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Verfahren zur Herstellung von Preßstoff-
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flächengebilden.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von
Preßstofflächengebilden, bei dem eine zu einer filzartigen Struktur zusammengefügte
und mit einem hohen Gewichtsanteii einer zumindest vorübergehend fließfähigen Bindemasse
gleichmäßig versetzte Fasermasse unter zumindest im Zeitraum der Fließfähigkeit
der Bindemasse erfolgender Einwirkung von hohem Druck mit der Bindemasse homogen
durchtränkt und gegebenenfalls unter der Einwirkung von Wärme zu einem kompakten
Werkstoff ausgehärtet wird.
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Die Erfindung ist bei dem Versuch entstanden, die Herstellung sogenannter
Laminate zu verbessern.
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Laminate in diesem Sinn sind Schichtpreßstoffe in Form relativ dünner
(Größenordnung etwa 1 mm Platten oder Tafeln mit einer widerstandsfähigen Oberfläche5
die zu mannigfaltigen Abdeck-oder Belegungszwecken vornehmlich im Möbelbau, Innenausbau
uedgl. Verwendung finden. Sie bestehen aus mehreren Lagen Papi-er, welches mit noch
nicht vollig auskondensierten Harzen getränkt ist. Die inneren Schichten sind beispielsweise
mit Phenolharz getränkt während zumindest die die SicStscì bildende äußere Schicht
häufig aus einer melaminharzgetränkten dekoratlr-Jen d.h. bedruckten Schicht besteht.
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Das Melaminharz weist eine besondere Kratzfestigkeit, Oberflächenhärte,
Hydrolysefestigkeit. Widerstandsfähigkeit gegen sonstige chemische Einflüsse und
Lichtechtheit auf. Das Paket der getränkten Papier schichten wird in eine Etagenpresse
eingebracht und unter hohem Druck in der Größenordnung von 50 - 80 Kilopond /4 cm2
zu einer kompakten Platte ausgehärtet, wobei die Papierschichten in einer homogenen
Harzmatrix eingebettet erscheinen. Das Papier hat also außer der Funktion als Träger
des noch nicht ausgehärteten Harzes die Funktion einer Armierung, die der Schrumpften
enz und Sprödigkeit des reinen Harzes entgegenwirkt. Daß die Bindemasse zumindest
vorübergehend fließfähig sein soll, hat den Zweck, ihr das Eindringen in sämtliche
Hohlräume zwischen den Fasern und gegebenenfalls sogar in die Fasern selbst zu ermöglichen.
Die Fließfähigkeit kann dadurch gegeben sein, daß die Binde masse von vorneherein
flüssig ist, sie kann aber auch durch Schmelzen einer bei Zimmertemperatur festen
Bindemasse unter der Einwirkung der Wärme verwirklicht werden, wobei dann die geschmolzene
Masse aushärtet.
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Der Endwerkstoff soll kompakt sein, d.h. keine Hohlräume zwischen
den Fasern belassen, wie es etwa bei einer Spanplatte der Fall ist. Die Fasern sind
vielmehriM el1 geschlossenenBindemassenkörper ringsum eingebettet. Wegen derAusrülltnc3
aller Hohlräume ist der Bindemassenanteil an der Gesamtmasse erheblich, größenordnungsgemäß
etwa die Hälfte, während z.B. Span- und Faserplatten etwa 6 bis 14 % Bindemassenanteil
besitzen, wodurch Hohlräume nicht ausgefüllt werden können.
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Der technologische und besonders der energiemäßige Aufwand bei dem
bekannten Laminat-Verfahren sind beträchtlich. Es muß zunächst einmal das für die
einzelnen Lagen benötigte Papier hergestellt werden, was bekanntlich die Entfernung
erheblicher Wassermengen erfordert
die durch den Prozeß mit Chemikalien
und feinsten Faserteilchen
sind und eine erhebliche Umweltbelastung darstellen bzw. zu deren Reinigung ein
erheblicher Aufwand getrieben werden muß.
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Nach der Herstellung des Papiers wird auf dasselbe das Harz in flüssiger
bzw. Wasser emulgierter Form aufgetragen und das Papier anschließend wieder unter
Wärmeeinwirkung getrocknet. Schließlich wird das Paket der beharzten Papiere unter
erneuter Aufheizung zu dem Laminat zusammengepreßt. Es handelt sich also um ein
dreistufiges Verfahren, in dessen sämtlichen Stufen erhebliche Ernergieumsätze stattfinden.
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Es ist bereits versucht worden, das Verfahren zu vereinfachen, indem
das Innere des Laminats nicht aus mehreren einzelnen Papierschichten aufgebaut wird,
sondern durch eine Kartonschicht gebildet ist.
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Der zur Herstellung des Kartons dienende Faserbrei ist mit einer Phenolharzdispersion
aufgeschlämmt und läuft dann durch die Kartonmaschine. Der entstandene Karton wird-
dann mit einem beharzten Dekorpapier belegt und in einer Hochdruckpresse fertiggepreßt.
