DE1050991B

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Publication number: DE1050991B
Application number: DENDAT1050991D
Authority: DE
Publication date: 1959-02-19

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von aus Holzteilchen und Bindemitteln aufgebauten Kunstholzplatten mit mindestens einer Oberflächenschicht, die härter ist und ein dichteres Gefüge aufweist als die Innenschicht.

In den Anfängen der Kunstholzplattenindustrie begnügte man sich damit, die mit Bindemitteln versehenen Holzteilchen, wie Späne, Stäbchen, Abfallschnitzel u. dgl., möglichst gleichmäßig aufzuschütten und mit oder ohne Hitze zu verpressen. Die daraus resultierenden Platten waren, sofern sie höheren Anforderungen an die Biegefestigkeit 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 Festigkeitswerten begnügen. Ferner hatten Solche Platten ein großes spezifisches Gewicht, da zwischen den Sägespänen nach dem Verpressen praktisch keine Zwischenräume mehr verbleiben. Dagegen ist die Oberfläche einer aus groben und langen Holzstäbchen aufgebauten, biegesteifen Platte rauh und unschön. Die Erfordernisse hinsichtlich Innen- und Außenlagen stehen sich also feindlich gegenüber. Man begnügte sich daher zunächst mit der Erkenntnis, daß die Erzeugung einer Platte mit gewissen Eigenschaften ausgeschlossen sei und fabrizierte während langer Zeit Platten aus verhältnismäßig groben Holzteilchen, die dann nach dem Preßvorgang oder gleichzeitig während des Verpressens mit Furnierschichten od. dgl. überzogen wurden, um die poröse Oberfläche zu verdecken.

Ein großer Fortschritt stellte die sogenannte Mehrschichtenplatte dar. Bei dieser besteht wenigstens eine Oberfläche aus feineren Teilchen, die mit den Teilchen der anderen Schicht, normalerweise der Innenschicht, gleichzeitig verpreßt 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 Mittel für die Verbesserung der Qualität der Plattenoberfläche bei gleichzeitiger Lockerhaltung des Kernes ist seit mehreren Jahren bekannt. Es handelt sich hier um die absichtliche Feuchterhaltung der Außenschichten vor dem Verpressen. 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. Durch die hierbei erzielte größere Verdichtung der Außenschichten wird auch den durch-

Verfahren, zur Herstellung

von aus Holzteilchen und Bindemitteln

aufgebauten Kunstholzplatten

Anmelder:
Fred Fahrni, Zürich (Schweiz)

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Bibrach, Patentanwalt,
Göttingen, Groner Str. 35

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 13. Mai 1953

Fred Fahrni, Zürich (Schweiz),
ist als Erfinder genannt worden

gehend aus dem gleichen Spanmaterial bestehenden Platten der Charakter einer Mehrschichtenplatte verliehen. Die für die Biegefestigkeit und das Aussehen der Platte maßgebenden Deckschichten weisen ein dichtes Gefüge auf, während die inneren Plattenpartien dank des verhältnismäßig lockeren Gefüges für ein kleines Gewicht und gute akustische und thermische Isoliereigenschaften verantwortlich sind.

Besonders durch Vereinigung des Verfahrensmerkmals der vor dem Preßvorgang feuchter gehaltenen Außenschichten mit einer Auswahl von verschiedenartigen Holzteilchen für die verschiedenen Schichten gelang es schon weitgehend, die erwünschten Eigenschaften, die sich früher gegenseitig auszuschließen schienen, in einer Platte zu vereinigen.

Beim Verfahren nach der Erfindung wird zwecks Erzielung eines dichteren Gefüges mindestens einer Oberflächenschicht von dem bekannten Merkmal der Feuchtigkeitsdifferenz vor dem Verpressen ebenfalls Gebrauch gemacht. Die Erfindung bezweckt eine weitere Steigerung der Güte des Produktes, hauptsächlich eine noch stärkere Hervorhebung der Gefügeunterschiede von Kernschicht und Oberflächenschichten, und zwar sowohl bei Platten aus durchgehend gleichem Material als auch bei Mehrschichtenplatten. Dies wird erfindungsgemäß beim neuen Verfahren dadurch erreicht, daß die Holzteilchen für die Bildung der dichteren Oberflächenschicht (bzw. Oberflächenschichten) vor dem Verpressen in bekannter Weise feuchter gehalten werden als die für die Bildung der Innenschicht bestimmten Holzteilchen und daß der Preß-

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druck am Ende einer. ersten Preßperiode, während welcher die Innenschicht noch nicht ihre Höchsttemperatur erreicht hat, erniedrigt wird, worauf die Platten während einer zweiten Preßperiode mit kleinejxmJDmck weiterverpreßt werden. Das Herabsetzen des Preßdruckes, das fortlaufend oder stufenweise erfolgen kann, verhindert eine zu starke Komprimierung der durch die langsam ins Innere des Preßlings dringenden Hitze, und Feuchtigkeit aufgeweichten Holzmassen der Innenschicht. Die dem neuen Verfahren zugrunde liegenden Überlegungen werden weiter unten dargelegt.

