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Verfahren zur Herstellung einer Spanplatte
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Spanplatte mit wenigstens einer im wesentlichen glatten Oberfläche, bei dem ein Spankuchen aus Holzspänen und einem Kunstharzbindemittel hergestellt und gegebenenfalls dieser Spankuchen gehärtet wird, weiters wenigstens eine Oberfläche des Spankuchens mit einem Gemisch aus faserigen Füllstoffteilchen mit einer Maschenzahl von 30 bis 300, beispielsweise 100 bis 200, die frei von gehärtetem Kunstharzbindemittel sind, und einem ungehärteten Kunstharzbindemittel sowie gegebenenfalls einem Anteil Titandioxyd überzogen wird und ferner der überzogene Spankuchen unter Druck gehärtet wird.
Das Wort"Spanplatte"wird in der Beschreibung für Platten, Blöcke oder andere Formkörper verwendet, die aus Holz- oder andern faserigen Spänen oder Teilchen, wie Flachs oder Bagasse od. dgl. und einem Kunstharzbindemittel bestehen. Die in der Beschreibung angegebenen Maschenzahlen sind durchwegs British Standard Maschenzahlen.
Es wurde bereits vorgeschlagen, besonders feine Holzteilchen zu verwenden, um bei einer Spanplatte eine glatte Oberfläche zu erhalten. Dabei traten jedoch verschiedene Schwierigkeiten auf. So wird flüssiges Harz, wenn ein solches zum Binden der Holzteilchen verwendet wird, in einem Ausmass von den Teilchen absorbiert, das von dem Verhältnis der Oberfläche zu dem Volumen derselben abhängt. Unterhalb einer bestimmten Teilchengrösse wird das Verfahren infolge des absorbierten Harzes weitgehend unwirtschaftlich. Das Gemisch aus feinen Holzteilchen und Bindemitteln neigt vielmehr zum Verfilzen, bildet während des Klebens Klumpen und beim Erstarren Unebenheiten und ist im allgemeinen schwierig zu handhaben und zu giessen.
Gemäss der brit. Patentschrift Nr. 908, 019 besagt eine empirische Regel, dass bei Unterschreiten einer bestimmten Teilchengrösse der Späne die Brauchbarkeit derselben gleichlaufend mit der zunehmenden Feinheit der Teilchen abnimmt. Die Schwierigkeit einer übermässigen Absorption des Bindemittels durch die Späne wird durch Verwendung eines Schleifstaubes von Spanplatten überwunden. Dieser Schleifstaub besteht aus Holzteilchen, die mit gehärtetem Harz imprägniert und sorgfältig gemischt sind und ist daher nicht so stark absorbierend. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, dass der Schleifstaub von Spanplatten eine geringere Acidität als frisches Holzmehl aufweist, so dass seine Wirksamkeit beim Härten des mit ihm gemischten frischen Bindemittels geringer ist. Auch die Qualität der nach diesem Verfahren erzielten Oberfläche lässt zu wünschen übrig.
Weiters ist es bekannt, das Harz in gepulverter Form anzuwenden, wodurch die Absorption des Harzes verhindert und ein Gemisch mit entsprechenden Fliesseigenschaften erzielt wird. Eine Schwierigkeit dabei ist jedoch, dass das Harz und die Holzteilchen verschiedene Dichten aufweisen und dazu neigen, sich während des Ausbreitens zu trennen, so dass die Gefahr besteht, dass die äusserste Oberfläche der Schichte ungenügend gebunden ist. Der Kontakt zwischen dem Harz und den Holzteilchen ist ebenfalls nicht ausreichend, um die Acidität des Holzes beim Härten des Harzes unter Hitzeanwendung zu voller Wirkung zu bringen, wie dies bei Verwendung eines flüssigen Bindemittels der Fall ist.