Der auf einer Kartonmaschine erzielbare Druck reicht zur Entwicklung des Laminats
nicht aus, so daß zwei verschiedene Preßvorgänge erforderlich sind.
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Bei diesem Verfahren ist zwar die Herstellung einer großen Menge
Papier, die mehrere Lagen ergibt, sowie ihre Beleimung und Zusammentragung zu einem
Paket eingespart; nichtsdestoweniger erfordert die Herstellung des Kartons in der
herkömmlichen Weise nach wie vor die Entfernung einer großen Wassermenge durch Verdampfung
und Pressung und sind nach wie vor zwei hintereinander ausgeführte Preßvorgänge
notwendig, Die verunreinigte große Wassermenge führt zu den gleichen Umweltproblemen
wie sie bei der Herstellung des Papiers für das übliche Laminatverfahren vorliegen.
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Es sind auch be-reits Preßmassen auf der Basis von Phenolharzen bekannt,
bei denen das Harz in
einem noch nicht vollständig polymerisierten
Zustand mit Füll- und Farbstoffen zusammen auf beheizten Walzenstülen durchgemischt
wird. Dabei schmilzt das Harz und durchtränkt die Füllstoffe. Als Füllstoffe kommen
z.B. Asbestfasern, Holzmehl, Papierschnitzel, Baunrollgewebschnitzel u.dgl. in Betracht.
Nach dem Abkühlen wird die durchgemischte Harz/F:ullsWoff-masse zerkleinert und
als Pulver oder tablettiert in beheitenPressen unter sehr hohen Drücken von loo
- 5,o'o Kilopond / cm2 geformt und dann vollständig ausgehärtet.Es wird hierbei
also in der ersten Stufe bereits eine AompaktslJerkstoffmasse hergestellt, die bei
dem Preßvorgang in einer zweiten Stufe lediglich umgeformt wird. Abkühlung und Zwischenzerkleinerung
stellen zusätzliche aufwendige Verfahrens schritte dar.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, Preßstoffgebilde der eingangs genannten
Art unter möglichst geringem Aufwand herzustellen.
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Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin daß die
Fasern in losem und weitgehend trocknem Zustand mit der in feinteiligem trockenem,
schmelzflüssigem oder mit einer zur Handhabung bei dei Verteilung und/oder zur Aushärtereaktion
gerade ausreichenden Menge an Flüssigkeit versehenem Zustand befindliche Bindemasse
versetzt und dann sogleich der Einwirkung von Druck und gegebenenfalls von Wärme
ausgesetzt werden.
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Während die bekannten Verfahren drei oder zwei Stufen mit entsprechendem
Energieumsatz umfassen, ist das erfindungsgemäße Verfahren auf eine Stufe reduziert.
Die mit der Herstellung des Papiers bei den übl7: chen Laminatverfahren verbundene
Arbeitsgänge entfallen. Es wird also nicht zunächst ein in sich zusammenhäncjendes
Flächengebilde hergestellt, welches dann mit der Bindemacse beladen und dann zu
einem komnakten Preßstoff verpreßt wird. Die Fasern bleiben vielmehr lose und werden
auch nicht in einer großen Menge Wasser aufgeschwemmt, das nachher wieder
entfernt
werten muß. Sie besitzt vielmehr allenfalls gerade noch eine gewisse Mindestfeuchtigkeit
von einig gen GewicHtsprozenten die für die einwanzfreie Realtion mit der Bindemasse
je nach deren chemischer Struktur eroorzerlich sein mag, se; e,das die Fasern auf
diesen Wert horuntergetrocknet worden sind, sei es. daß sie aus einem trockeneren
Zustand kontrollier' angefeuchtet wurden. Das Versetzen mit der Bindemasse kann
in verschiedener Weise erfolgen. Ern können die Fasern mi- der Bindemasse vermischt
und dann die Mischung hingetreut oder ausgebreitet werden, um sodann die Einwirkung
des Drucks und gegebenenfalls der Wärme zu erfahren. Es können aber auch die Fasern
schichtweise hingestreut und schichtweise mit der Bindemasse versetzt werden. Schließlich
ist es auch möglich, die Fasern gleichzeitig mit der Bindemasse hinzustreuen, so
daß sich im Streuvorgang die Durchmischung ergibt. Die im wesentlichen trockene
Mischung oder Schüttung wird dann zusammengepreßt, wobei die Bindemasse sämtliche
Zwischenräume zwischen den Fasern ausfüllt und zumindest teilweise'in diese noch
eindringt. Die heute technologisch in Anwendung befindlichen Bindemassen, z.B.
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Phenolharze, Harnstoffharze und Melaminharz erfordern zu ihrer vollständigen
Aushärtung bestimmte Temperaturen, die gleichzeitig mit dem Druck angewendet werden.
Die physikalische Situation fördert dif Fließfähigkeit der Bindemasse, die dadurch
das gesamte Material leicht durchtränken kann. Es entsteht ein Körper, dessen Grundmatrix
aus der homogenen Bindemasse besteht, in die die Fasern eingebettet sind.