Ein Ändern des Preßdrucks wurde schon früher vorgeschlagen, jedoch nie in Verbindung mit den feuchteren Oberflächenschichten. Die weiter unten beschriebene neue und sehr wertvolle Kombinationswirkung hatte man dabei weder im Auge, noch wurde sie zufällig erzielt.

Man hat schon vorgeschlagen, den Druck beim Verpressen von Platten aus wäßrigen 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 Kühlmittel abzukühlen und den Druck während der Kühlperiode kontinuierlich oder stufenweise zu erniedrigen. Dadurch wird der Entstehung der sich infolge des dichten Gefüges von Faserbrei hergestellten Platten beim öffnen der heißen Presse leicht bildenden Dampfblasen vorgebeugt. Natürlich besitzt ein dermaßen hergestelltes Produkt keine Schichten ungleicher Verdichtung.

Bei einem anderen Verfahren zur Herstellung von Platten aus einem nassen Fasermaterial und einem Bindemittel, das einen guten Zusammenhalt selbst im heißen und noch nassen Zustand ergibt, wird die Masse zuerst unter hohem Druck zusammengepreßt, jedoch nur so lange, bis die Bindemittel der Oberflächenschichten erhärtet sind. Daraufhin wird die. Presse wieder ganz geöffnet, um den eingeschlossenen Dampf aus diesem dichten Gefüge entweichen zu lassen. Dabei entspannt sich die noch nicht erhärtete Innenschicht und kann sich wieder ausdehnen. In einem neuen Preßstadium wird bei niedrigem Druck die Innenschicht abgebunden, um dort ein lockeres Gefüge zu erhalten, und zwar so lange, bis der ganze Plattenkörper 40«/» oder weniger Feuchtigkeit enthält. Die Feuchtigkeitsbewegung erfolgt hier von innen nach außen, d. h. nach jener Oberfläche, auf der 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 gewünschte Erhärtung nicht im gleichen Maß auf wie in der entgegengesetzten Oberflächenschicht. Um diese Ungleichheit mit ihren Nachteilen zu vermeiden, hat man vorgeschlagen, die Heizplatte mit dem Drahtnetz höher zu beheizen. Es ist augenscheinlich, daß ein solches Vorgehen sich nicht für großindustrielle Produktionen eignet, bei dem mit Pressen gearbeitet wird, die eine Vielzahl von Etagen und Heizplatten besitzen. Eine Heizplatte einer Mehretagenpresse muß gleichzeitig eine untere und eine obere Kunstholzplattenseite beheizen und kann daher unmöglich zweierlei Temperaturen aufweisen.

Die Anwendung der wirtschaftlich vorteilhaften Harnstoff-Formaldehyd-Harze als Bindemittel ist beim zuletzt beschriebenen, bekannten Verfahren nicht möglich. Diese Bindemittel durchlaufen vor dem Abbinden ein sogenanntes »Gelstadium«, ein auch nur kurzzeitiges 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 Erfindung gezogen werden. Die geschilderten Verfahren der Preßdruckvariation würden auch in Verbindung mit dem bekannten Verfahren der absichtlichen Feuchterhaltung der Außenschicht noch nicht die durch die Erfindung erreichten Wirkungen zeitigen.

ίο Der Erfinder erkannte, daß der Vorteil der Feuchtigkeitsdifferenz der verschiedenen Schichten überraschenderweise bedeutend ausgeprägter auftritt und das Abführen des Dampfes von den Außenschichten nach innen und von dort durch die poröse Masse hindurch ins Freie gefördert wird, wenn der Preßdruck während des Verpressens nicht aufrechterhalten wird, sondern in einer bestimmten, dem Zustand der Kernschicht angepaßten Weise geändert wird. Damit ist ein weiterer wichtiger Schritt zur Platte mit den eingangs erwähnten, angestrebten Eigenschaften zurückgelegt. Dem neuen Verfahren liegen folgende Überlegungen zugrunde:

Während des A^erpressens einer Platte mit außenliegenden Holzteilchen, deren Feuchtigkeitsgehalt höher ist als derjenige der innenliegenden Teilchen, bewirken Druck, Hitze und Feuchtigkeit zuerst eine hohe Verdichtung der Außenschichten. Die aus dem Inneren der Decklagespäne austretende Feuchtigkeit treibt dabei noch allfällig eingedrungenen Leim wieder an die Oberfläche der Holzteilchen und in die Fugen zwischen diesen Spänen. Gleichzeitig streichen die austretenden Dämpfe über die verhältnismäßig trockenen und unmittelbar unter den Deckschichten liegenden Kernschicht-Holzteilchen, die einen Teil der von den Außenschichten abgegebenen Feuchtigkeit absorbieren. Der Dampf kondensiert dort teilweise, und durch das Freiwerden der Kondensationswärme bewirkt er eine rasche Aufheizung und Erweichung dieser an sich thermisch schlecht leitenden Holzmasse.

Die absorbierten Wassermengen werden anschließend auch aus diesen Spänen wieder ausgetrieben und fördern in gleicher Weise allenfalls eingedrungenen Leim an die Oberfläche zurück. Erst nachdem jeweils eine solche Zone genügend ausgetrocknet ist, bindet der Leim ab.

Die der Plattenmittelebene benachbarten Lagen der Kernschicht werden bei konstantem Preßdruck infolge der auf die Dampfabgabe der Kernschichtteilchen zurückzuführenden, stärkeren Erweichung mehr verdichtet als die äußeren Kernschichtlagen. 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 Maße erschwert. Das Bindemittel kann aber in der feuchten Umgebung nicht oder nur ungenügend aushärten.

Es ist nun gelungen, diese Nachteile zu beseitigen und sogar eine hohe Porosität der durch die Befeuchtung am stärksten aufgeweichten Mittellage der Kernschicht dank dem Verfahren nach der Erfindung zu sichern. Der zeitliche Verlauf des Preßdruckes muß derart gewählt sein, daß durch die Verminderung dieses Druckes keine halb abgebundenen, d. h. sich im »Gelstadium« befindlichen Leimfugen vor der vollen Aushärtung gestört werden und dadurch leiden. Um eine möglichst einheitliche Dichte der Kernschicht zu erhalten, empfiehlt es sich, den Druck mit zunehmender Erweichung von immer tiefer liegenden Kernschichtzonen während der zweiten Preßperiode andauernd zu senken. Ein gewisses Zusammenpressen

der ursprünglich zu lockeren Kernschicht ist erforderlich, jedoch geschieht dies nun nicht auf einmal, sondern zur Hauptsache jeweils nur gerade in jener Zone, die gerade erweicht und wo die Leimerhärtung noch nicht begonnen hat. Mit den fortschreitend von außen nach der Kernmitte zu erfolgenden Vorgängen, wie Erweichung, Dampfaustritt, Austrocknen und Leimerhärtung, wird der Anteil der weniger nachgiebigen Masse immer größer, der Anteil der druckweichenden Masse jedoch immer kleiner, so daß der spezifische Preßdruck immer geringer werden darf, ohne daß sich der zwischen den Berührungspunkten der Späne der Kernschicht auftretende, spezifische Verleimungsdruck praktisch ändert.

Das Absenken des Druckes am Ende einer ersten Preßperiode bringt erst die Vorteile der Feuchtigkeitsdifferenz voll zur Geltung. Wenn das Absenken des Preßdrucks immer erfolgt, bevor die weiter nach innen gelegene Schicht zu weich wird, ist ein weiteres Verpressen und Abbinden praktisch ohne wesentliche Verdichtung der Kernschicht und ohne Schädigung des Leimverbandes möglich. Dabei werden die Außenschichten etwa nicht weniger gut verdichtet als bei Aufrechterhaltung eines großen und konstanten Preßdrucks. Das Erstaunliche am Verfahren ist, daß die günstige Wirkung der Feuchterhaltung der Oberflächenschichten durch einen weiteren Verfahrensschritt gesteigert wird, der für sich allein ungeeignet ist, die Qualität des Produktes im angegebenen Sinne zu verbessern.

Der Unterschied der Feuchtigkeitsgehalte zwischen den für die Bildung der Innenschicht bestimmten Holzteilchen (im folgenden mit »Kernspäne« bezeichnet) und den für den Aufbau der dichteren Oberflächenschicht bzw. -schichten verwendeten Holzteilchen (im folgenden mit »Deckspäne« bezeichnet) ist im allgemeinen ziemlich groß. Zweckmäßigerweise beträgt der totale Feuchtigkeitsgehalt der Kernspäne 2 bis 25% (mit Vorteil wenigstens angenähert 17%) und derjenige der Deckspäne 30 bis 60% (mit Vorteil wenigstens angenähert 45%) des Gewichtes derTrokkensubstanz der beleimten Holzteilchen.

