DE4339515A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Faserstoff-Blättern zur Imitation einer Naturholzporenstruktur - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Holz oder Fasermaterial-Blättern mit einer Porenstruktur, die sich besonders gut für die Herstellung von Kunstholzfurnieren eignen; näher im Detail betrifft die Erfindung ein Verfahren, das die künstliche Nachbildung der Porenstruktur einer jeden Art von Naturholz ermöglicht, ausgehend von einer gewöhnlichen, weniger edlen Holzart, um Furniere zu erzeugen oder zu anderen Verwendungszwecken von Naturhölzern.

In der Vergangenheit wurden verschiedene Verfahren zur Herstellung von Holzfurnierblättern zur Imitation von Naturhölzern vorgeschlagen. Die ersten Versuche sahen die Anfertigung geeigneter Blöcke durch die Überlagerung und Verleimung von Holzlaminaten vor, die durch tangentiales Abschälen eines Stammes geschaffen wurden; jener Block wurde mittels einer Presse in eine zweckmäßige Form gebracht und anschließend auf andere gleichartige Blöcke gelegt und mit diesen verleimt, bis man einen abschließenden Block erhielt, von welchem dann Holzfurnierblätter in festgelegten Schnittwinkeln abgetrennt wurden. Die Form des Blocks, die Größe des Schnittwinkels, die Färbung der Blätter und die eventuelle Verwendung farbigen Leims machten es möglich, einen gewissen Grad der Imitation der Holzmaserung und seiner Porenstruktur einfach durch die Farbgebung zu erhalten; der Aufbau der Furnierschicht blieb im wesentlichen der Holzstruktur der Materialblätter gleich, die zur Bildung der Blöcke verwendet wurden. Diese Technik wird beispielsweise in den Patentschriften US 3312 582 und US 3 418 195 beschrieben.

Systeme dieser Art gewährleisteten eine relativ grobschlächtige Imitation sowohl der Maserung als auch der Porenstruktur des Naturholzes. Der Handelswert war folglich aufgrund des auch für das ungeschulte Auge offenkundig künstlichen Erscheinungsbilds, das die einzelnen Furnierblätter boten, sehr gering. Zusätzlich war das System außerordentlich komplex, mit ästhetisch wenig ansprechenden Ergebnissen und zuweilen von ungewisser Wiederholbarkeit.

Auf der Suche nach einer besseren Imitation von Naturholzfurnieren wurden auch Herstellungsverfahren vorgeschlagen, die die Bildung von Blöcken durch eine andersartige Kombination und Übereinanderlagerung von verschiedenen Blättern oder Holzlaminaten vorsahen, von welchen einige eine Ausrichtung der Fasern aufwiesen, die rechtwinklig zur Ebene selbiger Blätter verlief.

Mittels einer zweckmäßigen Zusammensetzung der Blöcke und ihrer Formung in Preßformen war es möglich, an den gewünschten Stellen Schichten sichtbar zu machen, deren Fasern verschieden in Längs- und Querrichtung zu den vom selben Block abgetrennten Furnierblättern ausgerichtet waren, wodurch man eine bessere Imitation einer Holzstruktur erhielt, welche die verschiedenen Wachstumsschichten eines natürlichen Stamms reproduzierte.

Obgleich Systeme dieser Art gute Ergebnisse erbrachten, schaffen sie eine Porenstruktur der Furnierblätter, die immer noch ein nicht vollkommen natürliches Erscheinungsbild aufweist, da der rekonstruierte Block aus abwechselnden Schichten besteht, deren Fasern rechtwinklig zur Ebene desselben Blattes ausgerichtet sind, im Gegensatz zur Längsrichtung der Fasern bei einem natürlichen Stamm; ferner besteht keinerlei Möglichkeit, die Form, die Anordnung und die Größe der einzelnen Poren zu kontrollieren beziehungsweise diese Merkmale angesichts bestimmter Fertigungserfordernisse zu verändern, um die Porenstruktur jener Holzart zu erhalten, die imitiert werden soll.

