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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
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Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Wege
bekannt, Holzwerkstoffplatten, typischerweise in Form von Spanplatten,
HDF-, OSB- oder MDF-Platten, mit auf Kunstharzbasis hergestellten Beschichtungen
zu versehen, um so, etwa für
Möbel, Laminatfußböden, industrielle
Zwecke oder dergleichen Anwendungsfälle, einen mit einer kratzfesten und/oder
dekorativen Oberfläche
versehenen Holzwerkstoff zu erhalten.
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Im Stand der Technik ist es dabei
mittlerweile üblich,
Holzwerkstoffplatten kontinuierlich herzustellen und zu diesem Zweck
sogenannte Doppelbandpressen, wie sie etwa aus der
DE 39 04 982 C1 bekannt
sind und als gattungsbildend herangezogen werden, einzusetzen.
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Dabei wird dann eine durch eine solche
Doppelbandpresse kontinuierlich erzeugte Spanplatte nach dem Austreten
aus der Doppelbandpresse abgelängt
und abgekühlt.
Nach einer Zwischenlagerung werden dann die abgekühlten Platten
zu Kalibrierungszwecken sowie zum Entfernen der sogenannten Presshaut,
ein Ergebnis des zum Verbinden der Holzwerkstoffpartikel verwendeten
Bindemittels, typischerweise ein Harnstoffharz, geschliffen, damit in
einem nachfolgenden Schritt ein Beschichten oder Lackieren der Holzwerkstoffplatte
erfolgen kann.
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Zu diesem Zweck werden die Holzwerkstoffplatten
mit mit Melaminharz getränkten
Dekorpapierblättern
belegt und verpresst; um eine Struktur der so entstehenden Oberfläche auszubilden,
können
austauschbare Pressbleche in den Pres sen montiert sein. Hierbei
werden sogenannte Einetagenpressen verwendet, es handelt sich um
ein taktgebundenes Verfahren beim Aufbringen der Beschichtung.
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Alternativ ist es möglich, die
wie vorstehend beschrieben hergestellten Holzwerkstoffplatten mit mit
Melaminharz gebundenen Dekorpapieren von einer Rolle zu belegen
und zu verpressen, in der Art eines kontinuierlichen Verfahrens
und mit Hilfe von isobaren Doppelbandpressen; isochor werden für das Herstellen
der zugrundeliegenden Holzwerkstoffplatten verwendet. Typischerweise
werden nach dem Verpressen des Dekorpapiers die einzelnen Platten leicht
gegeneinander verkantet, so dass das Papier reißt. Zur Strukturgebung können dann
wiederum entweder strukturierte Stahlbänder oder sogenannte Strukturpapiere,
welche zusätzlich
durch die Presse gefahren und anschließend wieder aufgewickelt werden,
eingesetzt werden. Zwar ist dieses kontinuierliche Verfahren weniger
flexibel im Hinblick auf Dekor- und Strukturwechsel als das taktgebundene
Verfahren, ist jedoch bislang vor allem für Beschichtung von Großserien
effizient und wird vorteilhaft eingesetzt.
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Allerdings weisen diese bekannten
Vorgehensweisen zahlreiche technische Nachteile bzw. Verbesserungspotentiale
auf: Zum einen ist das eingangs beschriebene, zweistufige Verfahren
(Herstellen der Einzelplatten, danach Beschichten der Einzelplatten
durch ein taktgebundenes oder kontinuierliches Verfahren) thermisch
bzw. energetisch wenig effizient, da vor dem Beschichten die Holzwerkstoffplatten
abgekühlt
werden müssen,
während
des Beschichtens dann wiederum aufgeheizt werden. Darüber hinaus
ist das vor dem Beschichten erforderliche Abschleifen der Oberfläche (vor
allem mit dem Zweck der Beseitigung der Presshaut) energetisch aufwendig
und verursacht hinsichtlich des Schleifstaubs zusätzliche
Entsorgungsprobleme. Schließlich
führt noch
die bekannte Beschichtung, sowohl taktgebundene in Einetagenpressen,
als auch kontinuierlich in Doppelbandpressen, zu einer Oberflächentemperatur
der austretenden beschichteten Platten in der Größenordnung von ca. 100°C, mit der
Wirkung, dass die Melaminharzoberfläche nachfließt und eine dünne Oberflächenhaut
erzeugt. Dies beeinträchtigt wiederum
die Oberflächenqualität, dergestalt,
dass sogenannte Hochglanzoberflächen
der beschichteten Holzwerkstoffe so nicht herstellbar sind.