Das Preßschema, d. h. der zeitliche Verlauf des Preßdruckes, muß, wie bereits angedeutet, den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden. Im allgemeinen wird ein kontinuierliches Absenken während der zweiten Preßperiode, das unter Umständen von einer am Ende der ersten Preßperiode vorgenommenen, schnellen Druckverminderung eingeleitet sein kann, die besten Ergebnisse zeitigen. Die Druckkurve kann entsprechend Spanmaterial, Bindemitteln usw. und auch in Anpassung an einen günstigen Ablauf der Vorgänge beim Steuern der Presse verschiedenen Gesetzmäßigkeiten angepaßt sein. Beispielsweise kann auch eine stufenweise Drucksenkung gewisse Vorteile aufweisen. Für das Verpressen von Kunstholzplatten eignen sich während der ersten Preßperiode besonders Drücke von 9 bis 20 kg/cm². Vielfach ist es günstig, diesen Druck am Anfang der zweiten Preßperiode auf 0,5 bis 6 kg/cm² abzusenken. Die erste Preßperiode ist grundsätzlich beendigt, wenn nach dem Abbinden der Bindemittel der Deckspäne der Preßdruck auf einen kleineren Wert gebracht wird. Die zweite Preßperiode erstreckt sich vom Ende der ersten Preßperiode weg bis zum völligen Erhärten der Bindemittel der Kernspäne. Im allgemeinen werden die Platten. noch während einer dritten Periode zwecks Austrocknung auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 10% in der Presse belassen. Der während der zweiten Preßperiode erzeugte Druck kann über die Dauer der Trocknungszeit beibehalten oder nochmals reduziert werden, beispielsweise auf einen Restdruck von 0,1 bis 0,2 kg/cm².

Die Wirkung des ernndungsgemäßen Verfahrens 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

ίο 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 verschiedene 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 einzusehen, daß sich dadurch bei den Deckspänen ein besseres Fließen und Verteilen der Bindemittel ergibt.

Schließlich können,-um ein zu schnelles Erhärten des Bindemittels der Außenschichten (auch Deckschichten oder Oberflächenschichten genannt) zu verhindern, die Deckspäne mit einem Bindemittel beleinit sein, das in der Hitze weniger schnell abbindet als das auf die Kernspäne aufgetragene Bindemittel.

Durch die Kombination dieser sich gegenseitig unterstützenden Merkmale entsteht nun eine Platte, die gut geschlossene, kompakte und dennoch verhältnismäßig dünne Deckschichten aufweist. Dies zeigt sich in einem deutlich höheren spez. Gewicht dieser Deckschichten (etwa 0,7 bis 0,8) im Vergleich zu demjenigen der porösen Masse der Innenschicht (etwa 0,5). Als Vorteile sind hauptsächlich zu nennen: Die harten, widerstandsfähigen Außenschichten mit ihrer hohen Zugfestigkeit bilden die Voraussetzung für eine hohe Biegefestigkeit bei kleinem Gesamtgehalt der Platte an Bindemitteln. Die kompakten und geschlossenen Flächen sind sehr wichtig als Widerstand gegen äußere Einflüsse, vor allem gegen die Feuchtigkeit. Diese Faktoren zusammen, d. h. das erreichte 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 Preßdruckes, der während des Erweichens und Abbindens auf ihr gelastet hat, porös und isoliert daher auch gegen Schall und Wärme. Sehr wichtig ist jedoch, daß die Holzteilchen der Innenschicht keine schädlichen Verdichtungen aufweisen und dadurch auch bei verhältnismäßig geringem Bindemittelanteil im Wasser bzw. unter Feuchtigkeitseinfluß wenig quellen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun an Hand der Zeichnung erläutert:

Fig. 1 a und 1 b veranschaulichen ein Diagramm über den Verlauf des Preßdruckes, in Verbindung mit graphischen Darstellungen der Vorgänge in der Kernschicht ;

Fig. 2 bezieht sich auf eine perspektivische Darstellung eines Abschnittes einer nach dem Verfahren hergestellten Platte.

