DE3617067A1 - Verfahren zur herstellung von faserplatten - Google Patents

Verfahren zur herstellung von faserplatten

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Faserplatten, die als Baumaterialien für innen oder außen, Möbelbaustoffe, Innenmaterialien für Automobile, Schrank­ oder Gehäusematerialien für elektrische Geräte usw. ein­ setzbar sind.
Faserplatten wie beispielsweise Isolationsplatten werden im allgemeinen entweder durch Naßformgebungsverfahren oder Trockenformgebungsverfahren hergestellt. Das Naßformge­ bungsverfahren umfaßt die Verfahrensschritte des Disper­ gierens 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 wer­ den 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 Trockenformgebungsverfah­ ren werden Zellulosefasern homogen mit einem Bindemittel wie einem Phenolharz oder Aminoharz gemischt, und die Mi­ schung wird zu einer Matte mit einer bestimmten Dicke aus­ geformt, 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 be­ kannten Verfahren hergestellt worden sind, von ihrer Dich­ te abhängt. Das heißt, damit eine Faserplatte eine hohe Biegefestigkeit erhalten kann, ist es notwendig, die Dich­ te 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 vor­ liegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Faserplatte geschaffen, das die folgenden Verfahrensschrit­ te umfaßt:
Es wird eine Faserschicht hergestellt;
es wird wenigstens eine Schicht aus verschäumbaren Phenol­ harzteilchen angrenzend an wenigstens eine der beiden Oberflächen (oben oder unten) dieser Faserschicht gebil­ det, und
es wird Wärme und Druck auf die Faserschicht und die min­ destens eine Schicht aus verschäumbaren Phenolharzteilchen angewendet, um zu gestatten, daß die verschäumbaren Phenol­ harzteilchen aufschäumen und den leeren Raum innerhalb der Faserschicht ausfüllen, und um die Faserschicht zu verfe­ stigen.
Weitere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Be­ schreibung wird auch auf die Zeichnung bezug genommen.
Die einzige Figur ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, die zur Durchführung des Verfahrens der vor­ liegenden Erfindung verwendet werden kann.
Es kann irgendeine beliebige Faser für die Herstellung der Faserplatten gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfin­ dung verwendet werden. Beispiele für geeignete Fasern sind Zellulosefasern, die gewöhnlich für die Herstellung von harten, mittelharten oder leichten Faserplatten ver­ wendet werden; anorganische Fasern wie Glaswolle und Steinwolle, die als Isolator oder Schallabsorber verwen­ det werden, Naturfasern wie Baumwolle, Wolle, Jute und synthetische polymere Fasern wie Polyamidfasern, Polyester­ fasern 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 Faser­ schicht wird selbst auf eine Schicht aus Teilchen aus einem verschäumbaren Phenolharz gelegt und wird dann einer Ver­ festigungsbehandlung unter Wärme und Druck unterworfen. Wenn es gewünscht wird, können zwei Phenolharzschichten an den beiden Oberflächen der Faserschicht angeordnet wer­ den. Es ist auch möglich, zwei oder mehr übereinander ge­ legte Faserschichten mit jeweils einer Schicht aus ver­ schäumbaren Phenolharzteilchen eingeschoben zwischen je­ weils 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. Natrium­ hydrogencarbonat 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 Teil­ chen 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 Ge­ wichtsteilen pro 100 Gewichtsteile der Faserschicht ver­ wendet.
Die Faserschicht und die Schicht aus verschäumbaren Phenol­ harzteilchen werden dann einem Formpreßverfahren unter­ worfen, und zwar bei einer Temperatur und einem Druck, die so gewählt sind, daß die Phenolharzteilchen sich ausdeh­ nen 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 200°C 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 durch­ geführt.
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 beabstan­ deter 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 vorbei­ laufenden 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 Harz­ schicht 5 wird dann in eine Formpreßvorrichtung 6 einge­ führt, 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 Aufschäumverhält­ nis von 5 bis 50. Aufgrund des Ausdehnens oder der Auf­ schäumung kann das Phenolharz in die Leerstellen innerhalb der Faserschicht eindringen und die Leerräume vollständig ausfüllen, wobei die Faserschicht gepreßt wird. Das Phe­ nolharz 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 Verwen­ dung geeigneter Preßformen können Faserplatten mit ver­ schiedenartigen 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 her­ kömmlicher 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 Phenolharzteil­ chen 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 Faser­ schicht zu bilden. Nach dem Vorsehen eines Abstandshal­ ters oder einer Abstandsstange mit einer Höhe von 10 mm wurde die Faserschicht bei einer Temperatur von 150°C und einem Druck von 5 kp/cm2 (etwa 5 bar) über 5 Minuten heiß­ gepreßt, 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 Wärmeisola­ tionsmaterial 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 über­ einandergelegten Schichten bei einer Temperatur von 160°C und einem Druck von 2 kp/cm2 (etwa 2 bar) über eine Zeit­ dauer 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 herkömm­ liches Wärmeisolationsmaterial gleichmäßig ausgebreitet, um eine Faserschicht zu bilden. Dann wurden nochmals wei­ tere 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 180°C 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 gefun­ den, daß die Innenräume dieser Faserplatten vollständig mit dem expandierten oder verschäumten Phenolharz ausge­ füllt waren.
Die Erfindung kann durch andere spezifische Ausführungs­ formen durchgeführt werden, ohne daß das Prinzip oder die wesentlichen Eigenschaften der Erfindung verlassen werden. Die beschriebenen Ausführungsformen sollen des­ halb nur als Beispiele angesehen werden und sollen die Erfindung nicht einschränken. Abänderungen und Modifika­ tionen sind im Rahmen der Erfindung möglich.

Claims (8)

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 we­ nigstens eine Schicht aus ausdehnbaren oder aufschäumbaren Phenolharzteilchen angewendet werden, um zu gestatten, daß die aufschäumbaren Phenolharzteilchen sich ausdehnen und die Leer­ räume innerhalb der Faserschicht ausfüllen, und um die Faserschicht zu verfestigen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß nur eine Schicht aus aufschäumbaren Phe­ nolharzteilchen auf der oberen Oberfläche der Faserschicht vorgesehen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß nur eine Schicht aus aufschäumbaren Phe­ nolharzteilchen unterhalb der unteren Ober­ fläche der Faserschicht vorgesehen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zwei Schichten aus aufschäumbaren Phenol­ harzteilchen 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 120f bis 200°C und einem Druck von 0,5 bis 30 kp/cm2 (etwa 0,5 bis 30 bar) über eine Zeit­ dauer von 0,5 bis 30 Minuten durchgeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Verfestigung mittels einer Formpreß­ vorrichtung durchgeführt wird.
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