Gegenstand der Schweizer Patentschrift Nr. 248 559 sind Mehrschichtplatten, die im Kern gröbere
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Späne mit einem kleineren Anteil von gepulvertem Harz und an der Oberfläche ein oder zwei Schich- ten aus feineren Spänen mit einem grösseren Anteil von Harz aufweisen. Die an der Oberfläche verwen- deten Späne bestehen aus Schuppen oder aus Sägestaub. Als wesentlich erscheint dabei, dass die bei- den äusseren Schichten vor dem Pressen durch Befeuchten auf einen höheren Feuchtigkeitsgehalt als die
Mittelschichte gebracht werden. Das Mischen der Holzteilchen und des Harzpulvers erfolgtrein mecha- nisch.
Gemäss der Schweizer Patentschrift Nr. 323 398 werden Holzspäne von 3 bis 10 mm Länge verwen- det. Ferner wird die Möglichkeit der Verwendung von Schleifstaub oder sehr kleinen Holzteilchen er- wähnt, die als gemischte Zusammensetzung oder Mahlstaub oder feine Holzspäne bezeichnet wer- den und nicht grösser sind als die Späne, die die Oberflächenschichten bilden und klein genug sind, um die noch offenen Lücken in der Oberfläche auszufüllen. Aus diesem Grunde ist es erforderlich, dass die
Grösse der Teilchen geringer ist als das Ausmass der Leerstellen zwischen den Spänen der Oberflächen- schichten. Das Mischen des feinen Oberflächenmaterials mit dem Bindemittel ist nicht beschrieben.
Wie die Erfahrung gezeigt hat, konnten bei keinem der genannten oder sonstigen bisher bekannten
Verfahren bzw. Produkten die geschilderten Schwierigkeiten in zufriedenstellender Weise überwunden werden.
Demgegenüber ist das erfindungsgemässe Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch aus faserigen Füllstoffteilchen und ungehärtetem Kunstharzbindemittel durch Zusammenmahlen der faseri- gen Füllstoffteilchen mit festen Teilchen des ungehärteten Kunstharzbindemittels hergestellt wird, wobei die festen Teilchen des ungehärteten Kunstharzbindemittels nach dem Mahlen höchstens so gross sind wie die Füllstoffteilchen.
Vorzugsweise sind die festen Teilchen des ungehärteten Kunstharzbindemittels nach dem Zusammenmahlen mit dem Füllstoff kleiner als die Füllstoffteilchen.
Gemäss der Erfindung kann der Überzug auf den Spankuchen aus Holzspänen und einem Kunstharzbindemittel vor oder nach der Härtung des Spankuchens aufgetragen werden.
Nach einem andern Merkmal der Erfindung kann das durch Zusammenmahlen von faserigen Füllstoffteilchen und festen Teilchen des ungehärteten Kunstharzbindemittels hergestellte Gemisch aus Füllstoff und ungehärtetem Kunstharzbindemittel in Form einer ersten Schichte abgelegt werden und der Spankuchen aus Holzspänen und Kunstharzbindemittel vor dem Härten als zweite Schichte über die erste Schichte gelegt werden.
Es ist vorteilhaft, das gemeinsame Mahlen beispielsweise in einer Kugelmühle, einer Torrence N. T. Mühle oder in einem Kollergang auszuführen. Das Mahlen kann als vollständig angesehen werden, wenn das Produkt das Aussehen eines homogenen Pulvers besitzt. Je nach den Umständen kann dies 10 bis 20 h in einer Kugelmühle oder 30 bis 90 min in einem Kollergang dauern. Es wird angenommen, dass das feste Kunstharzbindemittel, das spröde ist, in kleine Teilchen zerbrochen wird, die in die Oberfläche des Füllstoffes, wenn dieser Holz oder ein anderes faseriges Material ist, gepresst werden. Infolgedessen ist die Teilchengrösse des Kunstharzbindemittels vor dem Mahlen nicht von grosser Bedeutung.