Es sei angenommen, daß eine Platte grundsätzlich bekannten Aufbaus mit einer Mittellage aus groben Kernspänen und zwei äußeren Deckschichten aus flachen Holzhobelspänen hergestellt werden soll. Der größe Teil der aus Abfallholz hergestellten Kernspäne hat folgende Abmessungen: Länge 5 bis 50mm, Breite: 5 bis 10mm; Dicke: 1 bis 5 mm. Für die Herstellung der Deckschichten finden dünne, flache

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7 8

Holzhobelspäne Verwendung mit einer Oberfläche gestreute Masse eine Dicke von etwa 80 mm. Das

von ungefähr 0,5 bis 4 cm². Ganze wird nun in eine Presse mit elektrisch oder

Nach dem Wegsieben des Staubes werden die Späne dampfbeheizten Platten gebracht.

beispielsweise mittels einer an sich bekannten, mit Leim- Die Kurve I in Fig. la zeigt den zeitlichen Verlauf

walzen ausgerüsteten Beleimungsmaschine mit einem 5 des spezifischen Preßdrucks P. Der spezifische Druck

in der Hitze abbindenden Harnstoffharz überzogen. steigt dabei innerhalb von 30 Sekunden auf etwa

Die Viskosität des auf die groben Spaltteilchen 17 kg/cm² (Punkt a). Dieser Druck wird bis zum Ende

(Kernspäne) aufgetragenen Bindemittels beträgt bei der ersten Preßperiode (Punkt b) während 2^lk Minuten

20° C rurtd 180OcP (Centipoise) und diejenige des konstant gehalten und dann während der zweiten

Bindemittels der Hobelspäne etwa 60OcP. Außerdem io Preßperiode (Punkt & bis Punkte) längs einer Kurve

werden die Deckspäne noch mit Wasser angefeuchtet. stetig auf einen Druck von 3 kg/cm² abgesenkt, der bis

Die Kunstharzmischung enthält ein Streckmittel, z. B. gegen Ende (Punkt d) der im ganzen 25 Minuten

Wickenmehl, Weizen-- oder Roggenmehl, sowie dauernden Preßzeit (Nullpunkt bis Punkt e) aufrecht-

Ammoniumehlorid als Härtebeschleuniger und erhalten wird. Die angegebenen Preßdrücke sind hier

Ammoniak als Puffer gemäß der später gegebenen 15 so gewählt, daß der Mittelwert des während der

Aufstellung. zweiten Preßperiode in den Leimfugen zwischen den

Die Wirkungsweise des Beschleunigers beruht auf Berührungspunkten der Holzspaltteilchen auftretenden,

der Tatsache der Vereinigung der Ammoniumgruppe spezifischen Verleimungsdruckes mindestens an-

des Ammoniumchlorids mit dem in der Hitze frei genähert gleich groß ist wie der Mittelwert des wäh-

werdenden Formaldehyd des Kunstharzes. Dadurch 20 rend der ersten Preßperiode in den Leimfugen

entsteht freie Salzsäure, die als Katalysator für den zwischen den Berührungspunkten der Holzhobelspäne

Härtevorgang dient. Das als Puffer wirkende Am- auftretenden Verleimungsdruckes.

moniak verlangsamt andererseits das Abbinden des Die Kurven II, III und IV veranschaulichen das

Bindemittels. Man hat es somit in der Hand, den Aus- Fortschreiten gewisser physikalischer Zustände von

härtevorgang den Wünschen anzupassen. ■ 25 Holz und Bindemittel gegen die Plattenmitte, und

Die beleimten Hobelspäne enthalten die an- zwar in Funktion der Zeit. Zum Vergleich ist links

gegebenen Bestandteile im folgenden Verhältnis: neben diesen Kurven ein Querschnitt durch die aus

Gewichtsteile einer Kernschicht 1 und zwei Deckschichten 2 zusam-

Hobelspäne von 0*/*Feuchtigkeit 1000 mengesetzte Platte angedeutet. Dieser Querschnitt ist

Harnstoff-Formaldehyd^Festharz ³° ^bef'^ts *^{uf die fer} _u ^ü? ^verf^{eßte p}l^{at e bezo}£^en _K °er

von 0»/, Feuchtigkeit 120 ^a?^{f d}f Endquerschmtt reduzierte Dickenmaßstab laßt

Wickenmehl von 0% Feuchtigkeit 42,2 ^f ^de"ⁿ^ erkennen, wann die durch die Kurven II,

Ammoniumchlorid von 0% Feuchtigkeit 1,6 IH und IV dargestellten Zustande eine bestimmte

Ammoniak mit spezifischem Gewicht = 0,91 6,0 Schicht errexchen Die Kurve II gibt den Beginn der

m g20 ³"> Erweichung der bpane an. Die Kurve gestattet festzustellen, wie die Trocknung des Holzes gegen die

Die beleimten Holzspaltteilchen weisen nach- Plattenmitte fortschreitet. Jeder Punkt der Kurve

stehende Zusammensetzung auf: zeigt, in welchem Zeitpunkt eine bestimmte Lage der

Gewichtsteile Deckschichten oder der Kernschicht eine Temperatur

Holzspaltteilchen von 0«/» Feuchtigkeit .. . 1000 4< > von 102° C erreicht hat, bei welcher das Holz trocken

Härnstoff-Formäldehyd-Festharz genug ist, um .die Einleitung des Abbindevorganges

von 0% Feuchtigkeit 50' ^c^^er Bindemittel nicht mehr weiter zu verzögern.

