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Verfahren zur Herstellung eines nicht-brennbaren
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Mehrschichten-Verbundkörpers
Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Herstellung eines nicht-brennbaren Mehrschichten-Verbundkörpers,
insbesondere einer Mehrschichten-Verbundplatte, die z.B. der Brandschutzklasse A2
gemäß DIN 4102 entspricht. Die Verbundkörper weisen im allgemeinen wenigstens eine,
Bindemittel und gegebenenfalls übliche Flammschutzmittel enthaltende Kernschicht
aus pflanzlichen Fasern oder Partikeln auf und tragen mindestens eine, Bindemittel,
nicht-brennbares, kleinteiliges Dämmaterial und gegebenenfalls sonstige übliche
Bestandteile enthaltende Deckschicht. Die Oberfläche dieses Verbundkörpers kann
z.B. durch Furniere, Kunstharz-, Papier- oder Lackschichten weiter vergütet sein.
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Ein wesentlicher Umstand liegt darin, daß die Verbundkörper, wie Platten
usw. die vorteilhaften Eigenschaften der seit Jahrzehnten verwendeten Holzwerkstoffplatten,
insbesondere Holzspanplatten aufweisen, ohne deren Nachteile zu besitzen.
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Im Bereich des Innen- und Möbelbaus werden seit Jahrzehnten aus pflanzlichen
Fasern oder Partikeln, insbesondere aus Holzwerkstoffen, wie Holzspänen, gebildete
Platten verwendet. Sie weisen wegen ihrer weitgehenden Isotropie eine verhältnismäßig
gute Dimensionsstabilität auf und eignen sich daher besonders gut zum Furnieren
und Kaschieren mit echten Holzfurnieren, mit Kunststoffen aller Art, mit mittels
Kunstharze beladenen Papierschichten, mit Folien, einschließlich
Metallfolien
usw., außerdem lassen sie sich werkzeugschonend und sauber verarbeiten, beispielsweise
durch Bohren, Sägen, Fräsen, Nageln und Schrauben. Nachteilig ist, daß diese aus
pflanzlichen Fasern bzw. Holzwerkstoffen gebildeten Körper brennbar sind und daher
für viele Verwendungszwecke nach den geltenden Bauvorschriften nicht eingesetzt
werden dürfen. Ferner tritt beim Verpressen des feinteiligen Materials, wie Holzspänen
usw., immer wieder das Problem auf, daß die darin enthaltene hohe Feuchtigkeit zu
Platzern führt. Repräsentativ für mit feinteiligem pflanzlichem Material gebildete
Formkörper sind Holzspanplatten, die nachfolgend stellvertretend für die hier interessierende
Gruppe von Formkörpern genannt sind.
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Im Bereich des vorbeugenden Brandschutzes werden für Hochbauten bestimmter
Art und Nutzung neben konstruktiven Maßnahmen auch bestimmte Anforderungen an die
für sich allein oder innerhalb bestimmter Konstruktionen verwendeten Baustoffe gestellt.
Die in der DIN-Norm 4102 festgehaltenen Kriterien hinsichtlich der Nicht-Brennbarkeit
dieser Baustoffe besagen, daß zur Erreichung der Qualifikation "nicht-brennbar nach
DIN 4102" die Baustoffe fünf Prüfungen bestehen müssen, nämlich zwei Prüfungen mit
verschiedenen Apparaturen zum Nachweis der Nicht-Brennbarkeit, zwei Prüfungen auf
verschiedenen Geräten zur Feststellung der Rauchdichte
und eine
weitere Prüfung in einer Apparatur zur Bestimmung der Toxizität. Nur wenn alle diese
Prüfungen bestanden sind, kann von einer Nicht-Brennbarkeit im Sinne der DIN-Norm
4102 (Brandschutzklasse A2) gesprochen werden. Nach den derzeit gültigen Bauvorschriften
dürfen nur solche Baustoffe im Bereich des vorbeugenden Brandschutzes eingesetzt
werden, welche die vorgeschriebene Qualifikation im Sinne der DIN-Norm 4102 erbringen.
