dieser Rohstoffreserve würde sowohl der holzbe
und -verarbeitenden Industrie als auch mittelbar der Forstwirtschaft zugute
kommen und darüber hinaus eine große volkswirtschaftliche Bedeutung be
sitzen.
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3. Kennzeichnung der Eigenart von Sägespänen als Rohstoff
zur Spanplattenherstellung
Aus früheren grundlegenden Untersuchungen ist bekannt, daß die Spanform
einen erheblichen Einfluß auf die Verleimung der Späne und die Ausbildung der
Platteneigenschaften hat. Dabei ergab sich, daß dünne, flächige Schneidspäne,
aus Rund- oder Stückholz hergestellt, am geeignetesten sind, so daß heute vor
wiegend derartige Späne zur Herstellung von Spanplatten in der Industrie ver
wendet werden. Im Vergleich zu dünnen, flächigen Schneidspänen besitzen Säge
späne durch ihre Form bedingte besondere Eigenschaften; diese wurden bereits
im Jahre 1947 eingehend untersucht und dabei die morphologische Beschaffenheit
von Nadel-und Laubholzsägespänen gekennzeichnet. In weiteren Untersuchungen
sind die früheren Feststellungen, speziell an Nadelholz-Gattersägespänen, ergänzt
worden über die nachstehend berichtet wird.
3.1 Gegenüberstellung der morphologischen Eigenschaften
von Sägespänen und dünnen, flächigen Schneidspänen
Im Gegensatz zu den schlanken, flächig-ebenen Schneidspänen (Abb. 1) mit einer
Dicke von vorzugsweise 0,2 bis 0,4 mm sind die unregelmäßig geformten Säge
späne verhältnismäßig kurz und weisen eine rauhe, unebene Oberfläche auf
(Abb. 2). Gegenüber sorgfältig hergestellten Schneidspänen stellen Sägespäne ein
Gemisch von stark unterschiedlichen Abmessungen dar.
Zur Charakterisierung ihrer Zusammensetzung wurden übliche Gattersägespäne
aus einem Gemisch von Fichten-und Kiefernholz durch Siebung fraktioniert. Die
Beschaffenheit der sechs Fraktionen gibt Abb. 3 wieder. Der Gewichtsanteil und
die mittleren Abmessungen der Spanfraktionen sowie das Verhältnis von Länge
zu Dicke (Schlankheitsgrad) sind in Tab. 1 zusammengestellt.
Während bei üblichen technischen Schneidspänen mit einer Dicke von etwa 0,2
bis 0,4 mm und einer Länge von 15 bis 30 mm das Verhältnis von Länge zu Dicke,
d. h. der charakteristische» Schlankheitsgrad « [6,7] etwa 40-150 beträgt, besteht bei
den mehr kurzen bzw. gedrungenen Sägespänen kein so ausgeprägter Unter
schied zwischen Länge und Dicke. Die Länge ist zumeist nur zwei bis zehn mal so
groß wie die Spandicke. Besonders die Späne der gröberen Fraktionen sind im
Verhältnis zur Spandicke recht kurz. Der geringe Schlankheitsgrad von im allge
meinen 3-5 ist daher kennzeichnend für Sägespäne, die infolgedessen nur eine
bedingte technologische Eignung als alleiniger Rohstoff für die Holzspanplatten
herstellung besitzen.
Zu berücksichtigen ist, daß durch die Art der Säge und durch den Schneidv organg
selbst die morphologische Form der Späne weitgehend bestimmt wird; je nach
10
Abb. 1 Dünne, flächige Fichtenholz-Schneidspäne
Vergr. 2,3: 1
Abb. 2 Nadelholzsägespäne (Anlieferungsgemisch)
Vergr. 2,3: 1
11