Schließlich erweist sich auch der Rekonstruktionsprozeß des Blocks zur Abtrennung des Endfurnierblatts als relativ komplex und kompliziert.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Anfertigung von Fasermaterialblättern zu liefern, welche die Porenstruktur einer jeden beliebigen Naturholzart aufweisen und wiederholgenau sowie vollkommen kontrolliert hergestellt werden können.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es insbesondere, ein Verfahren zur Herstellung von Porenstrukturen bei Blättern aus Fasermaterial zu liefern, welche die Porenstrukturen von Naturhölzern perfekt imitieren, und durch welches es möglich ist, die Fasern der einzelnen Blätter parallel in den Ebenen ihrer natürlichen Lage zu bewahren, wodurch man gleichzeitig eine Imitation einer jeden beliebigen Porenstruktur erhält, so daß sich die Qualität des auf diese Weise herstellbaren Furniers erheblich erhöht.

Ein weiterer Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung nach obiger Beschreibung zu liefern, welche nicht nur den Erhalt qualitativ anspruchsvoller Ergebnisse bei der Imitation einer beliebigen Holzart gewährleisten, sondern die gleichzeitig auch eine hochgradige Kontrolle des Herstellungsprozesses, Wiederholgenauigkeit, Kontinuität und Sicherheit beim Ergebnis ermöglichen.

Das oben Beschriebene läßt sich erhalten durch ein Verfahren zur Bildung von Porenstrukturen bei Blättern aus Fasermaterial zur Imitation von Porenstrukturen von Naturhölzern gemäß den im Patenthauptanspruch genannten Merkmalen.

Laut der Erfindung geht man allgemein so vor, daß man einen Teil einer Musterfläche der Porenstruktur eines nachzubildenden Naturholzes analysiert und dabei Informationen zur Form und zu den Koordinaten von Punkten erhält, welche charakteristisch für die sichtbaren Linien oder Formen der einzelnen Poren sind; die besagten Informationen werden gespeichert mit einer Datenverarbeitungs-Logikeinheit, die mit einem computergestützten Zeichenprogramm ausgestattet ist, wobei gleichzeitig Kenndaten für die auszuführenden Porengrößen geliefert werden. Die so abgespeicherten Daten und Informationen werden anschließend in Steuersignale für ein computergestütztes Einschneidsystem umgewandelt, das die gespeicherte Porenstruktur des Naturholzblattes reproduziert, indem sie sie kontinuierlich oder diskontinuierlich in ein Fasermaterial von Blatt- oder Bandform schneidet, welches anschließend eingesetzt werden kann zur Fertigung künstlicher Furniere nach für sich genommen bereits bekannten Verfahren, wie beispielsweise jenen, die in den obengenannten früheren Schriften beschrieben sind.

Dieses und andere Merkmale des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung werden im nachstehenden eingehender veranschaulicht mit Hilfe der Beispiele aus den beiliegenden Zeichnungen, in welchen folgendes zu sehen ist:

Abb. 1 stellt das Prozeßablauf-Schema nach einer möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar;

Abb. 2 zeigt ein vergrößertes Detail eines Naturholzblattes, dessen Porenstruktur imitiert werden soll nach dem Prozeßablauf-Schema aus Abb. 1;

Abb. 3 stellt ein weiter vergrößertes Detail einer Pore der Porenstruktur von Abb. 2 dar;

Abb. 4 ist ein Querschnitt in der Linie 4-4 der in Abb. 3 gezeigten Pore;

Abb. 5 ist ein Längsschnitt in der Linie 5-5 der in Abb. 3 gezeigten Pore;

Abb. 6 stellt ein Blatt aus Fasermaterial dar, bei welchem die Porenstruktur der zu imitierenden Holzart nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung reproduziert wurde;

Abb. 7 zeigt eine Variante des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.

In Abb. 1 kennzeichnet der Buchstabe A ein Naturholzblatt einer allgemeinen Holzart, deren Porenstruktur zur Ausführung eines künstlichen Furniers imitiert werden soll.

