Medium density fiberboard

Die mitteldichte Holzfaserplatte oder mitteldichte Faserplatte oder auch MDF-Platte (medium density fiberboard) ist ein Holzfaserwerkstoff welcher durch die DIN nicht genormt ist, sondern einer Zulassung bedarf.

MDF-Platte

Der Name leitet sich aus dem Umstand her, dass ihre Dichte zwischen der von Schnittholz und der von Nassfaserplatten liegt.

Erfunden wurde das Produkt in den USA und fand in Europa erst Ende der 1980er Jahre eine größere Verbreitung. Auf Grund ihrer technischen Eigenschaften zählt MDF seither aber weltweit zu den am stärksten wachsenden Holzwerkstoffprodukten.

Aus feinstzerfasertem, hauptsächlich rindenfreiem Nadelholz und durch eine schonende Verpressung wird ein in Längs- und Querrichtung gleichermaßen homogener Holzwerkstoff hergestellt. Die Kanten sind glatt und fest und können ohne besonderen Anleimer profiliert werden.

Im Handel sind Dicken von 2 mm bis 60 mm mit einer Dichte von 600-1000 kg/m³ erhältlich. Der Verwendungsbereich ähnelt dem der Flachpressplatte (Spanplatte), durch ihren feinen, nahezu homogenen Aufbau können jedoch die Kanten und Flächen profiliert und anschließend lackiert werden. Die Notwendigkeit von Anleimern, wie dies bei Flachpressplatten der Fall wäre, entfällt.

Herstellung

Für die Herstellung von Faserplatten wird das Holz zunächst zerfasert, beleimt und anschließend zu Platten verpresst.

Aufbereitung

Als Rohstoff für die Holzfaserherstellung werden überwiegend Rundholz (Stammholz), Hackschnitzel, Schwarten und in geringerem Maße Altholz, Restrollen der Schälfurnierherstellung, Furnierreste und Sägespäne verwendet.

Hackschnitzelerzeugung: Rundholz wird in den meisten Fällen entrindet und in Scheibenhackern oder wie auch die Schwarten oder Altholz in Trommelhackern zu Hackschnitzeln zerkleinert. Die Hackschnitzel werden vor der Weiterverarbeitung zunächst sortiert (gesiebt) und zumeist nass oder trocken von Sand und Steinen gereinigt.

Zerfaserung: Anschließend gelangen die Hackschnitzel zur hydrothermischen Vorbehandlung in einen Vordämpfbehälter, wo sie drucklos und unter einer Temperatur von bis zu 100 °C „vorgedämpft“ werden. Durch diese Behandlung wird die Mittellamelle erweicht, was die Kompressionsfähigkeit der Hackschnitzel und auch später die Zerfaserung begünstigt. In den Kocher gelangen die teilweise plastifizierten Hackschnitzel über den Vibrationsaustragsboden und über die Stopfschnecke. An dieser Stelle werden meist auch erst die Sägespäne in den Prozess gegeben. Die Steigung der Schneckenwendel verringert sich kontinuierlich, wodurch sie die Hackschnitzel zu einem relativ druckdichten Pfropfen komprimiert. Hierbei wird das sogenannte Quetschwasser aus den Hackschnitzeln gepresst. Mit diesem Pfropfen findet die Abdichtung zum Kocher statt. Hier werden die Hackschnitzel bei einem Dampfdruck (je nach Holzart und Anforderung an die Fasern) zwischen sechs und zehn bar „gekocht“. Im Kocher bleiben die Hackschnitzel etwa zwei bis vier Minuten, bevor sie durch eine Förderschnecke (Austragsschnecke) und über die Einspeiseschnecke in den Refiner (Zerfaserer) kommen.

