DE29908123U1 - Nachformbarer schichtförmiger Holzwerkstoff - Google Patents

Nachformbarer schichtförmiger Holzwerkstoff

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Description

Nachformbarer schichtförmiger Holzwerkstoff
Die Erfindung betrifft einen nachformbaren schichtfÖrmigen Holzwerkstoff, der aus mehreren Furnierlagen besteht, die untereinander durch Klebstoffzwischenlagen verbunden sind.
Nachformbare schichtformige Holzwerkstoffe finden im Möbelbau, bei der Inneneinrichtung von Wohn- und Geschäftsräumen, als dekorative Innenverkleidung in Fahrzeugen, insbesondere in Personenkraftwagen, Reisezugwagen, etc. Verwendung.
Die Herstellung nachformbarer, mehrlagiger Schichtwerkstoffe aus Furnier oder Holzpartikeln ist unter anderem aus DD 145 079, DD 201 120, DD 201 421, DD 215 745 und DD 206 102 bekannt.
So werden z. B. bei der Herstellung von nachformbarem Lagenholz in einem ersten Arbeitsgang mehrere Furnierschichten mit dazwischen angeordneten Schichten aus Polyäthylen-Folien zu einem ebenfiächigen Laminat verpreßt. Dieser Vorgang findet bei einem mittleren Preßdruck von 0,5 MPa bis etwa 2,5 MPa und einer mittleren Preßtemperatur von 155 0C ... 200 0C statt.
In einem zweiten Arbeitsgang erfolgt unmittelbar nach dem Abkühlen des schichtförmigen Halbzeuges die eigentliche Formgebung, bei der das Halbzeug erneut auf Temperaturen von 155 0C bis 200 0C erwärmt und in bekannten Umformwerkzeugen plastisch verformt wird. Das Aushärten des umgeformten Werkstückes erfolgt dabei unmittelbar im Pressengesenk.
Als nachteilig hat sich herausgestellt, daß die so hergestellten Werkstücke aufgrund der verwendeten thermoplastischen Polyäthylen-Folien in ihrem Langzeitverhalten nicht die notwendige Biegefestigkeit aufweisen. So zeigt sich unter Wirkung von Dauerlasten ein Kriechverhalten der umgeformten Schichtwerkstoffe. Ein weiterer Nachteil besteht in unerwünschten Holzverfärbungen bzw. thermischen Beeinträchtigungen an der Oberfläche des umgeformten Schichtwerkstoffes.
DEUTSCHES GEBRAUCHSMUSTER „NACHFORMBARER SCHICHTFÖRMIGER HOLZWERKSTOFF"
ANMELDER: INSTITUT FÜR HOLZTECHNOLOGIE gGMBH· DRESDEN
VERTRETER: KAILUWEIT & UHLEMANN· PATENTANWÄLTE »DRESDEN
INTERNES AKTENZEICHEN: 103G04DE
Aus den vorgenannten Gründen haben die eingangs erwähnten Schichtwerkstoffe und die Verfahren zu ihrer Herstellung keinen Eingang in die technologische Praxis gefunden.
Neben den vorstehend genannten schichtförmigen Holzwerkstoffen gibt es weitere plattenförmige Halbzeuge, die eine nachträgliche plastische Verformung ermöglichen (geschlitzte MDF-Platte, Biegesperrholz).
Nachteilig daran ist, daß geschlitzte MDF-Platten aufgrund des geringen plastischen Umformvermögens des Schichtwerkstoffes nur eine begrenzte, in der Regel zweidimensionale Umformung (Biegen) ermöglichen.
Ein weiterer Nachteil besteht im elastischen Verhalten (elastische Rückfederung) der vorgenannten Werkstücke nach der abschließenden Umformung. Um die elastische Rückfederung eines umgeformten Biegesperrholzes zu verhindern wird das biegeelastische Formteil beispielsweise mit mechanischen Mitteln in der umgeformten Lage fixiert.
Das elastische Verhalten der vorgenannten Halbzeuge nach einer Formänderung ist vielfach unerwünscht, insbesondere wenn das dekorativen Zwecken dienende Formteil Kräfte oder Momente aufiiehmen muß (manuell zu betätigende Bedienelemente oder torsionsgefährdete optische Anzeigeeinrichtungen in der Innenverkleidung eines PKW, z. B. Aufnahme von Tastern und Schaltern im Bereich der Unterarmablage einer Türinnenverkleidung; Integration von Displays in der Mittelkonsole).
Aufgabe der Erfindung ist es, einen nachformbaren, schichtförmigen Holzwerkstoff vorzuschlagen, der nach seiner Urformung zu einem späteren Zeitpunkt eine plastische Umformung zu einem zwei- oder dreidimensional geformten Umformteil ermöglicht, das keine oder eine nur verschwindend geringe Rückfederung aufweist.