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In der Praxis sind Baustoffe, die der obengenannten Brandklasse A2
entsprechen, nur dann akzeptabel, wenn sie in ihrer Verhaltensweise, d.h. nach ihren
technologischen Eigenschaften und ihrer Verarbeitbarkeit, weitgehend den Baustoffen
gleichen, die seit Jahrzehnten mit Erfolg eingesetzt werden.
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Die meisten der bisher gemachten Vorschläge, Holzspanplatten nicht-brennbar
zu machen, haben keinen Eingang in die Praxis gefunden, weil sie entweder nur mit
großem Aufwand und daher unwirtschaftlich zu produzieren sind oder weil sie von
den genannten notwendigen Eigenschaften zu weit in negativer Richtung abweichen.
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So wurde beispielsweise bereits vorgeschlagen, Verbundplatten aus
Holzspänen im Gemisch mit Zement und Wasser herzustellen, um sie dadurch nicht-brennbar
zu
machen. Dadurch werden jedoch die Platten, mit einem spezifischen Gewicht von über
1000 bis etwa 1300 kg/m3, zu schwer, verglichen mit üblichen Holzspanplatten, die
ein spezifisches Gewicht in dem Bereich von etwa 600 bis etwa 800 kg/m3 haben. Sie
sind damit namentlich für den Innenausbau zu schwer, besitzen wegen ihres hohen
Gewichts wesentlich schlechtere Wärme- und Schallisoliereigenschaften und sind zudem
wegen ihres hohen Zementgehaltes nur mit hohem Werkzeugverschleiß bearbeitbar.
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Man hat auch bereits versucht, durch Ersatz des Holzes durch nicht-brennbare
Materialien bzw. Füllstoffe, wie z.B. Tonerde, Talcum, Leicht- oder Schwerspat,
Kalksandstein, Kaolin, Gips, Glimmerpulver, Magnesium, Aluminiumpulver und dgl.,
die Platten nichtbrennbar zu machen. Das spezifische Gewicht dieser Platten ist
aber ebenfalls zu hoch, darüber hinaus lassen ihre Festigkeitseigenschaften viele
Wünsche offen, weil sich die genannten Füllstoffe niemals biegesteif in die Platte
integrieren lassen. Hinzu kommt, daß derartige Platten oftmals der Brandklasse A2
der DIN-Norm 4102 nicht genügen.
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Man hat auch bereits versucht, das unerwünschte hohe spezifische Gewicht
durch Verwendung von Materialien mit geringem spezifischem Gewicht, wie z.B. geblähtem
Glimmer,
Perlit, Kork und dgl., im Gemisch mit Holzspänen herabzusetzen. Insbesondere geblähter
Glimmer hat dabei eine gewisse Bedeutung erlangt, weil die hiermit hergestellten
Platten ein sehr geringes spezifisches Gewicht haben und sowohl der Nicht-Brennbarkeitsnorm
genügen als auch verhältnismäßig gut bearbeitbar sind. Ihr Nachteil, insbesondere
dann, wenn die Platten völlig aus solchen Materialien wie Glimmer hergestellt sind,
besteht jedoch darin, daß sie nur schwer einer Oberflächenvergütung, z.B. mit Kunststoffolien,
Holzfurnieren, Dekorpapieren usw.
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zugänglich sind. Wegen ihres im Vergleich mit Holz völlig anderen
Verhaltens z.B. in Bezug auf die Schwund-Dehnungs-Eigenschaften besteht die Gefahr,
daß bei der Bearbeitung auch außerordentlich hohe Folgeschäden auftreten, die es
zum Risiko werden lassen, derartige Platten für die genannten Zwecke weiterhin einzusetzen.