Wickenmehl von 0% Feuchtigkeit 50 Schließlich kann aus der Kurve IV herausgelesen

Ammoniumchlorid von 0% Feuchtigkeit 0,87 werden, wie sich das Gelstadium der Bindemittel in Ammoniak mit spezifischem Gewicht = 0,91 1,64 ⁴⁵ zeitlicher Abhängigkeit gegen die Plattenmitte verWasser ₍ _ 186 schiebt. Die Kurven II, III und IV liegen so, daß die

Zeitachsen der Fig. 1 a und 1 b parallel sind. Dies ge-

Bei den angegebenen Abmessungen der Holzteilchen stattet beispielsweise bequem festzustellen, daß die und den vorgeschlagenen Bindemittelmengen beträgt Preßdruckkurve I der Erweichungskurve II um der Anteil der pro m² der Teilchenoberfläche auf- 50 2 Minuten nacheilt. (Beginn der zweiten Preßperiode gewendeten, trockenen Bindemittel sowohl bei den 2 Minuten nach dem Erweichungsbeginn der äußersten Hobelspänen als auch bei den Holzspaltteilchen je un- Lagen der Kernschicht; Ende der zweiten Preßgefähr 5 g. Das Verhältnis von Oberfläche zu Gewicht- periode 2 Minuten nach dem Erweichungsbeginn der einheit ist bei den für die Bildung der Außenschichten Kernmittellage; im Diagramm mit χ und y anbestimmten Hobelspänen viel größer als bei den Holz- 55 gedeutet.)

spaltteilchen. Somit ist auch dementsprechend der auf Die Temperatur der Kernschicht hat am Ende der

die Gewichtseinheit bezogene Bindemittelgehalt recht ersten Preßperiode ihren Höchstwert noch lange nicht

unterschiedlich. erreicht. Während der ersten Preßperiode wird die

Der totale Feuchtigkeitsgehalt beträgt bei den Holz- überschüssige Feuchtigkeit der Außenschichten

spaltteilchen 17% und bei den Hobelspänen 45% der 60 größtenteils in Dampf umgesetzt, der dank der porösen

Trockensubstanz, d. h. der beleimten, absolut trockenen Struktur der Innenschicht in dieselbe entweichen kann

Holzteilchen. und später wieder daraus austritt. Der Dampf be-

Um nun eine Platte von 19 mm Dicke und 1 m² wirkt während der ersten Preßperiode noch kein

Ausdehnung herzustellen, werden 260 g dieser be- nennenswertes Aufweichen der Holzspaltteilchen. Er

leimten und angefeuchteten Hobelspäne und 10,050 g 65 hat sogar den Vorteil, daß diese Holzteilchen etwas

der beleimten Holzspaltteilchen benötigt. Die Hälfte besser aneinander gleiten, so daß der Kontakt

der flachen Späne wird nun zuerst auf einem Preß- zwischen den Teilchen der Mittelschicht etwas inniger

blech gleichmäßig ausgebreitet. Daraufhin werden gestaltet wird, ohne daß jedoch die Zwischenräume

alle die Holzspaltteilchen darübergestreut. Nach dem zwischen den Holzspaltteilchen verschlossen werden.

Auf streuen ■ der oberen Decklage hat die ganze ein- 70 Der hohe Druck ist also im wesentlichen ohne Einfluß

für die Struktur der Kernschicht; er bewirkt dagegen eine außerordentlich hohe Verdichtung der Außenschichten. Die besonders gegen Ende der ersten Preßminute sehr intensive Dampbewegung verursacht auch einen gewissen Transport von Bindemitteln gegen die Plattenmitte und sichert auf diese Weise ein gutes Zusammenhaften der unterschiedlich aufgebauten Schichten.

