DE3607067A1

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Publication number: DE3607067A1
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Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Faserplatten, die als Baumaterialien für innen oder außen, Möbelbaustoffe, Innenmaterialien für Automobile, Schrankoder Gehäusematerialien für elektrische Geräte usw. einsetzbar sind.

Faserplatten wie beispielsweise Isolationsplatten werden im allgemeinen entweder durch Naßformgebungsverfahren oder Trockenformgebungsverfahren hergestellt. Das Naßformgebungsverfahren umfaßt die Verfahrensschritte des Dispergierens defibrierter Zellulosefasern oder Pulpe in Wasser; homogenen Mischens eines Leimungsmittels wie eines Rosins, Asphalts, Paraffins, Phenolharzes, Aminoharzes oder Stärke, damit dieses von den Fasern oder der Pulpe adsorbiert werden kann; des Ausformens der Dispersion zu einer nassen Matte mit einer gewünschten Dicke; der Entwässerung der nassen Matte und des Verfestigens der getrockneten Matte unter Wärme und Druck. Bei dem Trockenformgebungsverfahren werden Zellulosefasern homogen mit einem Bindemittel wie einem Phenolharz oder Aminoharz gemischt, und die Mischung wird zu einer Matte mit einer bestimmten Dicke ausgeformt, woraufhin eine Verfestigungsbehandlung durch eine Heißpresse folgt. Somit erfordert ein herkömmliches Verfahren, unabhängig davon, ob es ein Trockenverfahren oder ein Naßverfahren ist, einen Verfahrensschritt des Mischens der Fasern mit einem Leimungsmittel oder einem Bindemittel. Zu bemerken ist, daß die Biegefestigkeit von Faserplatten, die nach den vorstehend beschriebenen bekannten Verfahren hergestellt worden sind, von ihrer

ίο Dichte abhängt. Das heißt, damit eine Faserplatte eine hohe Biegefestigkeit erhalten kann, ist es notwendig, die Dichte der Platte zu erhöhen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mit dem eine Faserplatte hergestellt werden kann, die sowohl eine hohe Biegefestigkeit als auch eine niedrige Dichte besitzt.

Dabei ist es eine ganz spezielle Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein besonders einfaches Verfahren zu schaffen, bei dem kein Verfahrensschritt des Mischens der Fasern mit einem Bindemittel erforderlich ist.

Zur Lösung der vorstehenden Aufgaben wird durch die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Faserplatte geschaffen, das die folgenden Verfahrensschritte umfaßt:

Es wird eine Faserschicht hergestellt;
es wird wenigstens eine Schicht aus verschäumbaren Phenolharzteilchen angrenzend an wenigstens eine der beiden Oberflächen (oben oder unten) dieser Faserschicht gebildet, und

es wird Wärme und Druck auf die Faserschicht und die mindestens eine Schicht aus verschäumbaren Phenolharzteilchen angewendet, um zu gestatten, daß die verschäumbaren Phenolharzteilchen aufschäumen und den leeren Raum innerhalb der Faserschicht ausfüllen, und um die Faserschicht zu verfestigen.

Weitere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung.

Bei dieser Beschreibung wird auch auf die Zeichnung bezug genommen.

Die einzige Figur ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, die zur Durchführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.

Es kann irgendeine beliebige Faser für die Herstellung der Faserplatten gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Beispiele für geeignete Fasern sind Zellulosefasern, die gewöhnlich für die Herstellung von harten, mittelharten oder leichten Faserplatten verwendet werden; anorganische Fasern wie Glaswolle und Steinwolle, die als Isolator oder Schallabsorber verwendet werden, Naturfasern wie Baumwolle, Wolle, Jute und synthetische polymere Fasern wie Polyamidfasern, Polyesterfasern und Acrylfasern.

Bei der vorliegenden Erfindung werden die Fasern in Form einer Schicht oder einer Matte oder eines Filzes verwendet. Die Dicke der Matte oder des Filzes kann mit der Art und der Massedichte der Matte und der gewünschten Dicke und den Eigenschaften des Faserplattenproduktes variieren. Im allgemeinen besitzt die Faserschicht eine Dicke von etwa 1 bis 100 mm.
Auf die Faserschicht wird eine Schicht aus Teilchen aus einem verschäumbaren Phenolharz gelegt oder aber die Faserschicht wird selbst auf eine Schicht aus Teilchen aus einem verschäumbaren Phenolharz gelegt und wird dann einer Verfestigungsbehandlung unter