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Ein weiterer Nachteil ist die äußerst geringe Biege-und Querfestigkeit
solcher leichten Materialien, was beim Transport und der Verlegung besondere Schadensanfälligkeit
bedingt.
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Andererseits haben Verbundplatten, die aus einer Kernschicht aus mit
einem Flammschutzmittel behandelten Holzspänen und ein- oder beidseits darüber angeordneten
Dämmschichten aus dem obengenannten Material bestehen, den Nachteil, daß die Uberzugsschichten
zu weich und dadurch beschädigungsanfällig sind. Beim
Aufbringen
von Oberflächenvergütungsschichten wie beim Furnieren und Kaschieren ist es dann
sehr schwierig, noch erstklassige geschlossene plane Oberflächen zu erzielen.
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Aufgabe der Erfindung war es, eine nicht-brennbare Platte zu entwickeln,
die ebensogut für den Innenausbau und den Möbelbau sowie auch für Außenverschalungen
verwendet werden kann wie die seit Jahren bewährte Holzspanplatte, ohne jedoch deren
Nachteile zu besitzen.
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Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst werden
kann mit einem nicht-brennbaren Mehrschichten-Verbundkörper, insbesondere -Platte,
dessen Kernschicht Kunstharzbindemittel, pflanzliche Fasern oder Partikel und gegebenenfalls
übliche Flammschutzmittel und sonstige übliche Bestandteile enthält und dessen Deckschicht
Kunstharzbindemittel, nicht-brennbares, körniges oder pulverförmiges Dämmaterial,
insbesondere mit geringem spezifischem Gewicht und gegebenenfalls weitere übliche
Bestandteile enthält und bei dessen Herstellung ein pulverförmiges oder körniges
nicht-brennbares Material verwendet wird, das in der Lage ist, die beim Verpressen
auftretende Feuchtigkeit zu binden und gleichzeitig unter der Wirkung dieser Feuchtigkeit
auszuhärten. Neben anderen Vorteilen, wie die Verringerung der Gefahr von Platzern,
wird
hierdurch eine Verbesserung des Aussteifungseffektes und der Härte der Deckschicht
erzielt.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines nicht-brennbaren
Mehrschichten-Verbundkörpers, insbesondere Brandschutzklasse A2 nach DIN 4102, mit
einer Kunstharzbindemittel, pflanzliche Fasern oder Partikel und gegebenenfalls
Flammschutzmittel und sonstige an sich bekannte Zusätze enthaltenden Kernschicht
und mit mindestens einer, Kunstharzbindemittel, nicht brennbares, körniges oder
pulverförmiges Dämmaterial, insbesondere mit geringem spezifischem Gewicht und gegebenenfalls
sonstige an sich bekannte Bestandteile enthaltenden Deckschicht das dadurch gekennzeichnet
ist, daß man a) zur Herstellung der Kernschicht (K) 99 bis 20 Gew.-t pflanzliche
Fasern oder Partikel (K1), 0 bis 70 Gew.-% Flammschutzmittel (K2), 0 bis 20 Gew.-%
an sich bekannte Zusätze (K3) und 1 bis 30 Gew.-% Kunstharzbindemittel (;\4), jeweils
bezogen auf das Gesamtgewicht der Kernschithtbestandteile, verwendet.
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b) zur Herstellung der Deckschicht(en) (D) 90 bis 40 Gew.-% pulverförmigges
oder körniges, nichtbrennbares Dämmaterial, insbesondere mit geringem spezifischem
Gewicht (D1), 10 bis 60 Gew.-% pulverförmiges oder körniges, nicht-brennbares, Feuchtigkeit
aufnehmendes
und unter ihrer Wirkung aushärtendes Material (D2), 0 bis 35 Gew.-% an sich bekannte
Deckschichtbestandteile (D3) und 1 bis 30 Gew.-% Kunstharzbindemittel (D4), jeweils
bezogen auf das Gesamtgewicht der Deckschichtbestandteile, verwendet und c) die
Bestandteile der Kernschicht (K) und die Bestandteile der Deckschicht(en) (D) bei
einer Temperatur von mindestens 1200C in an sich bekannter Weise gemeinsam verpreßt.