Nachdem das Bindemittel der Decklagen erhärtet ist, kann mit der zweiten Preßperiode begonnen werden. Der Druck wird nun entsprechend den beiden sich nach innen verschiebenden Erweichungszonen herabgesetzt (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 für den Beginn des Abbindens der Bindemittel trocken genug, die durch die Wärme, vorübergehend dünnflüssiger geworden sind. Bevor die Bindemittel vollständig abbinden, durchlaufen sie das Gelstadium (Kurve IV). Kurz darauf erhärten die Bindemittel und die Holzteilchen werden endgültig in der eingenommenen Lage festgelegt. Die Viskosität des Bindemittels der Außenschichten ist von 600 cP (Centipoises) bei Zimmertemperatur bis auf etwa 100 cP abgesunken und dann schnell angestiegen. Die entsprechenden Werte für das Bindemittel der Kernschicht liegen entsprechend höher, und zwar bei 1800 und 20OcP. Der Anstieg der Viskosität beim Abbinden ist beim Bindemittel der Außenschichten infolge des großen Gehaltes an den Härtevorgang bremsenden Ammoniak weniger steil als beim Bindemittel der Kernschicht. Man will dadurch ein allzu schnelles 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 Dampfströmung Rechnung. Infolge des gegen Ende der zweiten Periode bedeutend kleineren Druckes wird eine den Dampfaustritt verhindernde Verdichtung der innersten Lage umgangen. Die im beschriebenen Verfahren zwischen dem Preßdruck und der fortschreitenden Erweichung der Holzteilchen geschaffene Beziehung ist derart, daß die Preßdruckkurve der Erweichungskurve gewissermaßen um eine bestimmte Zeitspanne nacheilt. Diese Zeitspanne ist nun genügend klein, um eine übermäßige Verdichtung der Holzspaltteilchen und ein Schließen der Zwischenräume zwischen denselben auszuschließen.

Druck und/oder Temperatur könnten während der dritten Preßperiode, die für das weitere Absenken des Feuchtigkeitsgehaltes auf das gewünschte Maß dient, vermindert werden. Es sei jedoch hierangenommen, daß die Temperatur der Heizplatten und der Druck von 30 kg/cm² weiterhin bis zum Punkt d aufrechterhalten werden. Ein weiteres Zusammenpressen der Platte findet jedoch während der dritten Periode nicht mehr statt. Die Platte kann nach etwa 25 Minuten aus der Presse genommen und abgekühlt werden.

Die nach dem beispielswei.sen Verfahren hergestellte Platte (Fig. 2) besitzt eine leichte Mittellage 1 aus groben Holzspaltteilchen 3, zwischen denen mit bloßem Auge sichtbare Zwischenräume 4 verbleiben, die das Entweichen des Dampfes ermöglicht haben und nach der Fertigstellung gute Isolicreigcnschaften verbürgen. Die Deckschichten 2 sind nur etwa 1,2 mm dick und bestehen aus den beschriebenen Holzhobelspänen, die der Oberfläche ein mosaikartiges Aussehen geben. Gegenüber bekannten Platten grundsätzlich gleichen Aufbaus liegt der Vorteil in der höheren Verpressung der Außenschichten 2 bei gleichzeitiger Wahrung des porösen Kerns. Da die Zugfestigkeit der Außenschichten im wesentlichen für die Biegefestigkeit der Platte maßgebend ist, werden mit der neuen Platte noch günstigere Festigkeitswerte erreicht. Wichtig ist auch die dank der größeren Härte erzielten, besseren Oberflächenqualitäten hinsichtlich

ίο 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 Festigkeitseigenschaften von Platten aus nur einer Holzspansorte verbessern, obgleich dann die Unterschiede 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 Kunstharze, wie z. B. Phenol-Formaldehyd-Harze, Kaseinleime, Melaminharze usw. Natürlich wird man Preßtemperatur, Drücke, Katalysatoren und Puffer, Feuchtigkeitsgehalte, Füllstoffe od. dgl. den jeweiligen Gegebenheiten, d. h. den Bindemitteln und gewählten Spansorten anpassen, damit das Verhältnis zwischen Festigkeit, Oberflächeneigenschaften und Gewicht der Platte ein Optimum wird. Das Wesentliche liegt in der bekannten absichtlichen Feuchterhaltung der für die Außenschicht (bzw. Außenschichten) bestimmten Späne, und ferner in der Herabsetzung des Preßdruckes gemäß einer bestimmten 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 Deckschichten und andererseits eine über die ganze Dicke der Kernschicht gleichbleibende Dichte zu erlangen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von aus HoIzteilchen und Bindemitteln aufgebauten Kunstholzplatten mit mindestens einer Oberflächenschicht, die härter ist und ein dichteres Gefüge als die Innenschicht aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Holzteilchen für die Bildung der dichteren Oberflächenschicht bzw. Oberflächenschichten vor dem Verpressen in an sich bekannter Weise feuchter gehalten werden als die für die Bildung der Innenschicht bestimmten Holzteilchen und daß der Preß druck am Ende einer ersten Preßperiode, während welcher die Innenschicht noch nicht ihre Höchsttemperatur erreicht hat, erniedrigt wird, worauf die Platten während einer zweiten Preßperiode mit kleinerem Preßdruck weiterverpreßt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßdruck im Laufe der zweiten Preßperiode in Anpassung an die nach innen fortschreitende Erweichung der Holzteilchen der Innenschicht stetig erniedrigt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die zweite Preßperiode noch eine, dritte Preßperiode folgt, während welcher die Platten in der Presse so lange getrocknet werden, bis der Feuchtigkeitsgrad auf das gewünschte Maß abgesunken ist.