Wie man aus selbiger Abb. 1 und im Detail der Abb. 2, welche die vergrößerte Ansicht eines Flächenabschnitts B des Naturholzblattes A darstellt, ersehen kann, wechseln sich in der Faserstruktur des Naturholzblattes im veranschaulichten Beispiel Zonen B1 mit einer sehr kompakten Faserstruktur und wenigen Poren mit Zonen B2 ab, die einen hohen Grad der Porosität aufweisen, was bei einem natürlichen Baumstamm durch dessen verschiedene Wachstumsperioden und die denselben entsprechenden Holzschichten bedingt wird.

Nachdem man einen Abschnitt C als Musterfläche aus einer porenreichen Zone B2 entnommen hat, deren Faserstruktur reproduziert und verwendet werden soll, um eine perfekte Imitation der entsprechenden Naturholz-Porenstruktur zu erhalten, ermittelt man gegenüber bestimmten karthesischen Bezugsachsen die Positionen und die Koordinaten charakteristischer Punkte der Linie und Formen, die die einzelnen Poren P repräsentieren, und speichert jene Daten und Informationen in eine Datenverarbeitungs-Logikeinheit oder eine Mikroprozessor-Einheit 10 ein, welche in Abb. 1 schematisch dargestellt ist.

Dies läßt sich beispielsweise bewerkstelligen, indem man die Porosität der Musterfläche C mit Hilfe einer Abtasteinrichtung (Scanner) analysiert oder auch direkt durch einen Bediener, der beispielsweise einen Schreibstift 11 verwendet oder auf andere geeignete Weise verfährt.

Beim manuellen oder automatischen Abtasten der einzelnen Poren P des Musterflächenabschnitts C werden folglich sämtliche Informationen erfaßt, die zur Bestimmung der Positionen und der Verteilung der einzelnen Poren erforderlich sind, und zwar durch die Koordinaten der verschiedenen Punkte oder charakteristischer Punkte, welche die sichtbaren Linien selbiger Poren bilden.

Selbige Daten werden anschließend im Datenspeicher der Datenverarbeitungs-Logikeinheit 10 abgespeichert, in deren Hauptspeicher zuvor ein geeignetes computergestütztes Zeichenprogramm (CAD) geladen wurde, das für den vorliegenden Zweck geeignet ist.

Da, wie aus den Abb. 3, 4 und 5 hervorgeht, jede Pore P außer ihrer Form und Position auch durch eine Länge L1 gekennzeichnet wird, durch eine Breite L2 und eine Tiefe L3, die konstant sein oder variieren können, gibt der Bediener dann mit Hilfe der Steuertastatur oder einer anderen Vorrichtung, beispielsweise eines Rollkugelgeräts (Maus) 12, alle Daten in den Speicher des Mikroprozessors 10 ein, die notwendig sind zur Angabe der zu reproduzierenden realen Porenabmessungen, wobei die Möglichkeit besteht, diese anzupassen oder zu verändern. Auf dem Bildschirm entsteht so schrittweise ein Bild der herzustellenden Porenstruktur, das von Mal zu Mal korrigiert oder verändert werden kann, bis man eine perfekte Imitation der natürlichen Struktur erhält.

Sobald die Datenverarbeitungs-Logikeinheit 10 auf der Grundlage ihres Zeichenprogramms die Informationen und Daten für alle Poren des analysierten Musterflächenabschnitts C abgespeichert und verarbeitet hat, müssen diese Daten umgewandelt werden in Signale, die sich für die Betreibung eines geeigneten computergestützten Einschneidsystems eignen. Diese Umwandlung kann direkt von der besagten Datenverarbeitungs-Logikeinheit 10 vorgenommen werden, sofern sie mit den entsprechenden Schaltungen ausgestattet ist, oder sie kann - wie schematisch in Abb. 1 dargestellt ist - von einer zweiten Datenverarbeitungs-Logikeinheft 13 mit eigener Steuertastatur 14 ausgeführt werden, die über serielle Leitung mit der Datenverarbeitungseinheit 10 direkt verbunden ist, wie durch die gestrichelte Linie 15 angezeigt wird, oder über einen geeigneten magnetischen Datenträger 16, der schematisch dargestellt ist.