Die erfinderungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Vorzugsweise Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen wiedergegeben.
DEUTSCHES GEBRAUCHSMUSTER „NACHFORMBARER SCHICHTFÖRMIGER HOLZWERKSTOFF"
ANMELDER: INSTITUT FÜR HOLZTECHNOLOGIE gGMBH· DRESDEN
VERTRETER: KAILUWEIT & UHLEMANN· PATENTANWÄLTE -DRESDEN
INTERNES AKTENZEICHEN: 103G04 DE
Der nachformbare, schichtförmige Verbundwerkstoff besteht aus mehreren Holzfurnierbzw. Holzpartikelschichten, die untereinander durch einen thermoplastisch aufschmelzbaren und durch thermische Reaktivierung nachvernetzenden Klebstoff, insbesondere auf Polyurethanbasis, verbunden sind.
Überraschend zeigte sich, dass der eingesetzte thermoplastische Klebstoff auch nach längerer Lagerdauer des schichtförmigen Verbundwerkstoffes ein ausgeprägt thermoplastisches Verhalten mit einer hinreichend großen Anfangshaftung aufweist. Bei einem späteren Reaktivieren des im schichtförmigen Verbundwerkstoff integrierten thermoplastischen Klebstoffes tritt bei höheren Temperaturen eine irreversible Vernetzung ein, die dem umgeformten Werkstück die notwendige Biege- und Torsionssteifigkeit verleiht, so daß das Formteil durch den nunmehr duroplastisch aushärtenden Klebstoff kein bzw. kein signifikant elastisches Verhalten mehr aufweist.
Der nachvemetzende thermoplastische PUR-Klebstoff wird vorteilhaft in Form einer Folie eingesetzt. Damit wird eine gleichmäßige homogene Schichtdicke des nachvernetzenden Schmelzklebers im gesamten schichtförmigen Halbzeug gewährleistet. Zudem kann der folienförmige Klebstoff bei der Herstellung des schichtförmigen Halbzeuges mit einfachen fertigungstechnischen Mitteln auf die zu verbindenden Furnier- bzw. Holzpartikelschichten aufgebracht werden.
Alternativ kann der nachvemetzende thermoplastische PUR-Klebstoff auch in Pulverform oder als Granulat auf die zu verbindenden Holzfurnier- bzw. Holzpartikelschichten aufgetragen und zu einem schichtförmigen Halbzeug verpreßt werden.
Ein signifikanter Vorteil der verwendeten nachvemetzenden thermoplastischen Klebstoffe besteht in der vergleichsweise geringen Reaktionsteniperatur. So wurde überraschend festgestellt, dass die verwendeten thermoplastischen Klebstoffe bereits bei Arbeitstemperaturen vollständig vernetzen, die auf bekannten, elektrisch beheizbaren Furnierpressen realisiert werden können (1000C ^ T ^ 150 0C).
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Urformen des nachformbaren Schichtwerkstoffes sowohl großtechnisch auf bekannten Anlagen der Sperrholzindustrie als auch unmittelbar beim Hersteller der Formteile (Möbel-, Tischler-, Innenausbauunternehmen, Zulieferer für die PKW- und Transportindustrie) erfolgen kann.
Aufgrund der universellen Anwendbarkeit des nachformbaren, vorzugsweise platten- oder schalenfbrmigen Halbzeuges können Formteile auch in kleinsten Stückzahlen und Losgrößen wirtschaftlich rentabel gefertigt werden.
Durch das innovative Halbzeug ist eine flexible kundenwunschabhängige Fertigung auch in Kleinunternehmen und Handwerksbetrieben möglich, da die vorhandenen Werkzeugmaschinen und Vorrichtungen genutzt werden können. So kann das Urformen eines plattenförmigen Halbzeuges auf einer einfachen Furnierpresse erfolgen, in der die einzelnen Furnierschichten und die dazwischen angeordneten Klebstofffolien bei 65 ° C bis etwa 90 ° C unter Druck verpreßt werden. Durch das schonende Aufschmelzen des thermoplastischen Klebstoffes bei derart geringen Temperaturen wird eine thermische Schädigung der dekorativen Furniere wirksam verhindert.
Das so entstandene nachformbare, plattenförmige Halbzeug kann in Abhängigkeit von den Forderungen des Marktes nach einer Zwischenlagerung über einen Zeitraum von mehreren Tagen bis etwa sechs Monaten auf derselben Furnierpresse erneut erwärmt (Reaktivierung des nachvernetzenden Klebstoffes) und nachfolgend auf derselben Presse oder räumlich getrennt auf anderen Umformvorrichtungen bleibend umgeformt werden. Das technologisch bedingte Halten und duroplastische Aushärten des Klebstoffes erfolgt in bekannten Umformwerkzeugen.