Der Füllstoff kann entweder gefärbt sein oder in seiner natürlichen Farbe vorliegen und kann beispielsweise aus Sägemehl oder Holzmehl, Flachs oder Kokosfasern, Bagasse, gemahlenen Nussschalen oder Hülsen jeglicher Art, aus Pflanzenresten von Baumwolle, Mais, Wein oder Heidekraut oder aus Papyrus bestehen.
Der Füllstoff kann auch ein Pigment oder Streckmittel, wie z. B. Titandioxyd, Ocker oder Umbererde, Chinaton, Bariumsulfat, Schlämmkreide in verschiedenen Formen, Siliciumdioxyd oder Zement enthalten. Auch kann der Füllstoff ein feuerfest machendes Mittel, wie ein Borderivat, Asbest, ein Phosphat, Antimonoxyd oder eine halogenierte Verbindung enthalten. Andere Zusatzstoffe, wie Farbstoffe, können beigegeben werden. Der Füllstoff kann ein Gemisch aus diesen oder ähnlichen Stoffen sein.
Das Kunstharzbindemittel kann ein wärmehärtbares Harz, wie z. B. ein Harnstoff- oder Phenol Formaldehyd-Harz, oder eine Mischung derartiger Harze sein. Ein Harnstoff-Formaldehyd-Harz wird üblicherweise bei der Spanplattenherstellung verwendet und es wird auch bei der Erfindung bevorzugt. Das Kunstharzbindemittel kann ein Härtungsmittel enthalten. Alternativ kann die aufgewendete Wärme oder die Acidität des Füllstoffes für die Umwandlung des Harzes verwendet werden, ohne dass man ein eigenes Härtungsmittel zusetzt.
Im allgemeinen ist das Kunstharz viel teurer als der Füllstoff und es ist daher erwünscht, von ersterem so wenig zu verwenden, wie es die Qualität des Produktes erlaubt. Eine Spanplatte mit zu niedrigem Harzgehalt hat eine leicht zerbröckelnde Oberfläche. Wenn man ein flüssiges Kunstharzbinde-
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mittel verwendet, ist es schwierig, die Teilchen des Füllstoffes zu überziehen, weil die Teilchen zur
Bildung von Zusammenballungen um die Tropfen des flüssigen Kunstharzes neigen. Die überzogenen
Teilchen sind nicht leicht zu handhaben oder in Form einer ebenen Schichte aufzulegen, und ein hoher
Gehalt an flüssigem Kunstharz gibt Anlass zu Schwierigkeiten, wie Blasenbildung, wenn Dampf ange- wendet wird.
Aus diesen Gründen werden beim vorliegenden Verfahren feste Kunstharzteilchen verwen- det, vorteilhafterweise in einer Menge von wenigstens 15 Gew. -0/0, bezogen auf das Gewicht des Füllstoffes und des Harzbindemittels. Höhere Anteile bis zu 60% und darüber können verwendet werden, wo- bei 25 bis 35% in vielen Fällen als geeignet anzusehen sind.
Die Wasserfestigkeit der Spanplatte kann verbessert werden, indem eine geringere Menge eines inerten Wachses gemeinsam mit dem Füllstoff und dem Kunstharzbindemittel gemahlen wird. Günstig ist ein Paraffinwachs in einer Menge von 0, 1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Füllstoffes, Wachses und Kunstharzbindemittels. Das Wachs kann mit dem Harz während des Mahlens eingebracht oder als Pulver oder Spray zugesetzt werden.
Wenn das Kunstharz ein Harnstoff-, Phenol- oder Melamin-Harz ist, kann das Härten wenigstens zum Teil ausgeführt werden, indem man den überzogenen Spankuchen auf eine Temperatur von 100 bis 2000C bei einem Druck von 7 bis 14 kg/cmz bringt. Die jeweils erforderlichen Härtungsbedingungen sind für den Fachmann auf dem Gebiete der Spanplattenherstellung wohlbekannt.