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Erfindungsgemäße nicht-brennbare Mehrschichten-Verbundplatten können
z.B. die Forderungen der Brandschutzklasse A2 nach DIN 4102 erfüllen. Sie eignen
sich besonders gut zum Furnieren und Kaschieren mit echten Holzfurnieren, mit Kunststoffen
aller Art, mit Kunstharz beladenen Dekorfolien usw., und lassen sich werkzeugschonend
und sauber verarbeiten, beispielsweise durch Bohren, Sägen, Fräsen, Nageln, Schrauben
und dgl. Eine solche Platte hat ein spezifisches Gewicht im Bereich von etwa 600
bis etwa 950 kg/m3. Sie eignet sich sehr gut für den Innenausbau sowie für die Herstellung
von Möbeln und weist gute wärme- und schallisolierende Eigenschaften auf.
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In ihrem technologischen Verhalten ähnelt sie weit mehr einer normalen
Holzspanplatte, ohne jedoch - wie
diese - brennbar zu sein. Das
bei ihrer Herstellung verwendete, Feuchtigkeit aufnehmende Material hat eine wichtige
feuchtigkeitsausgleichende Funktion beim Verpressen des Verbundwerkstoffes zu Platten
bzw. Formkörpern, indem es die frei werdende Feuchtigkeit aufnimmt und zu seiner
eigenen Aushärtung verwendet. Dank der Doppelfunktion wird dadurch die bei der Herstellung
von Holzspanplatten beobachtete Neigung zur Bildung von Platzern eliminiert.
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Die erfindungsgemäße nicht-brennbare Mehrschichten-Verbundplatte weist
eine harte, kaschier-, furnier-und streichfähige Oberfläche auf. Ihr spezifisches
Gewicht kann leicht an die jeweiligen Verwendungszwecke angepaßt werden und sie
läßt sich ausgezeichnet verarbeiten.
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Als Komponente K1 verwendet man vorzugsweise Holzspäne, Bagasse, Reisstroh
unter Reis schalen oder dgl., insbesondere jedoch Holzspäne. Die Menge, in denen
dieses Material eingesetzt wird, beträgt 99 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 70
Gew.-t (atro) bezogen auf das Gesamtgewicht der Kernschichtbestandteile.
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Als Komponente K2 (Flammschutzmittel der Kernschicht) verwendet man
vorzugsweise Phosphate, Borverbindungen, wie Bormineralien und/odernhibitoren auf
Halogenbasis,
insbesondere Ammoniumphosphat, Diammoniumhydrogenphosphat
und/oder Borsäure, in einer Menge von 0 bis 70 Gew.-%, vorzugsweise von 40 bis 65
Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kernschichtbestandteile.
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Als Komponente K3, sofern vorhanden, verwendet man ein an sich bekanntes
Bestandteil wie anorganische oder organische Füllmittel, Hydrophobiermittel, Insektizide,
Bakterizide und dergleichen.
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Als Komponente K4 verwendet man an sich bekannte härtbare Kunstharzbindemittel
auf Basis von Carbamid-, Melamin-,Phenolharz oder Isocyanaten oder Gemische davon
in einer Menge von 1 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise von 3 bis 15 Gew.-%, bezogen auf
das Gesamtgewicht der Kernbestandteile. Die Kunstharzbindemittel werden meist in
Form ihrer wässrigen Dispersionen, mit einem Feststoffgehalt von z.B. 40 bis 60
Gew.-% eingesetzt, Als Komponente D1 verwendet man Glimmer (Vermiculit) vorzugsweise
in expandierter Form in einer Menge von 90 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise von 50 bis
85 Gew.-%, wiederum bezogen auf das Gesamtgewicht der Deckschichtbestandteile. Aber
auch andere Materialien, wie beispielsweise vermahlene Blähtone sind verwendbar.