Im Refiner rotieren relativ zueinander zwei gerillte Mahlscheiben mit einem geregelten Abstand von etwa 0,1 mm. Man unterscheidet zwischen Einscheibenrefinern, mit nur einer drehenden Scheibe, und Doppelscheibenrefinern, bei denen sich beide Scheiben drehen. Zwischen diese Scheiben gelangen die erweichten Hackschnitzel unter dem Druck der Förderschnecke und werden aufgemahlen. Der zerfaserte Stoff wird aus dem Refiner über ein regelbares „Blasventil“ durch die „Blasleitung“ herausgeblasen. Im Refiner befinden sich ebenfalls sechs bis zehn bar Dampfdruck. Der Dampf bildet das Transportmittel für die Fasern auf ihrem Weg durch die Blasleitung in den Trockner.

Trocknung

Nach der Zerfaserung wird der Faserstoff - im Gegensatz zu Spänen - mit (zumeist direkt mit Rauchgasen oder Brennern beheizten) Stromtrocknern getrocknet. Der Faserstoff wird in den heißen Abgasstrom gegeben und bei der pneumatischen Förderung im Trocknungskanal getrocknet. Seltener werden auch andere Systeme mit indirekter Beheizung (Lufterwärmung über Dampf- oder Thermalöl-Wärmetauscher) eingesetzt. Am Ende wird der Faserstoff mit etwa 5-10 % Holzfeuchte in Zyklonen vom Luftstrom abgeschieden.

Beleimung

Zumeist werden Harnstoff-Formaldehyd-Harze (Harnstoffharz, Urea-Formaldehyde => UF) zur Beleimung eingesetzt. Diese Harze können mit Melamin oder Phenol verstärkt sein, um die Feuchtebeständigkeit der Leimverbindung zu verbessern. Nur in seltenen Fällen werden Isocyanate (Polymeres Diphenylmethandiisocyanat - PMDI) als Leimsystem eingesetzt. In neueren UF-Leimsystemen wird der molare Anteil an Formaldehyd gegenüber dem Harnstoff immer weiter reduziert, um die gesetzlichen Vorgaben bezüglich der Formaldehydemissionen von Holzwerkstoffen (Klasse E1, E2 in Europa bzw. F**** in Japan)besser einhalten zu können.

Es werden drei Verfahren der Beleimung unterschieden:

• Mischerbeleimung: ältestes Verfahren, führt jedoch zu so genannten „Leimflecken“
• Blow-Line-Beleimung: derzeit häufigstes Verfahren, keine Leimflecken, jedoch erhöhter Leimbedarf
• Trockenbeleimung: modernstes Verfahren, niedrigerer Leimbedarf, höhere Investitionen und höhere Betriebskosten

Mischerbeleimung: Nach dem Trocknen wird der Faserstoff in einem Bunker gesammelt und anschließend in einem Mischer beleimt. Die Leimflotte muss gleichmäßig unter die Fasern gemischt werden, wozu umlaufende Wellen mit Mischarmen, auch Paddel genannt, das Gut durchmischen, während der Leim entweder direkt durch die Außenwand in den Trog, oder etwa auch am Ende der Paddel eingegeben wird. Vor der Untermischung wird der Leim aufbereitet, indem in die Leimflotte gleichbleibende Anteile der verschiedenen Komponenten gegeben und vermischt werden. Das Leimsystem darf dabei noch nicht aushärten, sondern erst durch die Aktivierung unter der Hitze in der Presse vernetzen, weshalb auch gekühlte Mischer eingesetzt werden.

Je nach System wird der beleimte Faserstoff nun noch einmal in einem erwärmten Luftstrom transportiert, um die mit dem Leim eingebrachte Zusatzfeuchte wieder abzutrocknen. Nach der Beleimung gelangt das Gemisch mit einer Faserstofffeuchte von 9 bis 11 Prozent zur Formstation.

Blow-Line-Beleimung: In einer Blow-Line-Beleimung wird die Leimflotte direkt in der Blowline in den Faserstrom eingespritzt. Die leichte Aushärtung des Leimes an der Faseroberfläche und an der Leimtropfenoberfläche wird in Kauf genommen, da beim Verpressen genügend flüssiges Material noch zur Verfügung steht. Dieses Verfahren führt zu einer sehr homogenen Leimverteilung. Allerdings wirkt sich die thermische Beanspruchung des Leimes im Trockner auf die „Restfestigkeit“ des Leimes aus, was letztlich zu einem höheren Leimverbrauch führt.