Zwei ausführende Beispiele der Erfindung sind in den nachfolgenden Zeichnungen dargestellt und näher beschrieben.
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VERTRETER: KAILUWEIT & UHLEMANN· PATENTANWÄLTE -DRESDEN
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Es zeigen:
Figur 1: einen vergrößerten Schnitt durch eine urgeformte fünflagige Verbundplatte aus Buchenholzfurnier,
Figur 2: ein aus der Verbundplatte nach Figur 1 durch späteres Umformen
hergestelltes Türelement fur ein Korpusmöbel in einer nichtmaßstäblichen Draufsicht,
Figur 3: einen vergrößerten Schnitt durch eine urgeformte dreilagige Verbundschale aus Eichenholzfurnier,
Figur 4: ein aus der Verbundschale nach Figur 3 durch späteres Umformen
hergestelltes Wandverkleidungselement für den Innenausbau in einer vereinfachten Draufsicht.
Figur 1 zeigt ein plattenförmiges, planes Halbzeug, das aus fünf, jeweils 1,5 mm dicken Buchenholzfurnieren besteht.
Als Klebstoff wird ein Zwei-Stufen-Kleber „Purbond HCM" der Firma Collano Ebnöther AG, Schweiz eingesetzt. Der thermoreaktivierbare, nachvernetzende Zwei-Stufen-Klebstoff wird in Abhängigkeit von der Oberflächenrauhigkeit und Qualität der eingesetzten Furniere als Pulver oder feinkörniges Granulat mit einer mittleren Korngröße von 0,10 mm bis 0,5 mm aufgebracht.
Das Urformen des plattenförmigen, planen Halbzeuges erfolgt durch Aufbringen des pulverförmigen, nachvernetzenden Klebers auf die untere Furnierlage des künftigen Verbundes. Nachfolgend wird die mittlere Furnierlage aufgebracht. In gleicher Weise wird auf die Oberfläche der mittleren Furnierlage eine gleichmäßige Klebstoffpulverschicht und darauf abschließend die obere Holzfurnierlage aufgebracht.
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Der plattenformige Verbund wird in einer konventionellen Furnierpresse unter einem mittleren Druck von 0,4 MPa ... 0,6 MPa und bei einer Bearbeitungstemperatur von 65 0C ... 70 0C verpreßt. Beim thermoplastischen Aufschmelzen des Zwei-Stufen-Klebstoffes kommt es in dieser ersten Stufe zu einer innigen Verbindung des thermoplastischen Klebstoffes mit den angrenzenden Deckschichten der Holzfurnierlagen.
Nach dem Entnehmen des so entstandenen Verbundes aus der Furnierpresse kann der plattenformige, plane Sandwichwerkstoff als Halbzeug über mehrere Wochen bzw. Monate bei üblichen Lagertemperaturen zwischengelagert werden. Beim Eingang von Fertigungsaufträgen kann das zwischengelagerte Halbzeug ohne weitere technologische Vorbereitung direkt weiterbearbeitet werden.
Im vorliegenden Fall wird aus dem etwa 8 mm dicken plattenförmigen Halbzeug in einem weiteren Arbeitsgang ein konvex geformtes Paneel (Fig. T) gefertigt, das als dekoratives Türelement eines Korpusmöbels eingesetzt wird.
Dazu wird das plattenformige Halbzeug in einer Wärmekammer bis zur Erreichung der Verarbeitungstemperatur (Reaktivierungstemperatur) von 140 0C bis 150 0C erwärmt. Nach Erreichen der Reaktivierungstemperatur wird das plattenformige Halbzeug in ein zweiteiliges Umformwerkzeug eingelegt.
Unter einem Preßdruck von etwa 0,4 MPa ... 0,6 MPa wird das plattenformige Halbzeug zu einem, der Gesenkform entsprechenden, gewölbten Formteil irreversibel plastisch umgeformt. Nach Erreichung des maximalen Umformgrades verbleibt das Formteil bis zur Unterschreitung der Verarbeitungstemperatur (Reaktivierungstemperatur) im Umformwerkzeug.. Bis zu diesem Zeitpunkt ist es zu einer vollständigen Vernetzung der vernetzungsfähigen, reaktiven Polyurethankomponenten des Klebstoffes gekommen, so daß die ehemals thermoplastischen Klebstoffschichten nunmehr duroplastische Eigenschaften aufweisen.
Nachfolgend kann das umgeformte Werkstück aus dem Umformwerkzeug entnommen und mit bekannten Mitteln weiter spanend bearbeitet werden.
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In einem zweiten Ausfuhrungsbeispiel wird mit industriellen Mitteln ein einfach gekrümmtes, schalenformiges Halbzeug, bestehend aus drei Eichenholzfurnierlagen mit einer Furnierdicke von jeweils 2,5 mm, gefertigt (Fig. 3).