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Als Komponente D2 verwendet man vorzugsweise abbindefähiges Calciumsulfat,
das außerdem den Vorteil bietet, daß es nur etwa einen Bruchteil von beispielsweise
Blähglimmer kostet. Außerdem ist bei Verwendung von Calciumsulfat eine Volumenverminderung
möglich, wodurch verfahrenstechnische Vorteile erzielt werden und die Preßgenauigkeit
verbessert wird.
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Es ist beispielsweise möglich, Anhydrit zu verwenden, wobei allerdings
bei Verwendung von Hemihydrat besonders vorteilhafte Ergebnisse erzielt werden.
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Die Feuchtigkeit aufnehmende Komponente D2 wird zweckmäßig in einer
Menge von 10 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise von 15 bis 40 Gew.-% verwendet, bezogen
auf das Gesamtgewicht der Deckschichtbestandteile.
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Zur Verbesserung des Abbindevorgangs kann eine Komponente D2 verwendet
werden, der noch ein anregendes Agens, beispielsweise Kaliumsulfat, in einer Menge
von mindestens 0,1 Gew.-%, vorzugsweise von 0,3 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht
der Komponente D2, zugesetzt ist.
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Als Komponente D3 können z.B. pflanzliche Partikel, wie Holzfasern,
Holzspäne, ferner Hydrophobiermittel, Pestizide und dergleichen verwendet werden.
Weiter können anorganische oder organische Füllmittel und dergleichen, auch verstärkende
Stoffe enthalten sein.
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Als Komponente D4 wird zur Herstellung der Deckschicht(en) D meist
das gleiche Kunstharzbindemittel verwendet, wie es in der Kernschicht K verwendet
wird. Es können aber auch andere, besonders hart abbindende oder besondere Eigenschaften
verleihende Bindemittel verwendet werden.
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Die erfindungsgemäß hergestellte Deckschicht hat vorzugsweise eine
Dicke von mindestens 1 mm, insbesondere von 1,5 bis 5 mm.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann die Komponente
D2 auch bei der Herstellung der Kernschicht K oder nur bei der Herstellung der Kernschicht
K verwendet werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird
in der Stufe (c), die auf an sich bekannte Weise, d.h. bei Temperaturen von mindestens
1200C, vorzugsweise von 150 bis 230t und bei Drucken von 10 bis 40 bar, vorzugsweise
von 25 bis 35 bar, durchgeführt wird, zusätzlich zu der Kernschicht K und der (den)
Deckschicht(en) D noch ein Dekormaterial und/oder ein Verstärkungsmaterial, vorzugsweise
Mineralfasergewebe oder -vliese, oder sonstiges z.B. keramisches Verstärkungsmaterial,
verwendet. Als Dekormaterialien können z.B. bedruckte und/oder gefärbte, gegebenenfalls
kunstharzbeladene Papierschichten, Furniere, Kunststoff- oder Metallfolien usw.
verwendet werden. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann
dem
Gemisch zur Herstellung der Kernschicht K aber auch der Deckschicht D außerdem ein
nicht-brennbarer Füllstoff, wie z.B. Tonerde, Talcum, Leicht-oder Schwerspat, Kalksandstein,
Kaolin, Glimmerpulver, vorzugsweise Kaolin, Leicht-oder Schwerspat zugesetzt werden
(K3 und/oder D3).
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung können
den Gemisch zur Herstellung der Kernschicht K und/oder dem Gemisch zur Herstellung
der Deckschicht(en) D in bekannter Weise insektizid und/oder fungizid wirksame Agentien
zugesetzt werden (K3 und/oder D3). Weiter kann nach einer besonders bevorzugten
Ausführungsform auf die Mehrschichten-Verbundplatte gegebenenfalls unter Hitze und/
oder Druck eine Kaschierschicht aufgebracht werden.