Trockenbeleimung: Diese stellt das modernste Verfahren dar, ist jedoch bisher nur in wenigen Anlagen realisiert. Dabei wird der Leim auf die getrockneten Fasern durch extrem feines Verdüsen aufgebracht. Da der thermisch intensive Trocknungsprozess im Wesentlichen vor der Beleimung stattfindet, ist der Leimverbrauch nun wieder deutlich geringer als bei der Blow-Line-Beleimung bei weitgehend homogener Leimverteilung. Auch bei diesem System ist eine Nachtrocknung erforderlich, um die mit dem Leim eingebrachte Feuchte zu reduzieren.

Fasersichtung

In den meisten heutigen MDF-Anlagen werden die Fasern nach dem Trocknungsprozess (oder - wenn vorhanden - erst nach der Nachbeleimung) in einem Fasersichter nachgereinigt. Die Fasern werden in einen Luftstrom gegeben und entweder über Wirbelbildung, scharfe Umlenkungen, Prallsichtung, Steigluftsichtung oder einer Kombination mehrerer Effekte von Schwerteilen (Leimklumpen, Gummi, Metall, ...) weitestgehend befreit. Anschließend werden die Fasern erneut über Zyklonabscheider vom Luftstrom getrennt und der Formstation zugeführt.

Formung und Verpressung

Streuung: Die Streustation besteht aus einem Dosierbunker, einer Mattenstreuung und einer Mattenglättung. Die Mattenstreuung hat sich im Laufe der Geschichte deutlich gewandelt. In den Anfängen der MDF-Produktion wurden noch viele Streustationen mit einer Vakuum-Streuung ausgerüstet. Später etablierten sich aufgrund der geringeren elektrischen Leistung und homogeneren Abstreuung immer mehr die mechanischen Streuköpfe. Die mechanischen Streumaschinen wurden in den Anfängen mit Abfräswalzen zur Mattenglättung ausgestattet, welche nach dem Abstreuen überschüssiges Material absaugten. In den modernen Streumaschinen kann auch auf diese Absaugung verzichtet werden, und die Fasermatte wird über mechanische Egalisierungen geglättet.

Formstraße: Nach der Streustation wird die Fasermatte gewogen und die Faserfeuchte gemessen. Der Formling gelangt anschließend in die Vorpresse. Hier wird der Formling bei der kalten Vorverdichtung in der Dicke reduziert, damit die Heißpressen effizienter beschickt werden können und die Gefahr der Beschädigung der Formlinge reduziert wird. Bei der Vorverdichtung im Durchlauf wird zumeist mit Bandvorpressen, nach dem Prinzip des Förderbandes (seltener mit Plattenbandvorpressen, nach dem Prinzip der Panzerkette, oder mit Walzenbandvorpressen, nach dem Prinzip des Pyramidensteintransport mit Rundhölzern) gearbeitet.

Nach der Vorpresse folgt die Mattenbesäumung, bei welcher Seitenstreifen von der Fasermatte abgetrennt werden, so dass die entsprechend gewünschte Plattenbreite produziert werden kann. Weitere Messgeräte zur Dichtekontrolle oder Metallerkennung können folgen. Auch eine Mattenbesprühung zur Verbesserung der Oberflächenqualitäten oder Beschleunigung der Mattendurchwärmung kann folgen.

Heißpresse: Es folgt die Heißpressung, wo getaktet oder kontinuierlich gearbeitet wird.

• Bei Taktpressen sind Ein- oder Mehretagenpressen zu unterscheiden. Um kurze Verpresszeiten zu erzielen, werden Einetagenpressen mit höherer Temperatur, bis 230 °C, gefahren. Der Formling wird oben und unten mit einer Pressplatte bedeckt und in die Presse transportiert, die sich dann schließt und den Wärmeübergang auf das meist vorgewärmte Pressblech und schließlich auf das Pressgut gewährleistet. Bei fast allen Pressenarten wird zudem der Wärmeübergang in das Pressgut hinein durch den Dampfstoßeffekt verbessert. Wasser aus der befeuchteten Decklage verdampft durch die einseitige Erwärmung, diffundiert zur Plattenmitte und kondensiert unter Wärmeabgabe.