Die hergestellte Spanplatte besitzt mindestens eine im wesentlichen glatte Oberfläche, die vorzugsweise auch hart, porenfrei und für das direkte Bedrucken geeignet ist. Druckfarben auf der Basis von z. B. einem Alkydharz oder styrolisierten Alkydharz oder einem ähnlichen synthetischen Medium können für das Drucken des Musters verwendet werden. Als Druckmethode kann beispielsweise Offset-Photogravur zur Imitierung von Holzmaserung angewendet werden, wobei als Aufbringungsmethode auch Siebdruck angewendet werden kann. Die bedruckte Spanplatte kann mit einem lufttrocknenden oder einem ofentrocknenden synthetischen Lack oder einem Polyesterlack oder mit einem andern Lack zur Herstellung eines glatten oder matten Überzuges lackiert werden.
Gewünschtenfalls kann eine Deckschichte, wie ein harzimprägniertes Papier, auf die Oberfläche der Platte aufgebracht werden. Die Deckschichte kann derart sein, dass sie eine klare Oberfläche besitzt, damit die auf die Oberfläche der Platte gedruckten Muster durchscheinen, oder sie kann selbst bedruckt oder gefärbt sein. Es ist bekannt, die Oberfläche von Spanplatten mit einer Kunststoffschichte oder mit Holzfournier zu überziehen. Es wurde gefunden, dass die Spanplatten nach der Erfindung in manchen Fällen in befriedigender Weise mit einer Fournierschicht von nur etwa 0,5 mm Dicke überzogen werden können.
Die folgenden Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der Erfindung, ohne dass dieselbe hierauf beschränkt sein soll.
Beispiel l : Es wurde ein Spankuchen aus 92 Teilen Holzspänen und 8 Teilen flüssigem Ham- stoff-Formaldehyd-Harz hergestellt und in Füllblechen in üblicher Weise eingelegt.
Holzmehl, dessen Teilchen eine Maschenweite (British Standard) im Bereich von 100 bis 200 besassen, wurden 30 min lang in einer Torrence N. T. Mühle mit 30% seines Gewichtes an gepulvertem, festem Harnstoff-Formaldehyd-Harz und 1, 30/0 gepulvertem Paraffinwachs gemahlen. Die erhaltene Mischung wurde in gleichmässiger Dicke auf die Oberfläche des Spankuchens gegossen. Die beladenen Füllbleche wurden auf eine Temperatur von 1500C erhitzt, u. zw. 5 min unter einem Druck von 10, 5 kg/cm, dann 21/2 min bei 5,25 kg/cm und schliesslich unter atmosphärischem Druck weitere 1 1/2 min. Die abgekühlte Platte war 18 mm dick und besass eine Oberfläche, die für die direkte Aufbringung eines gedruckten Musters geeignet war.
Die aus Holzmehl und Kunstharz zusammengesetzte Oberflä- chenschichte war 2 mm dick.
Der im wesentlichen gleiche Effekt wurde erzielt, wenn man den Spankuchen vor Aufbringung der Mischung aus Holzmehl und Kunstharz härtete, wobei die Trennlinie dann schärfer ausgeprägt war.
Wenn die Spanplatte an beiden Seiten beschichtet sein soll, wird eine Mischung aus Holzmehl und festem Kunstharz in das Füllblech vor und nach dem Einbringen des Spankuchens aus Spänen und Harzen als Schicht aufgegeben.
Beispiel 2 : Eine Paneelplatte aus Standard Spanplatte wurde oberflächenvergütet, indem man auf eine Oberfläche eine zuvor in der Kugelmühle gemahlene Mischung, bestehend aus :
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EMI4.1
<tb>
<tb> Holzmehl, <SEP> 120 <SEP> Maschen <SEP> 41,80 <SEP> Gew.-Teile
<tb> Cascamite <SEP> 6-D
<tb> (eingetragene <SEP> Handelsmarke) <SEP> 20,10 <SEP> Gew.-Teile
<tb> Borsäure <SEP> 12,28 <SEP> Gew.-Teile
<tb> Gepulvertes <SEP> Paraffinwachs
<tb> mit <SEP> F. <SEP> = <SEP> 57 <SEP> - <SEP> 600C <SEP> 0,82 <SEP> Gew.-Teile
<tb> Titandioxyd <SEP> 25,00 <SEP> Gew.-Teile
<tb>
auftrug.
Cascamite 6-D ist ein sprühgetrocknetes Harnstoff-Formaldehyd-Harz in Pulverform.
Die Platte wurde bei 1500C und einem Druck von 14 kg/cmz 7 min lang gepresst, wodurch man ein Spanplattenpaneel mit einer harten, glatten und ebenen Oberfläche von 1/8"Dicke erhielt.
Die Flamme eines Bunsen-Brenners wurde in Berührung mit der glatten Oberfläche gebracht und das Verhalten des Paneels aufgezeichnet. Nach 3 min wurde die Flamme entfernt, worauf die Platte, obwohl sie verschmort war, sofort zu brennen aufhört.
Zwecks Vergleichs wurde ein Spanplattenpaneel ohne die Oberflächenschichte, aber sonst gleich, demselben Test unterworfen. Nach 3 min brannte die Platte gut und hörte auch nicht zu brennen auf, nachdem die Bunsenflamme entfernt worden war.
Beispiel 3 : Ein Paneel mit glatten, ebenen, eigenfärbigen Oberflächen wurde wie folgt hergestellt :
Eine Mischung, bestehend aus :
EMI4.2
<tb>
<tb> Holzmehl <SEP> 180 <SEP> Maschen <SEP> 73,80 <SEP> Gew.-Teilen
<tb> Cascamite <SEP> 6-D <SEP> 22,20 <SEP> Gew.-Teilen
<tb> Gepulvertes <SEP> Wachs
<tb> mit <SEP> F. <SEP> = <SEP> 57. <SEP> - <SEP> 600C <SEP> 0,82 <SEP> Gew.-Teilen
<tb> Ockergelb <SEP> 3,18 <SEP> Gew.-Teilen,
<tb>
wurde 16 h lang in der Kugelmühle gemahlen, und etwa die Hälfte des erhaltenen Pulvers wurde auf eine glatte, polierte Platte aus rostfreiem Stahl in einer Dicke von 9,5 mm gesprüht. Eine Standard Holzspan-Kunstharzmischung wurde dann über dieser Schichte an einer Dicke von etwa 76 mm aufgebracht.
Schliesslich wurde die zweite Hälfte der pigmentierten, fein gepulverten Mischung über die Oberfläche der Mischung gesprüht und das Aggregat unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 2 verpresst. Die erhaltene Platte hatte glatte, selbstgefärbte Oberflächen. die direkt bedruckt werden konnten.
Beispiel 4 : Eine Platte mit glatten, weissen Oberflächen, die ohne weitere Vorbereitungen bedruckt werden konnte, wurde wie in Beispiel 3 hergestellt, jedoch wurde als Überzugsmischung eine Mischung der folgenden Art verwendet :
EMI4.3
<tb>
<tb> Holzmehl, <SEP> 120 <SEP> Maschen <SEP> 54,5 <SEP> Gew.-Teile
<tb> Cascamite <SEP> 6-D <SEP> 16, <SEP> 4 <SEP> Gew.-Teile
<tb> Gepulvertes <SEP> Wachs
<tb> F. <SEP> = <SEP> 57 <SEP> - <SEP> 600C <SEP> 0. <SEP> 6 <SEP> Gew.-Teile
<tb> Titandioxyd <SEP> 28,5 <SEP> Gew.-Teile.
<tb>
Beispiel 5 : Eine wie in Beispiel l hergestellte Platte wurde mit einer Schichte eines Klebstoffes besprüht und eine 0,8 mm dicke, mit Melaminharz imprägnierte Papierschichte wurde durch Heisspressen aufgebracht. Nach 4wöchigem Stehen zeigte die Oberfläche keinen Durchtritt von Zeichen der Basisspäne durch den Schichtkörper und blieb auch vollkommen flach. Zu Vergleichszwecken wurde ein
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gleiches Papierlaminat in gleicher Weise auf eine Standard-Spanplatte aufgebracht, deren Oberfläche zuvor sandgestrahlt wurde. Nach 4wöchigem Stehen zeigte die Oberfläche klar das Muster der Basis- späne und war nicht vollkommen flach, sondern besass zahlreiche gewölbte Eindrücke, die von unregel- mässiger Schrumpfung oder Ausdehnung der Unterlage herrührten.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Beispiels- weise kann die Spanplatte in kontinuierlicher Weise an Stelle des absatzweisen Arbeitens hergestellt werden und kann auch durch Strangpressen hergestellt werden. Die für die Herstellung der Spanplatten- basis dienenden Späne können von gleicher Grösse sein oder sie können abgestuft sein. Weiters können alle oder einige der Späne je nach Wunsch pigmentiert oder gefärbt sein.
Die erfindungsgemäss hergestellten Spanplatten wurden in umfangreichen Versuchen im Vergleich mit herkömmlichen Spanplatten auf ihren Gebrauchswert geprüft.
Durch das gemeinsame Mahlen des Füllstoffes mit dem Kunstharzbindemittel und gegebenenfalls mit weiteren Zusatzstoffen wird ein homogenes Gemisch gebildet, indem die Teilchen des festen Har- zes allem Anschein nach in die Teilchen des faserigen Füllmittels eingebettet sind. Daraus ergeben sich unerwartete und über die bisherigen Möglichkeiten hinausgehende Wirkungsweisen : Erstens trennen sich die Teilchen des Harzes und des faserigen Füllmittels nicht in zwei Schichten, wenn das Gemisch ausgebreitet wird, und zweitens stehen die Teilchen miteinander in so innigem Kontakt, dass die in dem faserigen Füllmittel enthaltene Säure auf das Harz als Härter wirken kann.
Dieser Effekt, der in der Praxis klar zutage tritt, konnte bisher durch gewöhnliches Mischen der Komponenten nicht erreicht werden. Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Platten weisen infolge der geringeren Teilchengrösse eine dichtere Struktur auf, woraus sich eine glatte, harte Oberfläche ergibt, die sich zum Bedrucken gut eignet. Ausserdem ist die Fähigkeit zur Wasseraufnahme vermindert und sind die Zugfestigkeit sowie die Ritzfestigkeit und die Schlagfestigkeit bei Messungen nach der Kugelfallmethode wesentlich erhöht.
Zusammenfassend kann daher gesagt werden, dass die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Spanplatten den herkömmlichen Spanplatten hinsichtlich ihrer Gebrauchseigenschaften sowie auch ihres Aussehens bedeutend überlegen sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung einer Spanplatte mit wenigstens einer im wesentlichen glatten Oberfläche, bei dem ein Spankuchen aus Holzspänen und einem Kunstharzbindemittel hergestellt und gegebenenfalls dieser Spankuchen gehärtet wird, weiters wenigstens eine Oberfläche des Spankuchens mit einem Gemisch aus faserigen Füllstoffteilchen mit einer Maschenzahl von 30 bis 300, beispielsweise 100 bis 200, die frei von gehärtetem Kunstharzbindemittel sind, und einem ungehärteten Kunstharzbindemittel sowie gegebenenfalls einem Anteil Titandioxyd überzogen wird und ferner der überzogene Spankuchen unter Druck gehärtet wird, dadurch gekennzeichnet,
dass das Gemisch aus faserigen Füllstoffteilchen und ungehärtetem Kunstharzbindemittel durch Zusammenmahlen der faserigen Füllstoffteilchen mit festen Teilchen des ungehärteten Kunstharzbindemittels hergestellt wird, wobei die festen Teilchen des ungehärteten Kunstharzbindemittels nach dem Mahlen höchstens so gross sind wie die Füllstoffteilchen.