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Hinzu kommt das generelle Problem,
dass Anlagen zum Durchführen
der vorbeschriebenen Herstellungs- und Beschichtungsprozesse nach
dem Stand der Technik vergleichsweise lange Prozess- bzw. Durchlaufzeiten
aufweisen, zusätzlich
beträchtliche
Investitionen in die Anlageninfrastruktur aufgrund der Vielzahl
der notwendigen Aggregate notwendig ist, und eine entsprechend große Stellfläche, wiederum
verbunden mit zusätzlichem
Aufwand in einem kostenmäßig empfindlichen
Markt für
Großserientechnik
hergestellte beschichtete Holzwerkstoffe, erfordert.
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Der Versuch, die Fertigungsschritte
des Herstellens der Holzwerkstoffplatte sowie der Beschichtung derselben
durch einen Harzfilm oder eine Harzfolie in einen gemeinsamen Fertigungsprozess
zu integrieren, ist bislang an der Problematik gescheitert, die
sich nach Versuchen der Anmelderin insbesondere dadurch gestellt
hat, dass ein Beschichten einer noch nicht auf eine Maximaltemperatur
abgekühlten Holzwerkstoffplatte
unmittelbar nach dem Herstellen derselben unweigerlich zu gravierenden
Fertigungs- und Qualitätsproblemen,
von Blasenbildung bis hin zu einer Zerstörung der Schichtanordnung,
führt, wenn
die Beschichtung auf die gepresste Holzwerkstoffplatte aufgebracht
wird, ohne dass diese hinreichend abgekühlt (und ausgedünstet) ist.
Zwar gab es Versuche, die Beschichtung unter Druck und gleichzeitiger
Kühlung
zum Ende des Pressprozesses hin zu kühlen, um so zu verhindern,
dass die beschichteten Platten, bei denen Feuchtigkeit in Form von Dampf
nicht über
die Oberfläche
entweichen kann, nach dem Öffnen
der Presse platzen. Allerdings ist dieses Verfahren beschränkt auf
taktweise betriebene Pressen, welche nicht nur hinsichtlich Durch- laufzeit und Prozessökonomie
wenig zeitgemäß sind, sondern
auch den gravierenden energetischen Nachteil aufweisen, dass die
Presse zum Ende jedes Zyklus drastisch heruntergekühlt werden
muss, um dann in einem nachfolgenden Presszyklus wiederum auf die
notwendige Pressentemperatur (typischerweise oberhalb 200°C) aufgeheizt
zu werden. Entsprechend hat sich diese Vorgehensweise nicht durchgesetzt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es daher, eine gattungsbildende Vorrichtung mit nachgeschalteter
kontinuierlicher oder taktgebundener Beschichtungsanlage dahingehend
weiterzuentwickeln, dass die Vorrichtung sowohl im Hinblick auf Prozesszeit
und Verarbeitungskapazität
optimiert ist, als auch hinsichtlich des benötigten Anlagen- bzw. Aggregataufwands,
der notwendigen Stellfläche,
entstehenden Prozessabfalls sowie in thermischer Hinsicht gegenüber dem
Stand der Technik verbessert ist. Ferner ist ein verbessertes Verfahren
zum Herstellen einer mit einem Film- oder Folienmaterial beschichteten
Holzwerkstoffplatte zu schaffen.
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Die Aufgabe wird durch die Vorrichtung
mit dem Merkmalen des Hauptanspruchs sowie das Verfahren mit dem
Merkmal des unabhängigen
Patentanspruchs 8 gelöst;
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise integriert
die Vorrichtung gemäß Hauptanspruch
die traditionell aufeinanderfolgenden Schritte des Herstellens der
Holzwerkstoffplatte sowie des Beschichtens derselben mit dem Film-
oder Folienmaterial in einen gemeinsamen Prozess, wobei die erfindungsgemäß vorgesehene
Pressvorrichtung zu diesem Zweck die Mittel zum Zuführen des
Film- oder Folienmaterials in den Pressvorgang für den Plattenkuchen selbst
aufweist. Um die oben beschriebenen Probleme zu überwinden, hat es sich zudem
als notwendig herausgestellt, in der Pressvorrichtung selbst dann
eine Niedrigtemperatur- bzw. Kühlzone
vorzusehen (bevorzugt ausgangsseitig), wobei hier, nach wie vor unter
Druckeinwirkung, ein Abkühlen
der beschichteten Platte auf eine Temperatur erfolgt, die die nachteiligen
Auswirkungen auf Oberflächengüte bzw.
die Gesamtanordnung durch austretende Gase bzw. Wasserdampf nicht
entstehen läßt.
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Gleichzeitig ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung
den kontinuierlichen Betrieb, also insbesondere ineffiziente Einzelplatten
müssen
nicht gefertigt werden, ebenso wenig wie es zu nachteiligen Konsequenzen
für die
thermische Effizienz durch ein permanentes Aufheizen und Kühlen kommt.
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Vielmehr ermöglicht es die vorliegende Erfindung
bei entsprechend tiefer Kühlung
in der Kühlzone
sogar, dass die aus der Presse heraustretenden Platten eine derart
niedrige Temperatur aufweisen, dass ein für die Oberflächenqualität nachteiliges Nachfließen der
Melaminharzoberfläche
(Hautbildung) nicht stattfindet, mithin ist also das Herstellen von
Hochglanzoberflächen
auf einfache Weise möglich.
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Als „Film- oder Folienmaterial" im Rahmen der vorliegenden
Erfindung soll dabei all dasjenige (insbesondere harzhaltige bzw.
unter Verwendung eines Harzes hergestellte) Beschichtungsmaterial
für Holzwerkstoffplatten
verstanden werden, welches zur Herstellung von belastbaren, kratzfesten
Oberflächen
oder anderen beabsichtigten Oberflächengüten dient: In der Nomenklatur
der vorliegenden Anmeldung werden dabei derartige Beschichtungsmaterialien
in sogenannte Filme und Folien unterteilt, wobei Filme (typischerweise
mit Melaminharz oder anderen aminoplastischen Harzen imprägnierte
Dekorpapiere) beim Beschichtungsvorgang unter Druck und Wärmeeinwirkung
aktiviert werden und wobei das in den Filmen vorhandene, eigene
Harz sich mit den Bestandteilen des Holzwerkstoffs, bevorzugt dessen Bindemittel,
verbindet. Dagegen weisen Folien bereits eine fertige Oberfläche auf,
so dass hier prinzipiell keine Wärmebehandlung
zur Ausbildung der Oberfläche
notwendig wäre.
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Folien benötigen ein externes Bindemittel
für das
Verbinden mit der Holzwerkstoffplatte, entweder durch das Bindemittel
(Harz) der Holzwerkstoffplatte (bevorzugter Anwendungsfall), oder
aber durch Zugabe eines Leims oder dergleichen. Prinzipiell sind all
diese Varianten von Beschichtungsmaterialien als Film- oder Folienmaterial
im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendbar.
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Gemäß einer besonders bevorzugten
Realisierungsform der Erfindung ist die Pressvorrichtung als sogenannte
Doppelbandpresse ausgebildet, wie sie in allgemeiner Form beispielsweise
von der Fa. Metso/Valmet hergestellt wird und hier eine in mehrere
Abschnitte gemäß der Heiz-
sowie der Kühlzone geteilte
Pressstrecke aufweist. Eine solche Pressvorrichtung kann thermisch
sehr effizient realisiert werden und eignet sich in besonders günstiger
Weise für das
Integrieren der Schritte der Plattenherstellung mit der Beschichtung
auf kontinuierliche, nicht taktgebundene Weise.
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Dabei ist es besonders bevorzugt,
auch das Film- oder Folienmaterial kontinuierlich und weiter bevorzugt
als Rollenmaterial zuzuführen,
so dass, mittels eines in einem Pressaggregat integriert realisierten
Ablaufes, eine vollständig
kontinuierliche Fertigung dekorativ beschichteter Holzwerkstoffplatten möglich ist.
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Gemäß einer weiteren, bevorzugten
Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist es insbesondere auch möglich, die
erfindungsgemäße Beschichtung zusammen
mit (Endlos-)Trennpapieren zu verwenden, welche, zusammen mit dem
Film- oder Folienmaterial, durch die zugeordneten Zuführungsmittel
in die Pressvorrichtung eingebracht werden, dort, durch ihre jeweils
geeignet vorgegebene Oberflächenstrukturierung,
die äußere Oberfläche des
Film- oder Folienmaterials geeignet ausbilden, und dann, nach dem Austreten
der gepressten beschichteten Anordnung aus der Pressvorrichtung,
abgezogen und aufgewickelt werden. Modernes Trennpapier, wie es
etwa durch elektronenstrahlgehärteten
Lack auf einem Basispapier nach einem Verfahren der Fa. WKP erzeugt wird,
ist besonders geeignet, den in der erfindungsgemäßen Pressvorrichtung herrschenden
hohen Druck beschädigungslos
zu überstehen
und vielfach wiederverwendet zu werden.
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Während
es, wie dargelegt, im Rahmen der Erfindung besonders darauf ankommt,
die ausgangsseitig in der Pressvorrichtung gebildete Kühlzone so zu
realisieren, dass durch austretenden Wasserdampf oder dergleichen
bewirkte Materialfehler nicht auftreten, ist es prinzipiell und
im Rahmen einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung möglich, die durch
die Kühlzone
zu realisierende Oberflächentemperatur
der austretenden beschichteten Platte so einzustellen, dass die
gewünschten
Oberflächeneigenschaften,
etwa auch Hochglanz, durch ein Verhindern des Nachfließens eingestellt
werden.
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Typischerweise werden dann der erfindungsgemäßen Pressvorrichtung
Aggregate zum Trennen und Abstapeln des kontinuierlichen Holzplattenwerkstoffs
nachgeschaltet, so dass das erfindungsgemäße Prozessergebnis dann logistisch
weiterbehandelt werden kann.
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Um eine besonders vorteilhafte Beschichtungsgüte des Prozessergebnisses
zu erhalten, ist es sinnvoll, die beteiligten Harze für das Film-
oder Folienmaterial einerseits, und den Plattenkuchen (dort das
Bindemittel) andererseits aufeinander abzustimmen. Insbesondere
ist es günstig,
die jeweiligen Gelierzeiten, etwa durch geeignete Dosierung der
Härter
in die jeweiligen Harzmischungen, so aufeinander abzustimmen, dass
ein Aushärten
des Harzes des Film- oder Folienmaterials erst dann stattfindet,
wenn ein unterliegender Oberflächenbereich
der eigentlichen Holzwerkstoffplatte (zumindest randseitig) ebenfalls
ausgehärtet
ist. Eine derartige Abstimmung der Reaktionszeiten führt dann
zu einer optimalen Verbindung der Holzwerkstoffplatte mit dem aufliegenden
Beschichtungsmaterial und mithin zu dauerhaften, qualitativ hochwertigen
und belastbaren Oberflächen.
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Im Ergebnis ermöglicht es die vorliegende Erfindung
daher, gegenüber
bekannten Ansätzen aus
dem Stand der Technik nicht nur beträchtliche Energieersparnisse
zu realisieren, auch wird ein aufwendiger und abfallträchtiger
Bearbeitungsschritt, wie er bislang notwendig war, vermieden, da
nämlich das
Abschleifen der Holzwerkstoffplatte mit dem Zweck der Beseitigung
der Presshaut vor dem Beschichten entfällt. Als weitere Vorteile ergeben
sich die schnellere Durchlaufzeit, drastisch gesenkte Anlagenkosten
(der Gesamtprozess findet nur noch in einer Pressvorrichtung statt),
verbunden mit entsprechend niedrigeren Raumkosten (da wesentlich
geringerer Platzbedarf), und zudem wird, wie vorstehend erläutert, das
Ausdünsten
von nicht reagierten Bindemittelresten wirksam verringert, so dass
zugehörige Absauganlagen
und Reinigungssysteme ebenfalls weniger aufwendig sind.
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In der Praxis wird davon auszugehen
sein, dass sich der Platzbedarf für eine erfindungsgemäße Anlage
auf die Hälfte
bis ein Drittel der konventionellen, aktuell realisierten Anlagen
für das
Herstellen sowie das Beschichten von Holzwerkstoffplatten sinkt. Verbunden
mit den entsprechenden Ersparnissen im Hinblick auf Energie- und
Investitionskosten sollte dies zu beträchtlichen wirtschaftlichen
Vorteilen führen,
die das unmittelbare Ergebnis der vorliegenden erfindungsgemäßen Vorrichtung
bzw. des zugehörigen
Verfahrens sind.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Eigenschaften
der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
eines bevorzugten Ausführungsbeispieles
sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in
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1:
eine seitliche Schemaansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung
einer Holzwerkstoffplatte und zur Beschichtung derselben mit einem
Film- oder Folienmaterial nach einer ersten, bevorzugten Ausführungsform.
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Einer in 1 schematisch gezeigten Doppelbandpresse 10,
wie sie prinzipiell einer von der Fa. Valmet, Pfungstadt, hergestellten
Realisierungsform entspricht, wobei die Doppelbandpresse 10 einen
in Herstellungs- bzw Förderrichtung
vorderen Heizabschnitt 12 sowie einen darauf folgenden
Kühlabschnitt 14 aufweist,
ist, schematisch gezeigt, ein Aggregat 20 zum Zuführen eines
melaminharzhaltigen Dekorfilms in die Doppelbandpresse 10 beidseits des
schematisch dargestellten und ansonsten bekannten Plattenkuchens 18 vorgeschaltet.
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Typischerweise beträgt die Gesamtlänge der Doppelbandpresse 10 über den
Heizabschnitt 12 und den Kühlabschnitt 14 entlang
der Prozessrichtung etwa 24 m bis 50 m. Der eingangs zugeführte Plattenkuchen
wird im Einlassbereich in die Presse dabei mit einem Pressendruck
von ca. 40 bar bis 50 bar beaufschlagt (Breite einer typischen Platte
ca. 3 m quer zur Prozessrichtung), wobei eine Prozesstemperatur im
Bereich des Heizabschnitts 12 durch geeignete Heizung eines
durch die Presselemente der Doppelbandpresse 12 fließenden Thermoöls auf ca.
220°C bis
240°C eingestellt
wird, während
in dem sich anschließenden
Kühlabschnitt 14 (idealerweise
wird dieser durch einen thermisch getrennten Kreislauf betrieben)
die auf der Oberfläche
des gepressten Plattenkuchens bzw. die Dekorfolie wirksame Prozesstemperatur
zwischen etwa 70°C
und 80°C
einstellt. Bei typischen Aushärte zeiten
von ca. 5 sec/mm Plattenstärke
ermöglicht
dann solch eine exemplarische Anordnung kontinuierliche Prozessgeschwindigkeiten
zwischen etwa 200 mm und etwa 800 mm bis hin zu ca. 1.000 mm pro
Sekunde produzierte beschichtete Holzwerkstoffplatte.
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Wie eingangs beschrieben, ist es
dabei bevorzugt, die Reaktionszeiten der Harze für den Beschichtungsfilm bzw.
das Bindemittel des Plattenkuchens aufeinander abzustimmen.
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Wie in der 1 zusätzlich
gezeigt ist, wird für
das Strukturieren der Oberfläche
des aufgebrachten Melaminharzfilms ein Trennpapier verwendet, abgewickelt
von einer Zuführeinheit 16,
und anderenends, nach erfolgtem Aushärten der Beschichtungsoberfläche, wiederum
aufgewickelt (und zur Weiterverwendung bereitgestellt) von einer
Aufwickeleinheit 22; beide Aggregate sind wiederum beidseits
der beschichteten Holzwerkstoffplatte vorgesehen.
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Zur praktischen Realisierung innerhalb
einer Produktionsumgebung ist es typischerweise sinnvoll und vorgesehen,
der Anlage zwischen dem schematisch gezeigten Vorratsbehälter 24 und
der Einlassseite der Doppelhandpresse noch eine Vor- bzw. Kaltpresse
(nicht gezeigt) vorzuschalten, etwa mit dem Zweck, die Überhöhung des
eintretenden Plattenkuchens 18 (lediglich schematisch und
nicht den tatsächlichen
Verhältnissen
entsprechend ist dieser in der 1 mit
parallelen Linien gezeichnet) vor dem Eintreten in die Doppelhandpresse 10 zu
reduzieren. Entsprechend kann ausgangsseitig der Presse 10 eine
geeignete Trenneinheit zugeordnet werden, welche die strangförmige Holzwerkstoffplatte
in beliebige (handelsübliche)
Großformate
trennt, gefolgt von einer geeigneten Einheit für das Abstapeln bzw. weitere
Fördern
der getrennten Plattenendprodukte.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht
auf die dargestellte Ausführungsform
beschränkt.
Vielmehr ist es möglich
und von der Erfindung mitumfasst, die erfindungsgemäße Holzwerkstoffplatte
ein- oder beidseitig mit verschiedenen Film- oder Folienmaterialien zu beschichten,
die Oberfläche
durch ein Trennpapier (durch andere Strukturmittel oder gar nicht) geeignet
zu strukturieren, oder eine andere konkrete Realisierung der Pressvorrichtung
mit der Mehrzahl von Zonen, eingeschlossen einer bevorzugt ausgangsseitigen
Kühlzone,
zu realisieren.