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Als Kaschierschicht-Materialien können die vorgenannten Stoffe wie
bedruckte oder gefärbte, gegebenenfalls mit härtbaren Leimen beladene, Papierbahnen,
Glasfaser-Gewebe oder Vliese, Kunststoff- oder Metall-Folien, Pulver, Holzfurniere
und dgl. aufgebracht werden.
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Soweit Gewichtsangaben für die pflanzlichen Bestandteile gemacht sind,
handelt es sich jeweils um atro-Angaben.
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Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert,
ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.
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Beispiel 1 Zur Herstellung einer Deckschicht werden 1200 g Vermiculit
und 300 g CaSO4-Hemihydrat gemischt und das Gemisch in einem für die Beleimung von
Spanplatten üblichen Mischer mit 12,5 % Festharz, bezogen auf das Gesamtgewicht,
einer 55 %igen Flotte eines Karbamidharzes, bezogen auf das Gesamtgewicht, beleimt.
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Danach werden zur Herstellung der Mittelschicht 950g (atro) Holzspäne
mit 1050 g Borsäure vermischt und das Gemisch in gleicher Weise wie für das Deckschichtmaterial
angegeben, mit 10,5 % Festharz, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mittelschicht,
beleimt.
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Die Hälfte des Deckschichtmischguts wird innerhalb eines Schüttrahmens
auf ein Aluminiumblech im Format 550 x 320 mm unter gleichmäßiger Verteilung aufgebracht.
Hierauf wird das Mittelschichtgut aufgestreut und auf dieses wiederum das restliche
Deckschichtmaterial, welches ebenfalls mit einem Aluminiumblech abgedeckt wird.
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Nach gegebenenfalls kalter Vorverdichtung wird der Schüttrahmen abgenommen
und das gegebenenfalls vorgepreßte Schüttgut in eine Heißpresse eingefahren.
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Bei einer Temperatur von 1500 C wird das Pressgut mit einem Druck
von 20 kg/cmt auf 20 mm dicke Distanzleisten gefahren und nach Erreichen derselben,
wie bei der Herstellung von Spanplatten allgemein üblich, der Druck im Verlauf der
Presszeit stufenweise abgebaut bis auf einen Restdruck, der notwendig ist, um auf
Distanzleisten zu bleiben. Nach einer Preßdauer von 8 Min. wird die Presse geöffnet
und der Formkörper herausgenommen. Diesen läßt man anschlie-Bend im Stapel in bekannter
Weise zweckmäßig einige Stunden nachreifen, damit er seine endgültige Festigkeit
erhält. Danach wird er besäumt und kann erforderlichenfalls an seiner Oberfläche
in ebenfalls bekannter Weise auf eine Dicke von 19 mm geschliffen werden.
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Das Produkt erfüllt alle Anforderungen an die A2-Prüfung für nicht-brennbare
Baustoffe nach DIN 4102, Teil 1.
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Beispiel 2 Deckschicht Einer Menge von 840 g Vermiculit werden 358
g Anhydrit eines Calciumsulfats und 2 g Kaliumsulfat zugegeben
und
in gleicher Weise wie in Beispiel 1 beschrieben mit 12,5 8 Festharz desselben Harzes
beleimt.
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Mittelschicht 850 g Holzspäne werden mit 1150 g Borsäure vermischt
und in gleicher Weise wie in Beispiel 1 beschrieben, mit 10,5 8 Festharz beleimt.
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Deckschicht- und Mittelschichtgut werden anschließend, wie in Beispiel
1 beschrieben, geformt und 5 Min. bei 1800 C mittels 15 mm dicken Distanzleisten
verpreßt.
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Man erhält auf diese Weise einen ebenfalls nach DIN 4102 nicht-brennbaren
Formkörper von 15 mm Dicke mit ähnlichen technologischen Eigenschaften wie nach
Beispiel 1.