Als Klebstoff findet eine Schmelzklebstofffolie „Walopur LPD 0104" der Firma Wolff Walsrode Verwendung, die eine Klebstoffdichte von 100 g/m2 aufweist. Der Schmelzklebstoff besteht aus einem Acrylamid mit Urethanverbindungen.
Das dreilagige Furnierpaket wird in einer Vorrichtung mit bekannten Mitteln durch wechselweises Aufbringen einer Holzfurnierlage und nachfolgendes Kaschieren mit einer Schmelzklebstofffolie erzeugt.
Im Anschluß werden mehrere plattenförmige Furnierpakete gleichzeitig in einer beheizbaren Mehretagen-Stufenpresse urgeformt. Als Urformwerkzeuge dienen zweiteilige Gesenkformen. Durch die beheizbare Stufenpresse werden die plattenförmigen Furnierpakete auf Schmelztemperatur von 84 0C ... 90 0C erwärmt und gleichzeitig bei einem Pressendruck von 0,4 MPa ... 0,6 MPa zu einfach gekrümmten schalenformigen Halbzeugen urgeformt. Aufgrund der gezielten Temperaturführung behält der Zwei-Stufen-Klebstoff nach diesem erstmaligen Aufschmelzen (erste Reaktionssrufe des thermoreaktivierbaren, nachvernetzenden Klebstoffes) seine thermoplastischen Eigenschaften.
Nach einer fertigungsorganisatorisch bedingten Lagerzeit von mehreren Tagen werden aus den schalenformigen Halbzeugen gekrümmte Wandverkleidungselemente für den Innenausbau von Reisezugwagen gefertigt (Fig. 4).
Dazu werden die schalenformigen Halbzeuge zwischen die induktiv beheizbaren Gesenkhälften eines Umformgesenkes eingelegt, das in einer hydraulischen Doppelständerpresse geführt wird. Nach Erreichen der Reaktivierungstemperatur des Zwei-Stufen-Klebstoffes beginnt der Umformprozess bis zum Erreichen des gewünschten Umformgrades.
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Die Vernetzungszeit des reaktivierten, vernetzbaren PUR-Systems beträgt etwa 10 Minuten bei einer Reaktivierungstemperatur von ca. 150 0C. Durch anschließendes Kühlen der Gesenkhälften kann die technologisch bedingte Verweilzeit des Umformlings im Umformgesenk signifikant verkürzt werden.
Nach Unterschreiten der klebstoffspezifischen Reaktivierungstemperatur von 100 0C kann das umgeformte Werkstück aus der Presse entnommen werden und auf angrenzenden Zwischenlagerflächen bis auf Raumtemperatur abkühlen.
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Claims (11)

1. Nachformbarer schichtförmiger Holzwerkstoff, bestehend aus mindestens zwei Furnierlagen (1), die durch Klebstoffzwischenlagen (2) verbunden sind, die aus einem thermoplastisch aufschmelzbaren und durch thermische Reaktivierung nachvernetzenden Klebstoff bestehen.
2. Nachformbarer schichtförmiger Holzwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffzwischenlage (2) aus einem Klebstoff auf Polyurethanbasis besteht.
3. Nachformbarer schichtförmiger Holzwerkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffzwischenlage (2) aus einer Folie besteht.
4. Nachformbarer schichtförmiger Holzwerkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffzwischenlage (2) aus einer nachvernetzenden, pulver- und/oder granulatförmigen Klebstoffschicht gebildet ist.
5. Nachformbarer schichtförmiger Holzwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der urgeformte Holzwerkstoff plattenförmig ausgebildet ist.
6. Nachformbarer schichtförmiger Holzwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der urgeformte Holzwerkstoff schalenförmig, gekrümmt oder gewölbt ausgebildet ist.
7. Nachformbarer schichtförmiger Holzwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der nachformbare Holzwerkstoffes auf einer Furnierpresse urformbar ist.
8. Nachformbarer schichtförmiger Holzwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der nachformbare Holzwerkstoff bei einer Temperatur von 65°C bis 90°C urformbar ist.
9. Nachformbarer schichtförmiger Holzwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der nachformbare Holzwerkstoffes bei einer Temperatur von 100°C bis 150°C umformbar ist.
10. Nachformbarer schichtförmiger Holzwerkstoff nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der nachformbare Holzwerkstoffe vor und/oder während der Urformung auf einer beheizbaren Furnierpresse erwärmbar ist.
11. Nachformbarer schichtförmiger Holzwerkstoff nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der nachformbare Holzwerkstoffe vor und/oder während der Umformung auf einer beheizbaren Furnierpresse erwärmbar ist.
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