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Wärme und Druck unterworfen. Wenn es gewünscht wird, können zwei Phenolharzschichten an den beiden Oberflächen der Faserschicht angeordnet werden. Es ist auch möglich, zwei oder mehr übereinander gelegte Faserschichten mit jeweils einer Schicht aus verschäumbaren Phenolharzteilchen eingeschoben zwischen jeweils zwei benachbarte Faserschichten zu verwenden. Das verschäumbare Phenolharz kann eine Zusammensetzung, die ein Phenolharz vom Novolak-Typ, ein Härtungsmittel wie z.B. Hexamethylentetramin und ein Schäummittel wie z.B. Natriumhydrogencarbonat enthält, oder eine Zusammensetzung sein, die ein Phenolharz vom Resol-Typ und ein Schäummittel wie z.B. Natriumhydrogencarbonat enthält. Das verschäumbare Harz wird bei der vorliegenden Erfindung in Form von Teilchen oder Pulver mit einer Teilchengröße von vorzugsweise 5 mm oder weniger, oder noch stärker zu bevorzugen 1 mm oder weniger, verwendet. Die Teilchen aus verschäumbarem Phenolharz werden vorzugsweise in einer Menge von 10 bis 150 Gewichtsteilen, stärker zu bevorzugen 50 bis 100 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile der Faserschicht verwendet.

Die Faserschicht und die Schicht aus verschäumbaren Phenolharzteilchen werden dann einem Formpreßverfahren unterworfen, und zwar bei einer Temperatur und einem Druck, die so gewählt sind, daß die Phenolharzteilchen sich ausdehnen und aufschäumen können und die Leerräume innerhalb der Faserschicht ausfüllen können und die Faserschicht sich verfestigen kann. Das Formpressen oder Ausformen unter Druck wird vorzugsweise bei einer Temperatur von 120 bis 200⁰C und einem Druck von 0,5 bis 30 kp/cm² (etwa 0,5 bis 30 bar) über eine Zeitdauer von 0,5 bis 30 Minuten durchgeführt.

Die Figur zeigt eine bevorzugte Ausführungsform für eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung, in der das Bezugszeichen 1 einen laufenden Förderer oder Zubringer mit einem Paar beabstandeter Schüttgutbehälter 2 und 3 bezeichnet, wobei die letzteren so aufgehängt sind, daß sie entsprechend Fasern bzw. aufschäumbare Phenolharzteilchen abgeben. Die Fasern innerhalb des Schüttgutbehälters 2 werden auf der vorbeilaufenden Fördereroberfläche abgelegt, um eine Faserschicht 4 darauf zu bilden. Die aufschäumbaren Phenolharzteilchen aus dem Schüttgutbehälter 3 werden auf die Oberfläche der Faserschicht 4 gestreut, um auf ihr eine Harzschicht 5 zu bilden. Die Faserschicht 4 mit der darüberliegenden Harzschicht 5 wird dann in eine Formpreßvorrichtung 6 eingeführt, die an sich bekannt ist, in der die Schichten 4 und 5 Wärme und Druck unterworfen werden. Auf diese Weise schmilzt das aufschäumbare Phenolharz und dehnt sich aus und schäumt auf mit zum Beispiel einem Aufschäumverhältnis von 5 bis 50. Aufgrund des Ausdehnens oder der Aufschäumung kann das Phenolharz in die Leerstellen innerhalb der Faserschicht eindringen und die Leerräume vollständig ausfüllen, wobei die Faserschicht gepreßt wird. Das Phenolharz wird dann so vernetzt, daß die Fasern gebunden und verfestigt werden, um eine Faserplatte zu erhalten, die ganz allgemein eine Dicke von 0,1 bis 100 mm aufweist. Da das verschäumte Phenolharz eine Dichte von 0,02 bis 0,2 g/cm³ besitzt, hat die entstehende Faserplatte eine kleine Dichte und noch eine hohe Biegefestigkeit. Durch Verwendung geeigneter Preßformen können Faserplatten mit verschiedenartigen Formen und Gestalten wie beispielsweise flache Platten und gewölbte Platten hergestellt werden.

Die folgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung noch weiter erläutern.

Beispiel 1

2000 Gramm Zellulosefasern, die für die Herstellung herkömmlicher Hartfaserplatten verwendet werden, wurden auf einem Pressentisch mit einem Arbeitsbereich von ausgebreitet, um eine Faserschicht mit einer Dicke von 100 mm zu bilden. 2000 Gramm verschäumbare Phenolharzteilchen mit einer Teilchengröße von 1 mm wurden gleichmäßig auf der Faserschicht verstreut, um eine Harzschicht mit einer Dicke von etwa 1 mm über der Oberfläche der Faserschicht zu bilden. Nach dem Vorsehen eines Abstandshalters oder einer Abstandsstange mit einer Höhe von 10 mm wurde die Faserschicht bei einer Temperatur von 150⁰C und einem Druck von 5 kp/cm² (etwa 5 bar) über 5 Minuten heißgepreßt, um eine Faserplatte mit einer Dicke von 10 mm, einer Dichte von 0,38 g/cm³ und einer Biegefestigkeit von 230 kp/cm² (etwa 2300 N/cm²) herzustellen.

Beispiel 2

150 Gramm aufschäumbare Phenolharzteilchen, die den in Beispiel 1 verwendeten ähnlich waren, wurden auf einen Pressentisch mit der Größe von 1 verstreut, um eine erste Harzschicht zu bilden, auf die 600 Gramm Glaswolle zur Verwendung als herkömmliches Wärmeisolationsmaterial ausgebreitet wurden, um eine Faserschicht zu bilden. Dann wurden nochmals 150 g aufschäumbare Phenolharzteilchen über die Oberfläche der Faserschicht gestreut, um darauf eine zweite Harzschicht zu bilden. Nach dem Einfügen eines 3 mm dicken Abstandshalters oder Abstandsstabes zwischen die Preßformen wurden die übereinandergelegten Schichten bei einer Temperatur von 16O⁰C und einem Druck von 2 kp/cm² (etwa 2 bar) über eine Zeitdauer von 2 Minuten heißgepreßt, wodurch eine Faserplatte mit einer Dicke von 3 mm, einer Dichte von 0,25 g/cm³ und einer Biegefestigkeit von 290 kp/cm² (etwa 2900 N/cm²) erhalten wurde.

Beispiel 3

300 Gramm aufschäumbare Phenolharzteilchen, die den in Beispiel 1 verwendeten ähnlich waren, wurden auf einem großen Pressentisch ausgebreitet, und darüber wurden 600 g Steinwolle zur Verwendung als ein herkömmliches Wärmeisolationsmaterial gleichmäßig ausgebreitet, um eine Faserschicht zu bilden. Dann wurden nochmals weitere 300 g der Phenolharzteilchen über die Oberfläche der Faserschicht verstreut. Nach dem Positionieren eines 3 mm dicken Abstandshalters oder Distanzstabes in einer Preßzone wurden die übereinandergelegten Schichten bei einer Temperatur von 180⁰C und einem Druck von 20 kp/cm² (etwa 20 bar) über 1 Minute heißgepreßt, wodurch eine Faserplatte mit einer Dicke von 3 mm, einer Dichte von 0,39 g/cm³ und einer Biegefestigkeit von 460 kp/cm² (etwa 4600 N/cm²) erhalten wurde.

Die so erhaltenen Faserplatten wurden zerschnitten, um ihre inneren Strukturen zu untersuchen. Es wurde gefunden, daß die Innenräume dieser Faserplatten vollständig mit dem expandierten oder verschäumten Phenolharz ausgefüllt waren.

Die Erfindung kann durch andere spezifische Ausführungsformen durchgeführt werden, ohne daß das Prin-

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zip oder die wesentlichen Eigenschaften der Erfindung verlassen werden. Die beschriebenen Ausführungsformen sollen deshalb nur als Beispiele angesehen werden und sollen die Erfindung nicht einschränken. Abänderungen und Modifikationen sind im Rahmen der Erfindung möglich.

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1. Verfahren zur Herstellung einer Faserplatte, dadurch gekennzeichnet, daß eine Faserschicht hergestellt wird; wenigstens eine Schicht aus ausdehnbaren oder aufschäumbaren Phenolharzteilchen angrenzend an wenigstens eine Oberfläche der Faserschicht, also oben oder unten, gebildet wird und Wärme und Druck auf diese Faserschicht und diese wenigstens eine Schicht aus ausdehnbaren oder aufschäumbaren Phenolharzteilchen angewendet werden, um zu gestatten, daß die aufschäumbaren Phenolharzteilchen sich ausdehnen und die Leerräume innerhalb der Faserschicht ausfüllen, und um die Faserschicht zu verfestigen.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß nur eine Schicht aus aufschäumbaren Phenolharzteilchen auf der oberen Oberfläche der Faserschicht vorgesehen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß nur eine Schicht aus aufschäumbaren Phenolharzteilchen unterhalb der unteren Oberfläche der Faserschicht vorgesehen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zwei Schichten aus aufschäumbaren Phenolharzteilchen auf der oberen Oberfläche und unter der unteren Oberfläche der Faserschicht vorgesehen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die aufschäumbaren Phenolharzteilchen in einer Menge von 10 bis 150 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen der Faserschicht verwendet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß eine Faserschicht mit einer Dicke von etwa 1 bis 100 mm verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Verfestigung bei einer Temperatur von 12Of bis 200⁰C und einem Druck von 0,5 bis 30 kp/cm² (etwa 0,5 bis 30 bar) über eine Zeitdauer von 0,5 bis 30 Minuten durchgeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Verfestigung mittels einer Formpreßvorrichtung durchgeführt wird.