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Es kann vorgesehen sein) daß an mindestens einer Oberfläche des Preßstoffes
eine Schicht mit vom Inneren abweichenden Faserntmit einer vom Inneren abweichenden
Bindemasse und/oder mit einem vom
Inneren abweichenden Gewichtsmengenverhältnis
Fasern/B ndemasse vorliegt.
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Es können also beispielsweise, wie es von Holzspanplatten bekannt
ist, an der Oberfläche feinere Fasern vorliegen. Es können andererseits, wie es
von den herkömmlichen Laminaten bekannt ist, die inneren Schichten beispielsweise
mit Phenolharz getränkt sein während die Oberflächenschicht das besonders widerstandsfähige
Melaminharz aufweist. Schließlich ist es auch denkbar, in einer gewissen Oberflächenschicht
den Harzanteil etwa zu erhöhen, damit sich dort eine geschlossene Harzschicht ergibt
und keine Fasern an der Oberfläche freiliegen.
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Die erfindungsgemäßen Flächengebilde können, wenn sie nur aus Fasern
und Bindemasse bestehen, für sich mannigfach Verwendung finden, z.B, für Verkleidungs-
und Abdeckzwecke im Möbelbau oder in Bauten.
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Die Flächengebilde können jedoch auch als Träger-oder Rückenmaterial
für mehrschichtige, aber zu einer einheitlichen Struktur integrierte;Elemente auftreten
Eine in der Praxis wichtige Ausführungsform der Erfindung zur Herstellung von Laminaten
besteht nämlich darin, daß die noch nicht ausgehärtete Masse aus Fasern und Bindemasse
zumindest einseitig mit eine mit einem noch nicht
Harz hoher Endhart getränkten Papier zusammengebracht und mit diesem zusammen der
Einwirkung von Druck gegebenenfalls Wärme ausgesetzt wird.
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Diese besondere Verfahrensweise stellt eine Kombination des erfindungsgemäßen
Gedankens mit der herkömmlichen Verfahrenweise bei der Herstellung von Laminaten
dar. Der wesentliche Vorteil besteht darin, daß für die Bildung der Innenschicht
nicht mehr die Zusammenfügung mehrerer beharzter Papierschichten oder die Herstellung
eines kompakten Kartonträgers auf nassem Wege erforderlich ist,
sondern
dies einstufig durch das Aufstreuen der trockenen und losen Komponenten erfolgt.
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Bei dem Aufbringen des Papiers ist natürlich die übliche Möglichkeit
der Dekoration durch Bedrucken gegeben. Aber auch wenn der erfindungsgemäße Gedanke
in reiner Form, d.h. ohne Aufbringung eines Deckpapiers durchgerührt wird, besteht
die Möglichkeit der Dekoration , indem zumindest auf eine Seite der für die Ausübung
des Drucks und gegebenenfalls der Wärme bereiten Masse eine Bemusterung aufgebracht
wird.
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Die Bemusterung kann z.B. durch Aufstreuen von über die Fläche unterschiedlich
angeordneten oder ausgebildeten Fasern, Spänen o.dgl. oder sonstigen Bemusterungselementen
erfolgen.Es kann aber auch z.B.
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durch Spritzdrucken oder Auftröpfeln von Farbe in die noch nicht ausgehärtete
Masse hinein eine dem Druck ähnliche Bemusterung erzeugt werden, die durch die Anwendung
des Drucks und gegebenenfalls der Wärme in den Körper des Preßstoffes integriert
wird.
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In der bevorzugten Ausführungsfom werden als Fasern zur Papierherstellung
geeignete zellulosehalti ge oder ganz aus Zellulose bestehende Fasern verwende Der
Unterschied zum Bekannten besteht darin, daß diese Fasern nicht vorab aufgrund ihrer
eigenen Bindefähigkeit zu einem Flächengebilde d.h. Papier, zusammengefügt werden.
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Das bevorzugte Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Herstellung
von ebenen Preßstofflächenge bilden, d.h. von Platten oder Tafeln.
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Hierfür kann das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich ausgeübt
werden, wenn die Masse aus Fasern und Bindemasse kontinuierlich auf ein endlos umlaufendes
Forinband aufgebracht und zwischen diesem und einen,auf einer Preßstrecke ihm gegenüberstehend
gleichsinnig mj.tvorlaufenden weiteren Formband der
Einwirkung
von Druck und gegebenenfalls Wärme ausgesetzt wird.
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Eine Vorrichtung, die eine solche, Verfahrensweise gestattet, ist
beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 157 746 bekannt. Die einzelnen
Komponenten können in der gewünschten Weise zu einer Masse oder Schüttung auf das
untere Formband aufgestreut und sodann in beliebig gestreuter Weise der Einwirkung
von Druck und gegebenenfalls Wärme unterworfen werden.
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Bei der deutschen Offenlegungschrift 2 157 746 verlaufen die Formbänder
im Aufstreu-:;und Arbeitsbereich horizontal. Es sind jedoch auch andere Konstruktionen,
wie z.B. Rundpressen, geeignet.