• Mehretagentaktpressen schließen simultan, um gleiche Presszeiten und damit Plattenqualitäten zu erzielen. Hier wird nur mit 150 °C bis 200 °C gearbeitet, da die Presszeiten bei gleicher Kapazität zu Einetagenanlagen hier vergleichsweise länger sein können.

• Kontinuierlich arbeitende Pressen arbeiten mit einem Pressenband oder mit Pressplatten, über die der Druck und die Temperatur übertragen werden. Das Band wird dabei entweder von einem Rollenteppich (Küsters), einem Stabteppich (Siempelkamp, Dieffenbacher) oder einem Ölpolster (Bison) gegenüber den zumeist mit Thermalöl (seltener mit Dampf) beheizten Heizplatten abgestützt.

• Dünne Span- oder Faserplatten werden auf Kalanderpressen hergestellt. Die Verpressung erfolgt hier mit Presswalzen und einem Außenband auf einer beheizten Kalanderwalze.

Endbearbeitung

Nach dem Verpressen werden die Platten im Durchlauf besäumt und gekappt. Es folgt zumeist eine Reihe von Messgeräten zur Qualitätskontrolle. Diese sind in der Regel eine Dickenmessung, eine Spaltererkennung und eine Plattenwaage. Seltener findet man eine Dichteprofilmessung und eine Restfeuchtemessung. Zur Auskühlung der Platten vor der Abstapelung werden ein oder mehrere Kühlsterne verwendet. Nach der Kühlung werden die Platten meist über etwa 1 bis 3 Tage in einem Reifelager zwischengelagert. Da die Platten wegen der heißen Oberfläche der Pressplatten bzw. Bänder eine Presshaut haben können bzw. unzureichende Dickentoleranzen aufweisen können, werden die Platten meist auf Kalibrierschleifmaschinen geschliffen. Die Aufteilung in Fertigmaße findet meist in der gleichen Bearbeitungslinie statt, bevor die Platten für den Transport verpackt und eingelagert werden.

Anwendungen

Die MDF-Platte ist gut zu verarbeiten und kann vielseitig eingesetzt werden. Häufige Verwendung findet die MDF-Platte als Trägerplatte für Fußböden, insbesondere Laminatfußböden und in der Möbelindustrie. Da sie schwingungsarm ist, wird sie auch im Lautsprecherbau und, mit Schaumstoffwürfeln oder Gummielementen, zur Entkoppelung von Plattenspielern verwendet. Natürlich auch für professionelle Highend-Hifi-Racks (Tripod) als Einlegeboden. Häufig jedoch werden MDF-Platten in der Tischlerei eingesetzt. Aus ihnen werden ganze Möbelteile gefertigt. MDF eigenet sich auch gut zum Herstellen von Profilverzierungen, zum Beispiel bei Küchenfronten. MDF kann vielseitig mit Farben und Lacken behandelt werden, somit entsteht eine glatte, saubere Fläche mit profilierten Kanten, Ausfräsungen usw.

Spezialisierung

MDF B1 Diese feuerhemmende MDF B1-Platte ist für den Innenausbau und Objektbereich geeignet, bei dem spezielle Anforderungen an den Brandschutz gestellt werden. Der Werkstoff ist hauptsächlich aus Hainbuchenholz hergestellt und kann wie herkömmliches MDF profiliert, gefräst, lackiert, beschichtet und furniert werden.

Je nach Plattenhersteller können die B1-Platten einen stark rötlichen Kern aufweisen, der je nach Bearbeitung (etwa optische oder akustische Schlitzung) störend zum Vorschein kommen kann.

Topan form

Bezeichnung für eine biegbare MDF-Platte (Firma Glunz AG)