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4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßdruck am Ende der zweiten Preßperiode noch einmal herabgesetzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der ersten Preßperiode ein Preßdruck von 9 bis 20 kg/cm² verwendet wird und daß dieser Druck am Anfang der zweiten Preßperiode auf 0,5 bis 6 kg/cm² abgesenkt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßdruck während der ersten Preßperiode wenigstens angenähert 17 kg/cm² beträgt.

7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßdruck während der dritten Preßperiode wenigstens angenähert 3 kg/cm² beträgt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Bildung der Innenschicht mit Bindemittel beleimten Holzteilchen einen totalen Feuchtigkeitsgehalt von 2 bis 25 %' des Gewichtes der Trockensubstanz der beleimten Holzteilchen aufweisen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der totale Feuchtigkeitsgehalt dieser Holzteilchen wenigstens angenähert 17% des Gewichtes der Trockensubstanz der beleimten Holzteilchen beträgt.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Bildung der Außenschicht (bzw. der Außenschichten) mit Bindemittel beleimten Holzteilchen einen totalen Feuchtigkeitsgehalt von 30 bis 60% des Gewichtes der Trockensubstanz der beleimten Holzteilchen aufweisen.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der totale Feuchtigkeitsgehalt dieser Holzteilchen wenigstens angenähert 45% des Gewichtes der Trockensubstanz der beleimten Holzteilchen beträgt.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bildung der dichteren Außenschicht (bzw. Außenschichten) in an sich bekannter Weise beleimte Holzteilchen mit einem größeren Bindemittelgehalt Verwendung finden als für die Bildung der Innenschicht.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bildung der dichteren Außenschicht (bzw. Außenschichten) mit Bindemittel beleimte Holzteilchen verwendet werden, wobei der Gehalt an trockenen Bindemitteln mindestens 10% des Gewichtes der unbeleimten, absolut trockenen Holzteilchen beträgt.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bildung der Innenschicht mit Bindemittel beleimte Holzteilchen verwendet werden, wobei der Gehalt an trockenen Bindemitteln höchstens 10% des Gesamtgewichtes der unbeleimten, absolut trockenen Holzteilchen beträgt.

15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Verleimung der Holzteilchen der dichteren Außenschicht (bzw. Außenschichten) verwendeten Bindemittel bei der während der Verpressung erreichten Temperatur weniger zähflüssig sind als die für die Verleimung der Holzteilchen der Innenschicht verwendeten Bindemittel.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Bildung der dichteren Außenschicht bzw. Außenschichten verwendeten Holzteilchen mit einem Bindemittel beleimt sind, das in der Hitze weniger schnell abbindet als dasjenige der für die Innenschicht bestimmten Holzteilchen.

17. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise für die dichtere Außenschicht bzw. Außenschichten flache Holzhobelspäne und für die Innenschicht kleine unregelmäßige und unregelmäßig verteilte Holzspaltteilchen verwendet werden und daß ferner die Abmessungen dieser Holzspaltteilchen, Preßdruck, Preßtemperatur und Preßdauer so gewählt sind, daß zwischen den Holzspaltteilchen mit bloßem Auge erkennbare Zwischenräume verbleiben, welche das Entweichen des Dampfes während des Verpressens gestatten.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig zwei dichtere Außenschichten mit einer Innenschicht in an sich bekannter Weise verpreßt werden.

19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßdrücke derart gewählt sind, daß der während der zweiten Preßperiode in den Leimfugen zwischen den Berührungspunkten der Holzspaltteilchen auftretende, spezifische Verleimungsdruck mindestens angenähert gleich groß ist wie der während der ersten Preßperiode in den Leimfugen zwischen den Berührungspunkten der Holzhobelspäne auftretende spezifische Verleimungsdruck.

20. Verfahren nach Ansprüchen 12 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Holzhobelspäne mit einer Bindemittelmenge überzogen sind, deren Gewichtsanteil an trockener Substanz, bezogen auf eine bestimmte Gesamtoberfläche dieser Späne, wenigstens angenähert gleich groß ist wie bei den Holzspaltteilchen.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der pro m² der Teilchenoberfläche aufgewendeten, trockenenBindemittel bei den Holzhobelspänen und den Holzspaltteilchen je wenigstens angenähert 5 g beträgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen