DE4310191A1 - Paneelen auf Holzbasis und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Paneelen auf Holzbasis und Verfahren zu ihrer Herstellung

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf Paneelen auf Holzbasis mit einer holzähnlichen Tex­ tur, die zur Verwendung als Decken-, Wandpaneelen und ähnlichem geeignet sind, und auf ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Wünschenswerte Eigenschaften bei Paneelenmaterial, das bei Decken, Wänden und ähnlichem verwendet wird, sind ein geringes Gewicht, Schallabsorption, Feuerbe­ ständigkeit oder teilweise Feuerbeständigkeit (Feuerhemmwirkung), gute thermi­ sche Isolierfähigkeit, hohe Festigkeit, gute Verarbeitbarkeit und holzähnliche Tex­ tur.
Bis heute wurden eine Vielzahl von Materialien zur Verwendung als Decken- und Wandverkleidungen verkauft.
Zu den verschiedenen Sorten dieser Materialien gehören zum Beispiel:
  • a) Paneelen, die hauptsächlich aus Gesteinsfaser bestehen;
  • b) Paneelen, die aus Phenol, Aluminiumhydroxid, Glasfaser und ähnlichem her­ gestellt sind;
  • c) Kalziumsilikat-Paneelen, Gipsbauplatten etc.; und
  • d) Paneelen, die hauptsächlich aus Holz bestehen, wie Normholzbretter, Sperr­ holz, Holzspanplatten, Faserstoffplatten (Hartpappe).
Bei den Sorten der oben erwähnten üblichen Paneelen-Materialien weisen jedoch die hauptsächlich aus Gesteinsfasern bestehenden Paneelen vom Typ (a), obgleich sie feuerbeständig und schallabsorbierend sind, ein spezifisches Gewicht größer als 0,4 auf, sie haben keine holzähnliche Textur, zerbrechen leicht beim Biegen und besitzen wenig Festigkeit und sind schlecht zu verarbeiten. Die Paneelen vom Typ (b) aus Phenol, Aluminiumhydroxid, Glasfaser und ähnlichem weisen ein hohes spezifisches Gewicht von annähernd 0,45 und schlechte Schallabsorptionseigenschaften auf und verursachen hohe Kosten. Die Kalziumsilikat-Platten und Gipsbauplatten vom Typ (c) weisen ein hohes spezifisches Gewicht von ungefähr 0,7 auf und reflektieren Geräusche mit einer minimalen Schallabsorption. Die Holzpaneelen vom Typ (d), wie Normholzbretter, Sperrholz, Spanplatten, Faserstoffplatten und dergleichen, verwenden Holz und weisen daher eine hohe Festigkeit und eine Holztextur auf. Sie sind jedoch brennbar und ihre Verwendung ist eingeschränkt, da die Endbearbeitung im Innenbereich begrenzt ist; außerdem ist das spezifische Gewicht hoch.
Wenn Paneelen auf Holzbasis mit dicht aneinander gepackten Holzfasern gebildet werden, wird zudem die Wärmeleitfähigkeit erhöht. Die Schallabsorption sinkt mit der Reduzierung der Wärmeisolierung und der Schallabsorptionseigenschaften und die holzähnliche Textur der Paneelenoberfläche geht verloren.
Um gute Schallabsorptions- und Wärmeisolierungseigenschaften bei einer holzähn­ lich gemaserten oder texturierten Oberfläche zu erhalten, muß man die Paneelen mit weniger dicht aneinander gepackten Holzfasern mit einer niedrigeren Dichte her­ stellen, so daß Lufthohlräume in geeigneter Weise überall fein verteilt sind.
Bis heute schloß die Herstellung solcher holzähnlicher Paneelen ein Naß-Verfahren ein, bei dem die scheiben-verfaserten Holzfasern in einer großen Wassermenge verteilt werden, dann werden Zusätze wie Bindemittel zugefügt und die Mischung gerührt. Das Material wird dann ähnlich der Papierherstellung ausgebreitet und heißgepreßt.
Bei diesem Verfahren führt jedoch das Erhitzen und Pressen des Materials unter feuchten Bedingungen zu feuchten aufgeweichten Holzfasern, die zusammengepreßt und eng aneinander gepackt sind. Gleichzeitig findet eine physikalische und chemische Änderung in den Grundbestandteilen der Holzfaser statt, so daß die Bindung zwischen den Fasern bemerkenswert verstärkt wird.
Da die Holzfasern bei den nach dem Naß-Verfahren hergestellten Paneelen dicht und fest aneinander gepackt sind, weisen die Paneelen demnach hohe Schall- und Wär­ meleitfähigkeit auf, so daß die Schallabsorptions- und Wärmeleitfähigkeitseigen­ schaften reduziert sind, und eine holzähnliche Textur nicht möglich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine für Wände und Decken geeignete Paneele auf Holzbasis zu schaffen, die eine holzähnliche Textur aufweist, gewichts­ mäßig leicht ist und ausgezeichnete Schallabsorption sowie feuerhemmende und isolierende Eigenschaften aufweist. Der Erfindung liegt des weiteren die Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren für eine solche Paneele zu schaffen.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß Holzfasern aus scheiben-gefasertem Holz, ein anorganisches zellartiges Material, ein Entzündungshemmstoff und ein organisches Bindemittel zum Binden dieser Substanzen , miteinander vermischt werden und dann die daraus entstandene Mischung einer Heißpreßformung unterzogen wird.
Die Anteile der für das oben beschriebene Gemisch zu verbindenden Stoffe betragen 50 bis 400 Gewichtsanteile des anorganischen zellartigen Materials, 5 bis 60 Ge­ wichtsanteile des Entzündungshemmstoffes und 7 bis 150 Gewichtsanteile des or­ ganischen Binders auf 100 Gewichtsanteile der Paneele auf Holzbasis.
Bei der Herstellung der Paneele auf Holzbasis wird erfindungsgemäß mit Vorteil ein Trocken-Verfahren angewandt.
Da die Paneele auf Holzbasis der Erfindung aus einer Mischung von anorganischem zellartigem Material, Entzündungshemmstoff und organischem Bindemittel, die zu der Holzfaser hinzugefügt werden, durch Heißpressen geformt wird, ist das Material feuerhemmend, besitzt ein geringes Gewicht und hohe Festigkeit, ausgezeichnete Schallabsorption- und Verarbeitungseigenschaften und weist zudem eine holzähn­ liche Textur auf.
Da die Paneele auf Holzbasis unter Anwendung eines feuchtigkeitsfreien Trocken- Verfahrens geformt wird, gibt es kein Quellen der Holzfaser, was es möglich macht, daß die Form der Holzpaneele sogar unter Hitze und Druck beibehalten wird. Da auch keine physikalische und chemische Änderung des Faserbestandteiles stattfindet, kann eine Paneele von niedriger Dichte erhalten werden. Demgemäß sind verglichen mit den üblichen Paneelen verbesserte Schallabsorptions- und Isoliereigenschaften möglich, und es kann eine ausgezeichnete Paneele auf Holzbasis mit einer Holzober­ flächenstruktur erhalten werden.
Überdies sind durch Anwendung des Trocken-Verfahrens die zuvor erwähnten Wasserentfernungs- und Trocknungsarbeitsgänge während der Paneelenformung nicht nötig, und die Heißpreßbedingungen zum Formen können auf ein niedrigeres Niveau gesetzt werden, was eine Verringerung der Herstellungskosten mit sich bringt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 (A): eine Feuerbeständigkeitskurve, dargestellt als TdR als Funktion des Verhältnisses des Gehalts des anorganischen zellartigen Materials zum Gemisch des anorganisches zellartiges Material und Holzfaser aufwei­ senden festen Materials.
Fig. 1(B): eine Feuerbeständigkeitskurve, dargestellt als TdR als Funktion des Verhältnisses des Gehaltes des Entzündungshemmstoffes zu der Holzfaser.
Fig. 1(C): eine Kurve der Schallabsorptionseigenschaften, dargestellt als Schall­ absorptionskoeffizient als Funktion der Dichte des Paneelenbrettes.
Fig. 1(D): eine Kurve der Festigkeitseigenschaft, dargestellt als Biegebeanspru­ chung als Funktion des Gehaltes des organischen Bindemittels zu einer Mischung des anorganisches zellartiges Material und Holzfaser aufwei­ senden festen Materials.
Nach einer Ausführungsform werden die Paneelen dadurch hergestellt, daß Roh- Holzmaterial, wie Holzfaser mit anorganischen zellartigen Materialien oder einem anorganischen Füllstoff zusammengemischt wird, um eine feste Substanz zu erzeu­ gen; daß der Mischung der festen Substanzen Bindemittel und ein Entzündungs­ hemmstoff beigefügt wird; daß die Mischung der festen Substanzen, des Bindemittels und des Entzündungshemmstoffes geformt wird; und daß das Formstück unter Hit­ zeeinwirkung gepreßt wird.
Unter der Erfindung versteht man ein Paneelen-Brett auf Holzbasis, das entspre­ chend seines holzähnlichen Aussehens anorganische zellartige Materialien und einen Entzündungshemmstoff beinhaltet, wogegen die Erfindung auch als Paneele ver­ standen werden kann, die hauptsächlich ein anorganisches zellartiges Material ent­ hält, das zudem Holzfaser und Entzündungshemmstoff mit der Zusammensetzung enthält, die in einem vorher festgesetzten Zusammensetzungsbereich eine wirksame Feuerbeständigkeit verwirklicht.
Unter dem Naß-Verfahren wird in der Beschreibung ein Paneelen-Herstellungs­ verfahren verstanden, das wie folgt durchgeführt wird:
  • a) Papierabfälle oder industrieller Abfallsschlamm werden in Wasser verteilt als eine Ausgangsbasis für Holzfasern;
  • b) die ausgebreiteten Fasern werden aus dem Wasser abgeschöpft (oder abge­ sammelt); und
  • c) die Fasern werden ausgedrückt und geformt.
Der Grund für das Verteilen des Schlamms im Wasser ist, daß der Schlamm nur im Wasser löslich ist. Der Schritt (a) kann mit oder ohne Stärke durchgeführt werden. Im Gegensatz dazu wird das Trocken-Verfahren definiert als ein Paneelen-Herstel­ lungsverfahren, bei dem die Faser nicht in das Wasser oder der oben beschriebenen Lösung eingestreut und aus diesem abgeschöpft wird.
Rohmaterialien für die Holzfaser, die für die Paneelen der Erfindung auf Holzbasis verwendet werden, können Holz von Nadelholzbäumen wie Silbertanne, Tanne (Fichte), Zypresse, Zeder und Fichte (Rottanne) und Holz von Laubholzbäumen wie Japanische Buche, Japanische Eiche, Birke und Ahorn aufweisen.
Die Scheibenfaserung kann mit Hilfe eines Scheiben-Refiners oder dergleichen durchgeführt werden, um das Rohmaterial zu fasern, nachdem es mittels Hoch­ druckdampf aufgeschlossen worden ist. Die daraus entstandenen Fasern werden dann getrocknet und in lange Fasern von 5 bis 30 mm Länge und kurze Fasern von weniger als 5 mm Länge sortiert. Die langen und die kurzen Fasern können dann in einer zweckmäßigen Menge gemischt oder in ihrem sortierten Zustand verwendet werden.
Die durch Scheiben-Faserherstellung gewonnene Holzfaser ist eine trockene Faser, die nicht nur Zellulose, sondern auch Reste von Lignin und Hemizellulose enthält. Auf Grund dieser Zusammensetzung kann die daraus entstehende Paneele mit einer hol­ zähnlich strukturierten Oberfläche gebildet werden.
Bei der Erfindung enthält das zellartige Material viele eingeschlossene Zellen. Diese Zellen können entweder miteinander verbunden oder geschlossen sein, oder als Kombination von beiden vorliegen.
Das anorganische zellartige Material weist ein zellartiges Material aus anorgani­ schen Substanzen auf. Zum Beispiel können diese Substanzen aus einem anorgani­ schen Oxid sein, wie Siliziumoxid oder Aluminiumoxid als Hauptbestandteil mit einer mit winzigen, geschlossenen Zellen gefüllten granulären Struktur. Das Material sollte vorzugsweise eine spezifisches Dichte von annähernd 0,05 bis 0,25, einen Schmelzpunkt über 1200°C, gute entzündungshemmende Eigenschaft bei einer gleichzeitigen Wärmeleitfähigkeit von 0,036 bis 0,05 kcal/m·h·°C und gute Isola­ tionseigenschaften und chemische Stabilität besitzen. Zum Beispiel können Produkte wie expandiertes Perlit und ähnliches, das durch schnelles Erhitzen von pulveri­ sierten Körnern des natürlichen vulkanischen Perlitglases hergestellt wird, oder Stücke von Fichtenharzstein oder diesem ähnliche Produkte verwendet werden. Als Alternative können auch granuläre Partikel des Xonotlit Kalziumsilikates und vul­ kanische Asche geeignet sein.
Es gibt keine besonderen Einschränkungen für die in der Erfindung verwendeten Entzündungshemmstoffe. Zum Beispiel können diese Phosphatester-Entzündungs­ hemmstoffe beinhalten, wie Triphenylphosphat, Tricresylphosphat, Cresylphe­ nylphosphat, Tri(halopropyl)phosphat, Tri(haloethyl)phosphat; halogenierte or­ ganische Verbindungen wie chloriertes Paraffin, chloriertes Polyethylen, Per­ chlorpentacyclodecan, Hexabrombenzol, Decabromdiphenyl-Äther, Tetrabrom­ bisphenol A und seine Derivate, Hexabromcyclododecan; anorganische Entzündungs­ hemmstoffe wie Antimontrioxid, Antimonat, Bariumsalz der Orthoborsäure, Zink­ borsäure, Aluminiumhydroxid, Ammoniumbromid; reaktive Entzündungshemmstoffe wie Tetrabromphthalsäureanhydrid, Bromstyrol und Vinylbromid. Von diesen werden die Entzündungshemmstoffe der Phosphorverbindungen und der Halogen­ verbindungen bevorzugt. Weiterhin können auch Carbamylphosphate verwendet werden.
Jeder Typ von organischem Bindemittel kann verwendet werden, vorausgesetzt, daß er zum Binden der Holzfaser mit dem anorganischen zellartigen Material geeignet ist. Zum Beispiel können Urethan-, Harnstoff-, Phenol-, Melamin-, Epoxid-, ungesättigte Polyester-, Allyl-Harze verwendet werden. Von diesen organischen Bindemitteln wird Phenol-Harz bevorzugt.
Im Herstellungsverfahren der Paneelen auf Holzbasis der Erfindung unter Ver­ wendung der oben beschriebenen Substanzklassen werden das anorganische zellartige Material, der Entzündungshemmstoff und das organische Bindemittel zu der Holzfaser gegeben und miteinander vermischt. Das Gemisch wird dann vorgeformt, und nach dem Heißpressen wird das Produkt fertiggestellt, um die daraus gewonnene Paneele auf Holzbasis zu liefern.
Für diesen Herstellungsvorgang ist ein wünschenswertes Mischungsverhältnis pro 100 Gewichtsanteile Holzfaser, 50 bis 400 Gewichtsanteile des anorganischen zel­ lartigen Materials zur Holzfaser, 5 bis 60 Gewichtsanteile des Entzündungshemm­ stoffes zur Holzfaser und 7 bis 150 Gewichtsanteile des organischen Bindemittels zur Holzfaser.
Wenn die Gewichtsanteile des anorganischen zellartigen Materials geringer als 50 sind, ist die Paneele auf Holzbasis nicht ausreichend feuerbeständig und hat ein hohes spezifisches Gewicht und niedrige Schallabsorption. Wenn die Anteile jedoch 400 überschreiten, ist die Festigkeit reduziert, und ein holzähnliches Aussehen nicht möglich.
Wenn die Gewichtsanteile des Entzündungshemmstoffes geringer als 5 sind, dann ist die Feuerbeständigkeit unzulänglich. Wenn die Anteile jedoch 60 überschreiten, ist die Festigkeit reduziert.
Wenn die Gewichtanteile des organischen Bindemittels geringer als 7 sind, dann ist die Festigkeit der Paneele unzulänglich. Wenn die Anteile jedoch 150 überschreiten, wird das spezifische Gewicht groß, und die Schallabsorption ist reduziert.
Mehr bevorzugt wird ein Verhältnis der Gewichtsanteile für das anorganische zell­ artige Material, das gleich oder größer 100 ist bei 100 Gewichtsanteilen der Holz­ faser; weiterhin, daß das Verhältnis der Gewichtsanteile des Entzündungshemm­ stoffes gleich oder größer 15 ist bei 100 Gewichtsanteilen Holzfaser; außerdem, daß das Verhältnis der Gewichtsanteile des organischen Bindemittels gleich oder größer 5 ist bei 100 Gewichtsanteilen des anorganischen zellartigen Materials.
Fig. 1(A) zeigt eine Feuerbeständigkeitskurve in bezug auf TdR, im nachfolgenden erläutert, und dem Verhältnis des Gehaltes an anorganischem zellartigem Material zu einer Mischung festen Materials aus anorganischem zellartigem Material und Holz­ faser. Der Wert TdR sinkt, wenn das Verhältnis des Gehaltes des anorganischen zel­ lartigen Materials ansteigt. Fig. 1(A) zeigt den kritischen Punkt von 50% des an­ organischen zellartigen Materials. Der kritische Punkt entspricht einem Verhältnis von 100 Gewichtsanteilen des anorganischen zellartigen Materials auf 100 Ge­ wichtsanteile der Holzfaser. Das Paneelenbrett der Erfindung, das 100 oder mehr Gewichtsanteile des anorganischen zellartigen Materials auf 100 Gewichtsanteile Holzfaser, oder 50 oder einem höheren Prozentsatz an anorganischer zellartiger Faser und anorganischem Material aufweist, zeigt somit eine gute Feuerbeständig­ keit.
Fig. 1(B) zeigt eine Feuerbeständigkeitskurve in bezug auf TdR und das Verhältnis des Gehaltes an Entzündungshemmstoff zur Holzfaser. Der Wert von TdR fällt, wenn das Verhältnis des Gehaltes an Entzündungshemmstoff ansteigt. Fig. 1(B) zeigt einen kritischen Punkt bei 15% des Entzündungshemmstoffes. Der kritische Punkt ent­ spricht einem Verhältnis von 15 Gewichtsanteilen Entzündungshemmstoff auf 100 Gewichtsanteile der Holzfaser. Das Paneelenbrett der Erfindung, das 15 oder mehr Gewichtsanteile des Entzündungshemmstoffes auf 100 Gewichtsanteile der Holzfaser aufweist, zeigt somit eine gute Feuerbeständigkeit.
Fig. 1(C) zeigt eine Kurve der Schallabsorptionseigenschaft in bezug auf das Ver­ hältnis der Schallabsorption und der Dichte des Paneelenbrettes. Die Einheit der Dichte ist g·cm-3. Das Schallabsorptionsverhältnis nimmt ab, sowie die Dichte größer wird. Fig. 1(C) zeigt einen kritischen Punkt bei 0,27 (g·cm-3). Wenn die Dichte gleich oder geringer als 0,27 (g·cm-3) wird, wird die Schallabsorption größer. Die Paneele der Erfindung, die eine Dichte von 0,27 (g·cm-3) oder weniger besitzt, zeigt somit gute Schallabsorptionseigenschaften.
Fig. 1(D) zeigt eine Kurve der Festigkeit in bezug auf Biegebeanspruchung und ei­ nem Verhältnis des Gehaltes an organischem Bindemittel zur Mischung des anorga­ nisches zellartiges Material und Holzfaser aufweisenden festen Materials. Die Bie­ gebeanspruchung wird größer, sowie das Verhältnis des Gehaltes an organischem Bindemittel zunimmt. Mit weniger als 2% organischem Bindemittel ist es unmöglich, eine haltbare Paneele herzustellen. Die Kurve zeigt den kritischen Punkt bei 5% Bindemittel. Der kritische Punkt entspricht dem Verhältnis von 10 Gewichtsanteilen organischen Bindemittels auf 100 Gewichtsanteile Holzfaser. Das Paneelenbrett der Erfindung, welches 10 oder mehr Gewichtsanteile organischen Bindemittels auf 100 Gewichtsanteile Holzfaser aufweist, oder das 5 oder mehr Prozent des Bindemittels auf die Mischung des Holzfaser und anorganisches zellartiges Material aufweisendes festen Materials aufweist, erreicht eine kritische Festigkeit.
Bei dieser Art von Paneele auf Holzbasis werden Porosität und eine Reduktion des spezifischen Gewichtes aufgrund der Holzfaser und gute Schallabsorption erreicht. Zudem ist ein holzähnliches Aussehen möglich.
Das beigemischte anorganische Material trägt zur Feuerbeständigkeit bei, und auf­ grund seiner zellartigen Struktur wirkt es gewichtsvermindernd, indem die Dichte reduziert und die Schallabsorption verbessert wird.
Die Feuerbeständigkeit der Paneele wird außerdem noch durch das Beifügen des Entzündungshemmstoffes verbessert.
Wenn ein entzündungshemmendes Phenolharz als organisches Bindemittel verwendet wird, dann trägt dies zur Feuerbeständigkeit der Paneele bei, und es verstärkt das holzähnliche Aussehen aufgrund seiner gelb-orange Farbe.
Die daraus resultierende Paneele auf Holzbasis besitzt ein geringes Gewicht bei ei­ nem spezifischen Gewicht von 0,1 bis 0,7 und erfüllt die Anforderung der Feuer­ hemmung. Außerdem weist sie eine gute Schallabsorption mit einem normalen Ein­ trittsschallabsorptionswert von 0,3 bis 0,8 und ein ausgezeichnetes holzähnliches Aussehen mit einer guten Festigkeit und Verarbeitbarkeit auf.
Die Erfindung sieht ebenso folgendes Herstellungsverfahren der Paneelen auf Holz­ basis vor.
Bei diesem Verfahren werden die aus dem Rohholz durch Scheiben-Faserung erhal­ tenen Holzfasern zusammen mit einem anorganischen Füllstoff oder anorganischem zellartigem Material unter Trockenbedingung gemischt wie im vorhergehenden be­ schrieben wurde.
Das in dieser Ausführungsform verwendete Roh-Holzmaterial ist das gleiche wie zuvor beschrieben.
In diesem Fall kann jedes Material, das im allgemeinen als anorganischer Füllstoff verwendet wird, verwendet werden. Zum Beispiel können Substanzen wie Alumini­ umhydroxid, Kalziumkarbonat, pulverisierter Marmor, Ton, Kieselgur (Diatomeerde), Quarzsand und ähnliches verwendet werden.
Das anorganische zellartige Material weist ein aus dem anorganischen Material hergestelltes zellartiges Material auf, wie oben beschrieben.
Nachfolgend wird ein organisches Bindemittel oder eine wäßrige Lösung davon gleichmäßig über die Mischung aus Holzfaser und anorganischem Füllstoff aufge­ bracht. Wenn eine wäßrige Lösung des Bindemittels verwendet wird, wird die Mi­ schung nach der Zugabe des Bindemittels getrocknet.
Der in dieser Ausführungsform verwendete Entzündungshemmstoff und das organi­ sche Bindemittel sind die gleichen wie die bereits beschriebenen.
Das Gemisch aus trockener Holzfaser und dem anorganischen Füllstoff, dem das Bin­ demittel gleichmäßig zugegeben wurde, wird dann gleichmäßig dick über die Aufla­ geplatte der Heißpresse ausgebreitet und heißpreßgeformt, um die daraus resul­ tierende Paneele auf Holzbasis zu liefern.
Die Erfindung sieht auch die folgenden Verfahren zur Herstellung von Paneelen auf Holzbasis mit mehreren Schichten vor, einer Oberflächenschicht und einer Kern­ schicht.
1 Oberflächenschicht
Die aus dem Rohmaterial durch Scheiben-Faserung erhaltene Holzfaser wird mit dem anorganischen Füllstoff unter Trockenbedingungen zusammengemischt. Nachfolgend wird ein organisches Bindemittel oder eine wäßrige Lösung davon gleichmäßig über die Mischung aus Holzfaser und anorganischem Füllstoff aufgebracht. Wenn eine wäßrige Bindemittellösung verwendet wird, wird die Mischung nach der Zugabe des Bindemittels getrocknet.
Die in dieser Weise gebildete trockene Mischung wird als Oberflächenschichtmate­ rial verwendet.
2 Kernschicht
Die aus dem Rohmaterial durch Scheiben-Faserung erhaltene Holzfaser wird mit anorganischem zellartigem Material unter trockenen Bedingungen zusammenge­ mischt. Nachfolgend wird organisches Bindemittel oder eine wäßrige Lösung davon gleichmäßig über die Mischung aus Holzfaser und anorganischem zellartigem Material gegeben. Wenn eine wäßrige Bindemittellösung verwendet wurde, wird die Mischung nach der Zugabe des Bindemittels getrocknet.
Die in dieser Weise gebildete trockene Mischung wird als Kernschichtmaterial verwendet.
Bei der Herstellung der Paneele wird zuerst das Oberflächenschichtmaterial gleichmäßig in der erforderlichen Dicke auf die Heißpreßauflageplatte oder in einer Preßform ausgebreitet, und dann wird das Kernschichtmaterial gleichmäßig in der gewünschten Dicke darüber ausgebreitet. Nachfolgend wird ein zusätzliche Lage des Oberflächenschichtmaterials gleichmäßig in der gewünschten Dicke über das Kern­ schichtmaterial ausgebreitet. Das aus drei Lagen bestehende vorgeformte Material, einem Oberflächenschichtmaterial, einem Kernschichtmaterial und einem Oberflä­ chenschichtmaterial, wird dann heißgepreßt und ergibt eine integriert geformte Paneele auf Holzbasis.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf das oben beschriebene Herstellungsverfahren la­ minierter Paneelen mit einer an beiden Seiten einer Kernschicht vorgesehenen Oberflächenmaterialschicht beschränkt, sondern die Oberflächenmaterialschicht bedeckt auch in zweilagiger Ausführungsform nur eine Seite des Kernmaterials und in dreilagiger Ausführungsform, wobei die Oberflächenschichten zu beiden Seiten der Kernschicht unterschiedliche Zusammensetzungen aufweist. In all diesen Fällen kann das oben beschriebene Trockenformungs-Verfahren ohne Modifikationen angewendet werden.
Das Verfahren zum Mischen der Holzfaser, des anorganischen Füllstoffes und des anorganischen zellartigen Materials ist nicht eingeschränkt, vorausgesetzt, daß die Inhaltsstoffe gleichmäßig miteinander vermischt werden können. Es sollten jedoch vorzugsweise Gerätschaften, wie eine Mischapparatur, die normalerweise zum Mi­ schen feiner Partikel verwendet wird, verwendet werden.
Weiterhin ist ein bevorzugtes Verfahren das Bindemittel oder eine wäßrige Lösung davon in die Mischung aus Holzfaser und anorganischem Füllstoff, oder Holzfaser und anorganisches zellartiges Material zu sprühen, während die Mischung in einer Mischapparatur gemischt wird, und die Mischung dann zu erhitzen und zu trocknen. Die Erfindung ist nicht eingeschränkt auf das oben beschriebene Verfahren, bei dem das Bindemittel gleichmäßig zu der Mischung gegeben wird.
Das Paneelenmaterial auf Holzbasis kann auch Zusatzstoffe enthalten, wie Entzün­ dungshemmstoffe, Pigmente, Konservierungsmittel, Insektizide, Pilzbefallverhü­ tungsmittel, wasserabstoßende Stoffe, Verfestigungsstoffe. Diese Zusatzstoffe können zum Zeitpunkt des Mischens des Gemisches aus Holzfaser und anorganischem Füll­ stoff, oder Holzfaser und anorganischem zellartigem Material, beigefügt werden, um eine gute Mischung herzustellen.
Beispiel 1
Die folgenden Zusatzstoffe werden in Anteilen wie folgt beigemischt:
Holzfaser
100 Gewichtsanteile
anorganisches zellartiges Material (Mitsui Perlit: Mitsui Mining and Smelting Co. Ltd.) 100 Gewichtsanteile
organisches Bindemittel (Roh-Methylendiphenyldiisocyanat/Phenolharz) ("Phenol OTE111" von Showa High Polymer Co. Ltd.) @ im Gewichtsverhältnis 1/2 20 Gewichtsanteile
Entzündungshemmstoff (Phosphor, Stickstoffverbindungstyp) 40 Gewichtsanteile
Die Mischung wurde dann bei 140°C und 15 kg/cm2 15 Minuten heißgepreßt, um eine 15 mm dicke, 300 mm breite und 300 mm lange Paneele herzustellen.
Dann wurden Schallabsorptionsmessungen und Feuerbeständigkeits-Tests bei dieser Paneele ausgeführt.
Die Schallabsorptionseigenschaften wurden nach JIS-A-1405 "Method of test for Sound Absorption of Acoustical Material by the Tube Method" ("Verfahren zur Prü­ fung der Schallabsorption von akustischem Material mit der Röhren-Methode", JIS = Japanese Industrial Standard) bestimmt.
Feuerbeständigkeits-Tests wurden nach JIS-A-1321 "Testing Method for Incombu­ stibility of Internal Finish Material and Procedure of Buildings" ("Prüfungsverfahren zur Feuerbeständigkeit von Fertigmaterial für Innenausbau und Gebäudeherstellung") durchgeführt.
In JIS-A-1321 sind die Testparameter Tc, TdR und CA wie folgt definiert. Vor der Definition von Tc, TdR und CA werden technische Ausdrücke wie folgt erklärt:
  • - Die Ausströmstemperatur-Kurve (exhaust temperature) wird als eine Kurve de­ finiert, die, wie in JIS-A-1321 2.3.2 erklärt, ein elektronisches Röhrenauf­ zeichnungsthermometer darstellt.
  • - Die Standardtemperatur-Kurve wird als eine Kurve definiert, die durch Verbin­ dungspunkte erhalten wird, die man durch Addieren von 50°C zu den Ausströmtem­ peraturpunkten erhält, nach der Definition in JIS-A-1321 3.2.1.(4), die bei jeder definierten verstrichenen Zeit nach Einstellung der Hitzebehandlung gemessen wer­ den.
(a) Tc
Tc wird als die Zeit definiert, bei der die Ausströmtemperatur-Kurve die Standard­ temperatur-Kurve übersteigt.
(b) TdR
TdR wird definiert als eine zwischen der Ausströmtemperatur-Kurve und der Stan­ dardtemperatur-Kurve umschlossene Fläche von dem Zeitpunkt an, an der die Aus­ strömtemperaturkurve die Standardtemperaturkurve übersteigt bis zum Testend­ zeitpunkt, das ist 10-Minuten.
(c) CA
CA wird als der Rauchkoeffizient pro Flächeneinheit definiert, der durch folgende Berechnung erhalten wird.
CA = 240 log10l0/l
In dieser Gleichung ist,
l0: die Lichtstärke zu Beginn des Hitzebehandlungs-Tests (in der Einheit von Ix), und
l: die geringste Lichtstärke während des Hitzebehandlungs-Tests (in der Einheit von Ix).
Das Ergebnis für die Test-Paneele mit dem spezifischen Gewicht von 0,2, ergab ein Schallabsorptionsvermögen von 0,45. Die Testergebisse der Oberflächen-Teilfeu­ erbeständigkeit (Feuerhemmwirkung) ergab eine Freigabe mit Tc = 6,7 Minuten, TdR = 14, CA = 14, Nach-Entzündung = 0 mit Null-Durchdringung. Die Paneele weist auch eine hohe Festigkeit von 30 bis 40 kg/cm2 und ein holzähnliches Aussehen auf.
Die Freigabeanforderungen für die Feuerhemmwirkungs-Tests bedeuten, daß Tc größer 3,0 Minuten, TdR geringer als 100, CA geringer als 60 ist, der Nach-Ent­ zündungswert unter 30 liegt und Null-Durchdringung.
Beispiel 2
Das Beispiel weist die gleichen Inhaltsstoffe wie das Beispiel 1 auf, mit der Aus­ nahme, daß 15 Gewichtsanteile des organischen Bindemittels und 20 Gewichtsanteile des Entzündungshemmstoffes verwendet wurden. Tests für die Feuerhemmwirkung des Oberflächenmaterials wurden durchgeführt.
Die Ergebnisse waren folgende. Das Material wurde freigegeben in dem Test mit Tc = 4,7 Minuten, TdR = 58, CA = 10, Nach-Entzündungswert = 0 und Null-Durchdrin­ gung. Die außerdem erhaltenen Ergebnisse waren die gleichen wie in Beispiel 1.
Vergleichsbeispiel 1
Dieses Beispiel weist die gleichen Inhaltsstoffe wie Beispiel 1 auf, mit der Ausnahme, daß Polyolurethan als Bindemittel und kein Entzündungshemmstoff verwendet wur­ den. Tests für die Feuerhemmwirkung des Oberflächenmaterials wurden durchge­ führt.
Dieses Material fiel in Tests durch mit den Werten von Tc = 0,5 Minuten und TdR = 519. Andere Prüfeigenschaften wurden in dem Test freigegeben. Das Schallabsorp­ tionsvermögen dieses Materials betrug 0,60.
Beispiel 3
Die Paneele wurde in folgenden Schritten hergestellt.
(1) Die folgenden Materialien wurden in einer rotierenden Mischtrommel (im folgenden als Trommel bezeichnet) von 80 cm Durchmesser und 70 cm Tiefe mit einem Deckel, der in der Mitte ein Loch von 35 mm Durchmesser auf­ weist, gemischt:
scheiben-gefaserte Holzfaser|420 g
Aluminiumhydroxid (Nippon Light Metal Co. Ltd., B-53 180 g
pulverisierte Phosphorverbindung als Entzündungshemmstoff (Marubishi Oil chemical Co. Ltd.) 84 g
(2) Ein Bindemittel wurde hergestellt durch das Zusammenrühren der folgenden Substanzen bei etwa 7000 rpm:
Phenolharz (Showa High Polymer Co. Ltd. OTE-113A)|18 g
Polyisocyanatharz (Sumitomo Bayer Urethane Co. Ltd., Roh-MDI (Methylendiphenyldiisocyanat) 72 g
Wasser 72 g
In diesem Schritt wird Wasser dem Harzmaterial beigegeben, um die Visko­ sität des Harzmaterials einzustellen. In diesem Schritt dient das Wasser nicht dazu, um die Fasern zu verteilen. Dieser Punkt unterscheidet das Trocken- Verfahren von dem Naß-Verfahren.
(3) Das Bindemittel aus Schritt 2 wird in ein Luftzerstäubergefäß, das eine Öffnung von 1 mm Durchmesser aufweist, übergeführt. Während die das Rohmaterial aus Schritt 1 enthaltende Trommel bei etwa 30 rpm in Rotation versetzt wurde, wurde das Bindemittel aus dem Zerstäubergefäß mit einem Druck von 3 kg/cm2 durch das Loch in der Mitte des Deckels gesprüht, um das Bindemittel gleichmäßig den Rohmaterialen beizugegeben. Nach der Zugabe des Bindemittels werden die Materialien etwa 15 Minuten getrocknet unter Verwendung eines auf 50°C eingestellten Trockners mit Luftzirkulation. Das hieraus gewonnene Material dient als Oberflächenschichtmaterial.
(4) Das anorganische zellartige Material wird wie folgt hergestellt: 480 g des granulären Perlits (Korngröße 0,1 bis 2,5 mm, Mitsui Mining and Smelting Co. Ltd., Mitsui Perlit B) wird in die Trommel eingebracht, und 24 g einer wäßrigen Lösung eines Perlitzusatzstoffes werden auf das Perlit in der Trommel gesprüht. Die Mischung wird dann aus der Trommel herausge­ nommen und etwa 4 Stunden getrocknet unter Verwendung eines auf 50°C eingestellten Trockners mit Luftzirkulation.
In ähnlicher Weise werden 24 g einer wäßrigen Zusatzlösung auf 480 g einer granulären Perlits (Korngröße 0,1 bis 1,2 mm, Mitsui Mining and Smelting Co. Ltd., Mitsui Perlit Prozeß Nr. 4) gesprüht, und die Mischung wird dann getrocknet. Die daraus gewonnenen zwei Sorten Perlit werden dann zusammengemischt, um das anorganische zellartige Material zu ergeben.
(5) Die folgenden Materialien werden in einer rotierenden Mischtrommel (im folgenden als Trommel bezeichnet) von 80 cm Durchmesser und 70 cm Tiefe mit einem Deckel, der in der Mitte ein Loch von 35 mm aufweist, gemischt:
scheiben-gefaserte Holzfaser|240 g
anorganisches zellartiges Material 960 g
pulverisierte Phosphor-Verbindung, Entzündungshemmstoff (Marubishi Oil Chemeical Co. Ltd.) 48 g
(6) Ein Bindemittel wurde durch Zusammenrühren folgender Substanzen bei etwa 7000 rpm hergestellt:
Phenolharz (Showa High Polymer Co. Ltd. OTE-113A|36 g
Polyisocyanatharz (Sumiitomo Bayer Urethane Co. Ltd., Roh-MDI 144 g
Wasser 144 g
(7) Das Bindemittel aus Schritt 6 wurde in das Luftsprühgefäß, das eine Öffnung von 1 mm Durchmesser aufweist, übergeführt. Während die das Rohmaterial aus Schritt 5 enthaltende Trommel bei etwa 30 rpm in Rotation versetzt wurde, wurde das Bindemittel aus dem Gefäß bei einem Druck von 3kg/cm2 in das Loch in der Deckelmitte gesprüht, um das Bindemittel gleichmäßig dem Rohmaterial beizugeben. Nach der Zugabe des Bindemittels wurde das Material etwa 15 Minuten unter Verwendung eines auf 50°C eingestellten Trockners mit Luftzirkulation getrocknet. Das hieraus gewonnene Material diente als Kernschichtmaterial.
(8) Die Hälfte des Oberflächenschichtmaterials wurde gleichmäßig in einem Formbehälter von 1 m auf 1 m, wie er zur Papierherstellung verwendet wird, ausgebreitet. Dann wurde das Kernschichtmaterial zur gleichmäßigen Bedeckung dieser Schicht ausgebreitet.
Nachfolgend wurde der verbliebene Teil des Oberflächenschichtmaterials über das Kernschichtmaterial ausgebreitet und mit einem Deckel beschwert, um einen provisorischen Druck auszuüben.
(9) Das dreilagige Laminatmaterial wurde dann aus dem Formbehälter herausge­ nommen und in eine Presse eingelegt.
(10) Mittels eines zwischen die Platten der Presse eingesetzten 9 mm-Abstands­ halterstückes wurde das Material etwa 10 Minuten bei einem Druck von 3 bis 5 kg/cm2 gepreßt, wobei die Platten auf etwa 150°C erhitzt waren, um eine dreilagige Laminat-Paneele auf Holzbasis herzustellen.
Die somit gewonnene dreilagige Paneele auf Holzbasis weist eine Oberflä­ chenschichtdicke von 1,5 mm und eine Kernschichtdicke von 6 mm auf.
Das Verhältnis von anorganischem Füllstoff zur Holzfaser für die Paneele auf Holzbasis des Beispiels 3 wurde wie folgt berechnet:
Schallabsorptionsmessungen, Feuerbeständigkeits-Tests und Wärmeleitfähigkeits­ messungen wurden für diese Paneele ausgeführt.
Die Schallabsorptionsmessungen wurden nach JIS-A-1405 "Method of Test for Sound Absorption of Acoustical Material by the Tube Method" ("Schallabsorptionsprüfungsverfahren für akustisch es Material mittels der Röhren- Methode") bestimmt.
Feuerbeständigkeits-Prüfungen wurden nach JIS-A-1321 "Testing Method for In­ combustibility of Internal Finish Material and Procedure of Buildings" ("Prüfverfahren zur Feuerbeständigkeit von Fertigmaterial für Innenausbau und Gebäudeerstellung") durchgeführt.
Die Wärmeleitfähigkeit wurde nach dem Verfahren von JIS-A-1412 "Testing Method for Thermal Transmission Properties of Thermal Insulation" ("Prüfungsverfahren für Wärmeübertragungseigenschaften bei Wärmeisoliermaterial") gemessen.
Die Ergebnisse für die Paneele mit einem spezifischen Gewicht von 0,23 ergab eine Schallabsorption von 0,6 und eine Wärmeleitfähigkeit von 0,058 kcal/m·h·°C. Die Ergebnisse des Feuerhemmungs-Oberflächen-Tests ergaben eine Freigabe mit Tc = 5,5 Minuten, TdR = 14, CA =18, Nach-Entzündung = 0 mit Null-Durchdringung. Die Paneele weist auch eine hohe Festigkeit von 15 kg/cm2 und ein holzähnliches Aus­ sehen auf.
Vergleichsbeispiel 2
Die Paneele weist die gleiche Zusammensetzung wie im Beispiel 3 auf mit der Aus­ nahme, daß sie nach dem üblichen Naß-Verfahren geformt wurde. Das spezifische Gewicht war hoch (über 0,6), die Schallabsorption war 0,2 und die Wärmeleitfä­ higkeit 0,10 kcal/m·h·°C.
Die Ergebnisse zeigen, daß nach dem Trocken-Verfahren hergestellte Paneelen ver­ besserte Schallabsorptions- und Isoliereigenschaften aufweisen.
Die Erfindung kann auch bei anderen bestimmten Formen ausgeführt werden, ohne dabei ihren Charakter oder ihre wesentlichen Merkmale zu verlieren.
Die dargestellte Ausführungsform ist deshalb in jeder Hinsicht als beispielhaft und nicht einschränkend zu betrachten, das Ausmaß der Erfindung, das mehr in den an­ hängenden Ansprüchen als in der vorhergehenden Beschreibung angegeben ist, und alle Änderungen, die in der Bedeutung und den Bereich der Äquivalenz der Ansprüche reichen, wurden deshalb versucht dort umfassend wiederzugeben.

Claims (11)

1. Paneele auf Holzbasis, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgendes enthält:
trockene Holzfaser, die frei von Feuchtigkeitsgehalt ist;
anorganisches zellartiges Material; und
ein organisches Bindemittel zum Binden der trockenen Holzfaser und des anorganischen zellartigen Materials.
2. Paneele auf Holzbasis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischungsanteile pro 100 Gewichtsanteile Holzfaser 50 bis 400 Gewichts­ anteile für das anorganische zellartige Material, 5 bis 60 Gewichtsanteile für den Entzündungshemmstoff und 7 bis 150 Gewichtsanteile für das orga­ nische Bindemittel zum Binden dieser Materialien betragen.
3. Paneele auf Holzbasis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzpunkt des anorganischen zellartigen Materials größer als 1200°C ist.
4. Paneele auf Holzbasis nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeleitfähigkeit des anorganischen zellartigen Materials innerhalb eines Bereiches von 0,036 bis 0,05 kcal/m·h·°C liegt.
5. Paneele auf Holzbasis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Bindemittel ein Phenolharz ist.
6. Verfahren zur Herstellung einer Paneele auf Holzbasis, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Mischen von Holzfaser und anorganischem Füllstoff unter Trockenbedin­ gungen;
Zusatz eines Bindemittels zu der Mischung, um eine Mischung im Trocken­ zustand zu erhalten; und
nachfolgend Heißpreßformung der Mischung.
7. Verfahren zur Herstellung einer Paneele auf Holzbasis, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Mischen von Holzfaser und anorganischem Füllstoffes unter Trockenbedin­ gungen und Zusatz eines Bindemittels zur Mischung, um daraus ein Ober­ flächenschichtmaterial im Trockenzustand zu gewinnen,
Mischen von Holzfaser und anorganischem zellartigem Material unter Trockenbedingungen und Zusatz eines Bindemittels zu der Mischung, um ein Kernschichtmaterial im Trockenzustand zu gewinnen,
Zusammensetzen des Oberflächenschichtmaterials und des Kernmaterials im Trockenzustand und Heißpreßformung der Laminat-Form.
8. Verfahren zur Herstellung einer Paneele auf Holzbasis nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernschichtmaterial zwischen zwei Ober­ flächenschichtmaterialien in "Sandwichform" zusammengesetzt wird, um eine dreilagige Paneele zu bilden.
9. Verfahren zur Herstellung einer Paneele auf Holzbasis nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Entzündungshemmstoff während der Mi­ schung von Holzfaser und anorganischem Füllstoff zugefügt wird.
10. Verfahren zur Herstellung einer Paneele auf Holzbasis nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Entzündungshemmstoff während der Mischung von Holzfaser und anorganischem Füllstoff und während der Mischung von Holzfaser und anorganischem zellartigem Material beigefügt wird.
11. Paneele, die hauptsächlich ein anorganisches zellartiges Material aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Paneele zudem eine trockene Holzfaser frei von Feuchtigkeit und ein or­ ganisches Bindemittel zum Binden der trockenen Holzfaser und des anorga­ nischen zellartigen Materials aufweist.
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