Verfahren zur Herstellung von aus Holzteilchen und Bindemitteln aufgebauten Kunstholz platten und nach diesem Verfahren hergestellte Platte Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von aus Holzteilchen und Binde mitteln aufgebauten Kunstholzplatten mit. mindestens einer Oberflächenschicht, die här ter ist und ein dichteres Gefüge aufweist als die Innenschicht. Des weiteren hat die Erfin dung auch eine nach diesem Verfahren ge wonnene Platte zum Gegenstand.
In den Anfängen der Kunstholzplatten industrie begnügte man sich damit, die mit Bindemitteln versehenen Holzteilchen, wie Späne, Stäbehen, Abfallschnitzel und derglei chen, möglichst gleichmässig aufzuschütten und mit oder ohne Hitze zu verpressen. Die daraus resultierenden Platten waren, sofern sie höheren Anforderungen an die Biege festigkeit zu genügen hatten, ziemlich schwer. Ausserdem wies die Plattenoberfläche selten die erwünschten Eigenschaften hinsichtlich Aussehen, Härte, Glätte und Zugfestigkeit auf. Wenn beispielsweise Sägespäne verpresst wurden, dann war die Oberfläche wohl glatt, dafür musste man sich mit kleineren Festig keitswerten begnügen.
Ferner hatten solche Platten ein grosses spezifisches Gewieht, da zwischen den Sägespänen nach dem V erpres sen praktisch keine Zwischenräume mehr ver bleiben. Dagegen ist die Oberfläche einer aus groben und langen Holzelementchen aufge bauten, biegesteifen Platte rauh und unschön. Die Erfordernisse hinsichtlich Innen- und Aussenlagen stehen sich also feindlich gegen- über.
Man begnügte sich daher zunächst mit der Erkenntnis, dass die Realisation einer Platte mit gewissen Eigenschaften ausge schlossen sei und fabrizierte während langer Zeit Platten aus verhältnismässig groben Holz teilchen, welche dann nach dem Pressvorgang oder gleichzeitig während des Verpressens mit Furnierschichten oder dergleichen über zogen wurden, um die poröse Oberfläche zu verdecken.
Einen grossen Fortschritt stellte die so genannte Mehrschichtplatte dar. Bei dieser besteht wenigstens eine Oberfläche aus feine ren Teilchen, .die mit den Teilchen der an dern Schicht, normalerweise der Innenschicht, gleichzeitig ve@rpresst worden sind. Durch Auswahl geeigneter Spanformen gelang es sogar mit der Zeit, Platten zu fabrizieren, deren Kern leicht und porös war, während die Deckschichten glatt und hart waren und eine grosse Zugfestigkeit aufwiesen.
Ein ebenso wirksames wie originelles Mit tel für die Verbesserung der Qualität der Plattenoberfläche bei gleichzeitiger Locker haltung des Kernes wurde vor mehreren Jahren vorgeschlagen. Es handelt sich hier um die absichtliche Peuchterhaltung der Aussenschichten vor dem V erpressen. Diese Massnahme bewirkt, dass die Decklagen unter Einwirkung von Hitze und Feuchtigkeit zuerst weich und schmiegsam werden und sich zusammendrücken lassen, während die Kernlage dem Druck in diesem Moment viel besser widersteht und porös bleibt.
Es ist leicht einzusehen, dass dadurch gerade die für die Biegefestigkeit und das Aussehen der Platte massgebenden Deckschichten ein dichtes Gefüge aufweisen, während die innern Plat tenpartien dank des verhältnismässig lockeren Gefüges für ein kleines Gewicht und geute akustische und thermische Isoliereigenschaf- ten verantwortlich sind.
Besonders durch Ver einigung des Verfahrensmerkmals der vor dem Pressvorgang feuchter gehaltenen Aussen schichten mit einer geeigneten Auswahl von verschiedenartigen Holzteilchen für die ver schiedenen Schichten gelang es schon weit gehend, die erwünschten Eigenschaften, die sieh früher gegenseitig auszuschliessen schie nen, in einer Platte zu vereinigen.
Beim Verfahren nach der Erfindung wird zwecks Erzielung eines dichteren Gefüges mindestens einer Oberflächensehicht von dem bekannten Merkmal der Feuchtigkeitsdiffe renz vor dem Verpressen ebenfalls Gebrauch gemacht. Die Erfindung bezweckt eine weitere Steigerung der Güte des Produktes, haupt sächlich eine noch stärkere Hervorhebung der Gefügeunterschiede von Kernschicht und Oberflächenschichten, und zwar sowohl bei Platten aus durchgehend gleichem Material als auch bei Mehrschichtplatten.
Dies wird erfindungsgemäss beim neuen Verfahren da durch erreicht, dass die Holzteilchen für die Bildung der dichteren Oberflächenschieht (bzw. Oberflächenschichten) vor dem bei er höhter Temperatur erfolgenden Verpressen einern grösseren Feuchtigkeitsgehalt aufweisen als die für die Bildung der Innenschieht be stimmten Holzteilchen und dass der Press- druck am Ende einer ersten Pressperiode, wäh rend welcher die Innenschicht noch nicht ihre Höchsttemperatur erreicht hat, erniedrigt wird, worauf die Platten während einer zwei ten Pressperiode mit kleinerem Druck weiter verpresst werden.
Das Herabsetzen des Press- druckes, das fortlaufend oder stufenweise er folgen kann, verhindert eine zu starke Kom- primieruing der durch die langsam ins Innere des Presslings dringenden Hitze und Feuch- tigkeit aufgeweichten Holzmassen der Innen- sehicht. Die dem neuen Verfahren zugrunde liegenden Überlegungen werden weiter unten dargelegt.
Ein Ändern des Pressdruckes wurde schon früher vorgeschlagen, jedoch nie in Verbin dung mit den feueliteren Oberflächenschich ten. Die weiter unten beschriebene neue und sehr wertvolle Kombinationswirkung hatte man dabei weder im Auge, noch wurde sie zufällig erzielt.
31an hat. schon vorgeschlagen, den Druck beim Verpressen von Platten aus wässerigen Fasermassen zu variieren. Es wurde nämlich empfohlen, die Pressplatten nicht heiss aus der Presse zu nehmen,
sondern dieselben in der Presse mit oder ohne zusätzliche Kühl mittel abzukühlen und den Druck während der Kühlperiode kontinuierlich oder stufen weise zu erniedrigen. Dadurch wird der Ent stehung der sich infolge des dichten Gefüges von aus Faserbrei hergestellten Platten beim Öffnen der heissen Presse leicht bildenden Dampfblasen vorgebeugt. Natürlich besitzt ein dermassen hergestelltes Produkt keine Schichten ungleicher Verdichtung.
Bei einem andern Verfahren zur Herstel- hing von Platten aus einem nassen Faser- material und einem Bindemittel, welches einen guten Zusammenhalt selbst im heissen und noch nassen Zustand ergibt, wird die Masse zuerst unter hohem Druck zusammen gepresst, jedoch nur so lange, bis die Binde mittel der Oberflächenschichten erhärtet sind:
Daraufhin wird die Presse wieder ganz ge öffnet, um den eingeschlossenen Dampf aus diesem dichten Gefüge entweichen zu lassen. Dabei entspannt. sich die noch nieht erhärtete Innenschicht und kann sieh wieder aus dehnen. In einem neuen Pressstadium wird bei niedrigem Druck die Innenschicht abge bunden, um dort ein lockeres Gefüge zu er halten, und zwar so lange, bis der ganze Plat tenkörper 40<B>%</B> oder weniger Feuchtigkeit enthält.
Die Feuchtigkeitsbewegung erfolgt hier von innen nach aussen, das heisst nach jener Oberfläche, auf welcher ein Drahtnetz liegt, um die sich bildenden Dämpfe zwischen Drahtnetz und heisser Heizplatte entweichen zu lassen. Durch die höhere Feuchtigkeit bei jener Oberfläche tritt aber dort die ge wünschte Erhärtung nicht im gleichen Masse auf wie in der entgegengesetzten Ober flächenschicht. Um diese Ungleichheit mit ihren Nachteilen zu vermeiden, hat man vor geschlagen, die Heizplatte mit dem Drahtnetz höher zu beheizen. Es ist augenscheinlich, dass ein solches Vorgehen sich nicht für gross industrielle Produktionen eignet, bei welchen mit Pressen gearbeitet wird, welche eine Viel zahl von Etagen und Heizplatten besitzen.
Eine Heizplatte einer Mehretagenpresse muss gleichzeitig eine untere und eine obere Kunst holzplattenseite beheizen und kann unmöglich zweierlei Temperaturen aufweisen.
Die Anwendung der wirtschaftlich vor teilhaften Harnstoff-Formaldehydharze als Bindemittel ist beim zuletztbeschriebenen, be kannten Verfahren nicht möglich. Diese Bindemittel durchlaufen vor dem Abbinden ein sog. Gelstadium ; ein auch nur kurz zeitiges Entspannen der Platte würde eine Zerstörung oder zumindest eine bedeutende Schwächung des Leimverbandes zur Folge haben.
Zweifellos kann aus diesen Verfahren keine Lehre für das Verfahren nach der Er findung gezogen werden. Die geschilderten Verfahren der Pressdruckvariation würden auch in Verbindung mit dem bekannten Ver fahren der absichtlichen Feuchterlhaltung der Aussenschichten noch nicht die durch die Er findung erreichten Wirkungen zeitigen.
Der Erfinder erkannte, dass der Vorteil der Feuchtigkeitsdifferenz der verschiedenen Schichten überraschenderweise bedeutend aus geprägter auftritt und das Abführen des Dampfes von den Aussenschichten nach innen und von dort durch die poröse Masse hin durch ins Freie gefördert wird, wenn der an fängliche Pressdruek während des Verpressens nicht aufrechterhalten wird, sondern in einer bestimmten, dem Zustand der Kernsehieht angepassten Weise geändert wird. Damit ist ein weiterer wichtiger Schritt zur Platte mit den eingangs erwähnten, angestrebten Eigen- schaften zurückgelegt.
Dem neuen Verfahren liegen folgende Überlegungen zugrunde: Während des Verpressens einer Platte mit aussenliegenden Holzelementchen, deren Feuchtigkeitsgehalt höher ist als derjenige der innenliegenden Teilchen, bewirken Druck, Hitze und Feuchtigkeit zuerst eine hohe Ver dichtung der Aussenschichten. Die aus demn Inneren der Decklagespäne austretende Feuch tigkeit treibt dabei noch allfällig eingedrun genen Leim wieder an die Oberfläche der Holzteilchen und in die Fugen zwischen die sen Spänen. Gleichzeitig streichen die austre tenden Dämpfe über die verhältnismässig trockenen und unmittelbar unter den Deck schichten liegenden Kernschichtholzteilchen, welche einen Teil der von den Aussenschichten abgegebenen Feuchtigkeit absorbieren.
Der Dampf kondensiert dort teilweise, und durch das Freiwerden der Kondensationswärme be wirkt er eine rasche Aufheizung und Erwei chung dieser an sich thermisch schlecht lei tenden Holzmasse. Die absorbierten Wasser mengen werden anschliessend auch aus diesen Spänen wieder ausgetrieben und fördern in gleicher Weise allenfalls eingedrungenen Leim an die Oberfläche zurück. Erst nachdem je weils eine solche Zone genügend ausgetrock net ist, bindet. der Leim ab.
Die der Plattenmittelebene benachbarten Lagen der Kernschicht werden bei konstantem Pressdruek infolge der auf die Dampfabgabe der Kernschichtteilchen zurüekzuführenclen stärkeren Erweichung mehr verdichtet als die äussern Kernsehichtlagen. Das Produkt weist dann zu stark verdichtete und daher zu wenig poröse, innere Kernschichtlagen auf und ausserdem wird der Dampfabzug während des Verpressens in zunehmendem -:1#la.sse erschwert.
Das Bindemittel kann aber in der feuchten Umgebung gar nicht oder nar ungenügend aushärten.
Es ist nun gelungen, diese Nachteile zu beseitigen und sogar eine hohe Porosität der durch die Befeuchtung am stärksten aufge weichten Mittellage der Kernschicht dank dem weiter oben dargelegten Erfindungsgedanken zu sichern. Der zeitliche Verlauf des Press- druckes muss derart gewählt sein, dass durch die Verminderung dieses Druckes keine halb abgebundenen, das heisst sich im Gel stadium befindlichen Leimfugen vor der vollen Aushärtung gstört werden und da durch leiden.
Um eine möglichst einheitliche Dichte der Kernschicht zu erhalten, empfiehlt es sieh, den Druck mit zunehmender Erw ei- chung von immer tiefer liegenden Kernschicht zonen während der zweiten Pressperiode an dauernd zu senken. Ein gewisses Zusammen pressen der ursprünglich zu lockeren Kern- sehieht ist erforderlieh, jedoeh geschieht dies nun nicht auf einmal, sondern zur Haupt- saehe jeweils nur gerade in jener Zone, welche gerade erweicht und wo die Leimerhärtung noch nicht begonnen hat.
Mit den fortschrei tend von aussen nach der Kernmitte zu erfol genden Vorgängen, wie Erweichung, Dampf austritt, Austrocknen und Leimerhärtung, wird der Anteil der weniger nachgiebigen Masse immer grösser, der Anteil der druck weichenden Masse jedoch immer kleiner, so dass der spezifische Pressdruck immer gerin ger werden darf, ohne dass sich der zwischen den Berührungspunkten der Späne der Kern schicht auftretende spezifische Verleimunzs- druck praktisch ändert. Unter demn Ausdruck spezifischer Verleimungsdruck wird der auf 1 em2 bezogene Druck, der beim Pressen zwisehen zwei miteinander zu verleimenden Hlolzfläehen auftritt, verstanden.
Das Absenken des Druckes am Ende einer ersten Pressperiode bringt erst die eminenten Vorteile der Feuehtigkeitsdifferenz voll zur Geltung. Wenn das Absenken des Press- druckes immer erfolgt, bevor die weiter nach innen gelegene Sehieht zu weich wird, ist ein weiteres Verpressen und Abbinden praktisch ohne wesentliche Verdichtung der Kern schicht und ohne Schädigung des Leinm- verbandes möglich. Dabei werden die Aussen schichten etwa nicht weniger geut verdichtet wie bei Aufrechterhaltung eines grossen und konstanten Pressdruekes.
Das Erstaunliche am Verfahren ist, dass die günstige Wirkung der Feuehterhaltung der Oberflächensehiehten durch einen weiteren Verfahrenssehritt gestei- fiert wird, der für sieh allein ungeeignet ist, die Qualität des Produktes im angegebenen Sinne zu verbessern.
Der Unterschied der Feuchtigkeitsgehalte zwischen den für die Bildung der Innen- s s ehicht bestimmten Holzteilchen (im folgen- cden mit Kernspäne bezeichnet) und den für den Aufbau der dichteren Oberflächen schicht bzw. -schichten verwendeten Holz teilchen (im folgenden mit. Deckspäne be zeichnet) ist im allgemeinen ziemlich gross. Zweckmässigerweise beträgt der totale Feuch tigkeitsgehalt der Kernspäne 2 25 % (mit Vorteil wenigstens angenähert 17 %) und der jenige der Deckspäne 30-60 % (mit Vorteil wenigstens angenähert 45 %) des Gewichtes der Trockensubstanz der beleimten Holzteil eben.
Das Presssehema, das heisst der zeitliche Verlauf des Pressdruckes, muss, wie bereits an gedeutet, den jeweiligen Erfordernissen ange passt werden. Im allgemeinen wird ein konti nuierliches Absenken während der zweiten Pressperiode, das unter Umständen von einer am Ende der ersten Pressperiode vorgenom- inenen schnellen. Druckverminderung einge leitet sein kann, die besten Ergebnisse zeiti gen. Die Druekkurve kann entsprechend Spanmaterial, Bindemitteln usw. und auch in Anpassung an einen günstigen Ablauf der Vorgänge beim Steuern der Presse verschie denen Gesetzmässigkeiten angepasst sein. Bei spielsweise kann auch eine stufenweise Druck senkung gewisse Vorteile aufweisen.
Für das Verpressen von Krunstholzplatten eignen sich u-ährend der ersten Pressperiode besonders Drücke von 9-20 kg/cm2. Vielfach ist es nünstig, diesen Druck am Anfang der zweiten Pressperiode auf 0,5-6 k,/cm-' abzusenken. Die erste Pressperiode ist grundsätzlich be endigt, wenn nach denn Abbinden der Binde mittel der Deckspäne der Pressdruek auf einen kleineren Wert -ebracht wird.
Die zweite Pressperiode erstreckt sieh vom Ende der ersten Pressperiode weg bis zum völligen Er härten der Bindemittel der Kernspäne. Im allgemeinen werden die Platten noch während einer dritten Periode zwecks Austrocknung auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 10 /o in der Presse belassen. Der während der zwei ten Pressperiode erzeugte Druck kann über die Dauer der Troeknungszeit beibehalten oder nochmals reduziert werden, beispiels weise auf einen Restdruck von 0,1 bis 0,2 kg/em2.
Die Wirkung des erfinderischen Verfah rens lässt sich noch steigern, wenn die Gehalte an trockenen Bindemitteln, bezogen auf das Gewicht der ungeleimten, absolut trockenen Holzteilchen bei den Kernspänen kleiner ist als bei den Deckspänen. Dieser Wert wird bei den Kernspänen zweckmässigerweise kleiner als 10 % und bei den Deckspänen grösser als 10 % gewählt.
Diese Massnahme unterstützt das Bestreben, den Kern leicht und porös zu halten bei hoher Festigkeit und Härte der Deckschichten Des weiteren wird hier auch vorgeschlagen, auf die verschiedenartigen Späne auch ver schiedene Bindemittel aufzubringen, und zwar derart, dass das Bindemittel der Kernspäne bei den während der Verpressung erreichten Temperaturen zähflüssiger bleibt als das Bindemittel der Deckspäne. Es ist leicht ein zusehen, dass sich dadurch bei den Deck spänen ein besseres Fliessen und Verteilen der Bindemittel ergibt.
Schliesslich können, um ein zu schnelles Erhärten des Bindemittels der Aussenschich ten (auch Deekschisehten oder Oberflächen schichten genannt) zu verhindern, die Deck späne mit einem Bindemittel beleimt sein, das in der Hitze weniger schnell abbindet als das auf die Kernspäne aufgetragene Bindemittel.
Durch die Kombination dieser sich gegen seitig unterstützenden Merkmale entsteht nun eine Platte, welche gut geschlossene, kompakte und dennoch verhältnismässig dünne Deck schichten aufweist. Dies zeigt sich in einem deutlich höheren spez. Gewicht dieser Deck schichten (etwa 0,7-0,ä) im Vergleich zu demjenigen der porösen prasse der Innen schicht (etwa 0,5). Als Vorteile sind haupt sächlich zu nennen: Die harten, widerstands- fähigen Aussenschichten mit ihrer hohen Zug festigkeit bilden die Voraussetzung für eine hohe Biegefestigkeit bei kleinen Gesamt gehalt der Platte an Bindemitteln. Die kom pakten und geschlossenen Flächen sind sehr wichtig als Widerstand gegen äussere Ein- f1üsse, vor allem gegen die Feuchtigkeit.
Diese Faktoren zusammen, das heisst das er reichte statische Gefüge der Platte und die Widerstandsfähigkeit der Deckschichten, sind die Voraussetzung für das besonders gute Stehvermögen dieser Holzkonstruktion. Die Innenschicht ist infolge des geringen Press- druclkes, der während des Erweichens und Abbindens auf ihr gelastet hat, porös und iso liert daher auch gegen Schall und Wärme. Sehr wichtig ist jedoch, dass die Holzteilchen der Innenschicht keine schädlichen Verdich tungen aufweisen und dadurch auch bei ver hältnismässig geringem Bindemittelanteil im Wasser bzw. unter FeuchtigkeitseinflLzss wenig quellen.
Eine beispielsweise Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird nun an Hand der Zeichnung erläutert. Die Fig. 1a und 1b veranschaulichen ein Diagramm über den Verlauf des Pressdruckes, in Verbindung mit graphischen Darstellungen der Vorgänge in der Kernschicht.
Die Fig. 2 bezieht sich auf eine perspekti vische Darstellung eines Absehnittec einer nach dem Verfahren hergestellten Platte. Es sei angenommen, dass eine Platte grundsätzlich bekannten Aufbaues mit einer 3llittellage aus groben Kernspänen und zwei äussern Deckschichten aus flachen Holzhobel spänen hergestellt werden soll. Der grösste Teil der aus Abfallholz hergestellten Kern späne hat folgende Abmessungen: Länge: 5 bis 50 mm; Breite: 5-10 mm; Dicke: 1 bis 5 mm.
Für die Herstellung der Deckschichten finden dünne, flache Holzhobelspäne Verwen dung mit einer Oberfläche von ungefähr 0,5 bis 4 cm2.
Nach dem Wegsieben des Staubes werden die Späne beispielsweise mittels einer an sich bekannten, mit Leimwalzen ausgerüsteten Be- leimungsmaschine mit einem in der Hitze ab bindenden Harnstoffharz überzogen. Die Viskosität des auf die groben Spaltteilehen (Kernspäne) aufgetragenen Bindemittels be trägt bei 20 C rund 1800 cP (Centipoise) und diejenige des Bindemittels der Hobelspäne etwa 600 cP. Ausserdem werden die Deckspäne noch mit Wasser angefeuchtet. Die Kunst harzmischung enthält ein geeignetes Streck mittel, z. B.
Wickenmehl, Weizenmehl oder Roggenmehl, sowie Ammoniumchlorid als Härtebeschleuniger und Ammoniak als Puffer gemäss der weiter unten gegebenen Aufstel- lulng.
Die Wirkungsweise des Beschleunigers be ruht auf der Tatsache der Vereinigung der Ammoniumgruppe des Ammoniumchlorids mit dem in der Hitze freiwerdenden Form aldehyd des Kunstharzes. Dadurch entsteht freie Salzsäure, die als Katalysator für den Härtevorgang dient. Das als Puffer wirkende Ammoniak verlangsamt anderseits das Ab binden des Bindemittels. Man hat es somit in der Hand, den Aushärtevorgang den Wün schen anzupassen.
Die beleimten Hobelspäne enthalten die angegebenen Bestandteile im folgenden Ver- hältnis:
EMI0006.0006
Gewichtsteile
<tb> Hobelspäne <SEP> von <SEP> 0 <SEP> % <SEP> Feuchtigkeit <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 1000
<tb> Harnstoff-Formaldehyd-Festharz <SEP> von <SEP> 0 <SEP> % <SEP> Feuchtigkeit <SEP> 120
<tb> Wickenmehl <SEP> von <SEP> 0 <SEP> % <SEP> Feuchtigkeit <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 42,2
<tb> Ammoniumchlorid <SEP> von <SEP> 0 <SEP> % <SEP> Feuchtigkeit <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 1,6
<tb> Ammoniak <SEP> mit <SEP> spezifischem <SEP> Gewicht <SEP> = <SEP> 0,91 <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 6,0
<tb> Wasser <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> .
<SEP> 520 Die beleimten Holzspaltteilchen weisen nachstehende Zusammensetzung auf:
EMI0006.0007
Gewichtsteile
<tb> Holzspaltteilchen <SEP> von <SEP> 0 <SEP> % <SEP> Feuchtigkeit <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 1000
<tb> Harnstoff-Formaldehyd-Festharz <SEP> von <SEP> 0 <SEP> % <SEP> Feuchtigkeit <SEP> 50
<tb> Wickenmehl <SEP> von <SEP> 0 <SEP> %o <SEP> Feuchtigkeit <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 50
<tb> Ammoniumchlorid <SEP> von <SEP> 0 <SEP> % <SEP> Feuchtigkeit <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 0,87
<tb> Ammoniak <SEP> mit <SEP> spezifischem <SEP> Gewicht <SEP> = <SEP> 0,91 <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 1,64
<tb> WNasser <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> .
<SEP> 186 Bei den angegebenen Abmessungen der Holzteilchen und den vorgeschlagenen Binde mittelmengen beträgt der Anteil der pro m2 der Teilchenoberfläche aufgewendeten, trocke nen Bindemittel sowohl bei den Hobelspänen als auch bei den Holzspaltteilehen je unge fähr 5 g. Das Verhältnis von Oberfläche zu Gewichtseinheit ist bei den für die Bildung der Aussenschichten bestimmten Hobelspänen viel grösser als bei den Holzspaltteilchen. So mit ist auch dementsprechend der auf die Ge wichtseinheit bezogene Bindemittelgehalt recht unterschiedlich.
Der totale Feuchtigkeitsgehalt beträgt bei den Holzspaltteilehen 17 % und bei den Hobelspänen 45 % der Trockensubstanz, das heisst. der beleiniten. absolut trockenen Hol.z- teilehen.
Um nun eine Platte von 7.9 mm Dicke und 1 m2 Ausdehnung herzustellen, werden 260 g dieser beleimten und angefeuchteten Hobel späne und<B>10,050</B> g der beleimten Holzspalt teilchen benötigt. Die Hälfte der flachen Späne wird nun zuerst auf einem Pressbloeli gleichmässig ausgebreitet. Daraufhin werden alle Holzspaltteilchen darüber gestreut. Nach dem Aufstreuen der obern Decklage hat die ganze eingestreute Masse eine Dicke von etwa 80 mm. Das Ganze wird nun in eine Presse mit elektrisch- oder dampfbeheizten Platten gebracht.
Die Kurve I in Fig. 1a zeigt den zeitlichen Verlauf des spezifischen Pressdrurckes P. Der spezifische Druck steigt dabei innerhalb von 30 Sekunden auf etwa 17 kg/em2 (Punkt a). Dieser Druck wird bis zum Ende der ersten Pressperiode (Punkt b) während 21/2 Minuten konstant gehalten und dann während der zweiten Pressperiode (Punkt b bis Punkt c) längs einer geeigneten Kurve stetig auf einen Druck von 3 kg/cm2 abgesenkt, der bis gegen Ende (Punkt d) der im ganzen 25 Minuten dauernden Presszeit (0-Punkt bis Punkt e) aufrechterhalten wird.
Die angege benen Pressdrücke sind hier so gewählt, dass der Mittelwert des während der zweiten Press- periode in den Lehnfugen zwischen den Be rührungspunkten der Holzspaltteilehen auf tretenden, spezifischen Verleimungsdruckes mindestens angenähert gleich gross ist wie der Mittelwert des während der ersten Press- periode in den Leimfugen zwischen den Be rührungspunkten der Holzhobelspäne auftre tenden spezifischen Verleimungsdruckes.
Die drei Kurven II, III und IV v eran schaulichen das Fortschreiten gewisser physi kalischer Zustände von Holz und Bindemittel gegen die Plattenmitte, und zwar in Funktion der Zeit. Zum Vergleich ist links neben diesen Kurven ein Querschnitt durch die aus einer Kerbschicht 1 und zwei Deckschiehten 2 zu sammengesetzte Platte angedeutet. Dieser Querschnitt ist bereits auf die fertig ver- presste Platte bezogen. Der auf den End- querschnitt reduzierte Diekenmassstab lässt aber dennoch erkennen, wann die durch die Kurven II, III und IV dargestellten Zu stände eine bestimmte Schicht erreichen. Die Kurve II gibt den Beginn der Erweichung der Späne an.
Die Kurve gestattet festzustel len, wie die Trocknung des Holzes gegen die Plattenmitte fortschreitet. Jeder Punkt der Kurve zeigt, in welchem Zeitpunkt eine be stimmte Lage der Deckschichten oder der Kernschieht eine Temperatur von 102 C er reicht hat, bei welcher das Holz trocken ge nug ist, um die Einleitung des Abbinde vorganges der Bindemittel nicht mehr weiter zu verzögern. Schliesslich kann aus der Kurve IV herausgelesen werden, wie sieh das Gel stadium der Bindemittel in zeitlicher Abhän gigkeit gegen die Plattenmitte verschiebt. Die Kurven II, III und IV liegen so, dass die Zeitachsen der Fig. 1a und 1D parallel sind. Dies gestattet beispielsweise, bequem festzu stellen, dass die Pressdruckkurve I der Er- weiclhungskurve II um 2 Minuten nacheilt.
(Beginn der zweiten Pressperiode 2 Minuten nach dem Erweiclhungsbeginn der äussersten Lagen der Kernschicht; Ende der zweiten Pressperiode 2 Minuten nach dem Erwei chungsbeginn der Kernmittellage; im Dia gramm mit x und y angedeutet.) Die Temperatur der Kernschicht hat am Ende der ersten Pressperiode ihren Höchst wert noch lange nicht erreicht. Während der ersten Pressperiode wird die überschüssige Feuchtigkeit der Aussenschichten grösstenteils in Dampf umgesetzt, der dank der porösen Struktur der Innensehicht in dieselbe entwei- ehen kann und später wieder daraus austritt.
Der Dampf bewirkt während der ersten Press- periode noch kein nennenswertes Aufweichen der Holzspaltteilchen. Er hat sogar den Vor teil, dass diese Holzelein.entchen etwas besser aneinandergleiten, so dass der Kontakt zwi schen den Teilchen der Mittelschicht etwas inniger gestaltet wird, ohne dass jedoch die Zwischenräume zwischen den Holzspaltteil- ehen verschlossen werden. Der hohe Druck ist.
also im wesentlichen ohne Einfluss auf die Struktur der Kernschicht; er bewirkt dagegen eine ausserordentlich hohe Verdichtung der Aussenschichten. Die besonders gegen Ende der ersten Pressminute sehr intensive Dampf bewegung verursacht auch einen gewissen Transport von Bindemitteln gegen die Plat tenmitte und sichert auf diese Weise ein gutes Zusammenhaften der unterschiedlic#.li aufgebauten Schichten.
Na.chdeni das Bindemittel der Decklagen erhärtet ist, kann mit der zweiten Press- periode begonnen werden. Der Druck wird nun entsprechend der, beiden sich nach innen verschiebenden Erweichungszonen herabge setzt (Kurvenstück b-c). Den Erweichungs zonen, deren zeitabhängige Lage die Kurve II zeigt, folgen die Trockenzonen (Kurve III). In diesen sich ebenfalls gegen die Kernmitte verschiebenden Zonen sind die Holzteilchen trocken genug für den Beginn des Abbindens der Bindemittel, die durch die Wärmne vor übergehend dünnflüsisger geworden sind. Be vor die Bindemittel vollständig abbinden, durchlaufen sie das Gelstadium (Kurve IV). Kurz darauf erhärten die Bindemittel und die Holzteilchen werden endgültig in der ein genommenen Lage fixiert.
Die Viskosität des Bindemittels der Aussenschichten ist von 600 eP (Centipoise) bei Zimmertemperatur bis auf etwa 100 eP abgesunken und dann rapid angestiegen. Die entsprechenden Werte für das Bindemittel der Kernschicht liegen entsprechend höher, und zwar bei 1800 cP und 200 cP. Der Anstieg der Viskosität beim Abbinden ist beim Bindemittel der Aussen schichten infolge des grossen Gehaltes an den Härtevorgang bremsendem Ammoniak weniger steil als beim Bindemittel der Kernschicht. Man will dadurch ein allzuschnelles Aushärten und damit ein unvollkommenes Verteilen des Bindemittels der Hobelspäne infolge des schnellen Temperaturanstieges vermeiden.
Der Verlauf der Presskurve während der zweiten Periode trägt der Zunahme der gegen die Plattenmittelebene gerichteten Dampf strömung Rechnung. Infolge des gegen Ende der zweiten Periode bedeutend kleineren Druckes wird eine den Dampfaustritt verun möglichende Verdichtung der innersten Lage umgangen. Die im beschriebenen Verfahren zwischen dem Pressdruck und der fortschrei tenden Erweichung der Holzteilchen geschaf fene Beziehung ist derart, dass die Pressdruck- kurve der Erweichungskurve gewissermassen um eine bestimmte Zeitspanne nacheilt.
Diese Zeitspanne ist nun genügend klein, um eine übermässige Verdichtung der Holzspaltteil- chen und ein Schliessen der Zwischenräumte zwischen denselben auszuschliessen. Druck und/oder Temperatur könnten wäh rend der dritten Pressperiode, die für das weitere Absenken des Feuchtigkeitsgehaltes auf das gewünschte Mass dient, vermindert werden. Es sei jedoch hier angenommen, dass die Temperatur der Heizplatten und der Druck von 3 kg/em2 weiterhin bis zum Punkt cl aufrechterhalten werden. Ein weiteres Zu sammenpressen der Platte findet jedoch wäh rend der dritten Periode nicht mehr statt. Die Platte kann nach etwa 25 Minuten aus der Presse genommen und abgekühlt werden.
Die nach der beschriebenen beispielsweisen Ausführungsform des Verfahrens hergestellte Platte (Fig. 2) besitzt. eine leichte. Mittellage 1 aus groben Holzspaltteilehen 3, zwischen welchen mit. nacktem Auge sichtbare Zwi schenräume 4 verbleiben, die das Entweichen des Dampfes ermöglicht haben und nach der Fertigstellung gute Isoliereigenschaften ver bürgen. Die Deckschichten 2 sind nur etwa 1,2 min dick und bestehen aus den beschrie benem Holzhobelspänen, die der Oberfläche ein mosaikartiges Aussehen geben.
Gegenüber bekannten Platten grundsätzlich gleichen Aufbaues liegt der Vorteil in der höheren Verpressung der Aussensehiehten 2 bei gleich zeitiger ahring des porösen Kernes. Da die Zugfestigkeit der Aussenschichten im wesent lichen für die Biegefestigkeit der Platte mass gebend ist, jverden mit der neuen Platte noch günstigere Festigkeitswerte erreicht. Wichtig ist auch die dank der grösseren Härte erziel ten, besseren Oberflächenqualitäten hinsicht- lieh Wasserbeständigkeit, Verschleissfestigkeit, Glätte usw.
Das Verfahren ist selbstverständlich nicht auf die Herstellung der soeben beschriebenen Platte beschränkt. Mit dem neuen Verfahren lassen sich auch die Oberflächen- und Festig keitseigenschaften von Platten aus nur einer Holzspansorte verbessern, obgleich dann die Urrtersehiede in der Struktur der Aussen- und Innenschichten weniger ausgeprägt sind als beim erläuterten Beispiel.
An Stelle von Harnstoffkunstharz eignen sich auch sehr gut andere härtbare Kunst harze, wie z. B. Phenol-Formaldehydharze, Kaseinleime, Melaminharze usw. Natürlich wird man Presstemperatur, Drücke, Katalysa toren und Puffer, Feuchtigkeitsgehalte, Füll- s s toffe und dergleichen den jeweiligen Ge gebenheiten, das heisst den Bindemitteln und gewählten Spansorten anpassen, damit das Verhältnis zwischen Festigkeit, Oberflächen eigenschaften und Gewicht der Platte ein Optimum wird. Das Wesentliche liegt in der absichtlichen Feuchterhaltung dem für die Aussenschicht (bzw.
Aussenschichten) be stimmten Späne und ferner in der Herab setzung des Pressdruckes gemäss einer be stimmten Abhängigkeit an die fortschreitende Erweichung der Kernschicht, um einerseits eine für den Abzug der Dämpfe ausreichende Porosität der Kernschicht und dadurch eine genügende Aushärtung des Bindemittels bei gleichzeitiger hoher Verpressung der Deck schichten und anderseits eine über die ganze Dicke der Kernsehieht gleichbleibende Dichte zu erlangen.