Die Umwandlung dieser Daten in Steuersignale des computergestützten Einschneidsystems kann gegebenenfalls kontrolliert oder verändert werden, indem man zweckmäßige Betriebsparameter bei der zweiten Verarbeitungseinheit (CAM) ändert, die zur Steuerung der Vorrichtung dient. Die Ausgabesignale der Verarbeitungseinheit 13 werden folglich über eine geeignete Schnittstelle 17 an das computergestützte Einschneidsystem 18 übertragen, um einmalig oder im Wiederholbetrieb dieselbe Porenstruktur des Oberflächenmusters C mit der Holzstruktur der zu imitierenden Holzart auf dem Materialblatt C1 einer anderen, weniger edlen Holzart zu reproduzieren.

Die Blätter C1 mit der darin eingeschnittenen Porenstruktur können dann in einem normalen Prozeß zur Bildung der Blöcke für die Herstellung von Kunstfurnier verwendet werden, der für sich genommen bereits bekannt ist; der Schnitt der Poren (kontinuierlich oder diskontinuierlich) kann an jedem beliebigen Punkt des Furnier-Herstellungsprozesses vorgenommen werden, beispielsweise nach dem Tangential-Abschälen oder Radialschnitt des Stamms sowie vor einer eventuellen Färbung beziehungsweise nach selbiger Färbephase, welcher der Blockbildung vorausgeht, von welchem am Ende das neue Furnier abgetrennt wird.

Der Einschnitt der Porenstruktur beim Blatt C1 kann mit einem beliebigen computergestützten Einschneidsystem mechanischer oder anderer Art vorgenommen werden. Aus Erprobungsreihen hat sich beispielsweise ergeben, daß hinsichtlich der Zuverlässigkeit und Ausführungsgeschwindigkeit solche Einschneidsysteme besonders vorteilhaft sind, die mit Quellen von stark konzentrierter Lichtenergie arbeiten und Impulse vor veränderbarer Stärke und Dauer erzeugen, so daß eine lokalisierte Verbrennung des Fasermaterials bewirkt wird, die zur Erreichung des Blatteinschnitts benötigt wird, wobei der Porenstruktur- Effekt des Originalmusters gemäß der Verarbeitung durch die vorgenannten Datenverarbeitungs-Logikeinheiten 10 und/oder 13 originalgetreu nachgezeichnet und reproduziert wird. Beispielsweise wurden gute Ergebnisse mit Vorrichtungen des Typs mit stimulierter Strahlungsausgabe erzielt, die Strahlen aus dem optischen Frequenzbereich erzeugen und massiv verstärken können. Bei zweckmäßiger Auswahl der optischen Betriebsfrequenzen und der Lichtenergieimpuls-Ausgabefrequenzen lassen sich für jede zu imitierende Holzart ausgezeichnete Ergebnisse erzielen. Folglich hat die Verarbeitungseinheit 13 sowohl den Energieerzeuger 19 als auch das Ausgabeelement oder die Ausgabeelemente 20 zu steuern, welche den Strahl für das Einschneiden der Porenstruktur beim Blatt C1 ausrichten und kontrollieren. Unter den Zeichnungen stellt Abb. 6 das Endergebnis beim Blatt C1 dar.

Wenn man auf die oben beschriebene Weise vorgeht, kann man folglich eine ganze Serie von Porenstruktur-Mustern derselben Holzart und/oder verschiedener Holzarten analysieren und in einer der Verarbeitungseinheiten beziehungsweise auf geeigneten Magnetträgern abspeichern, welche sich je nach Herstellungsbedürfnissen von Mal zu Mal verwenden lassen. In jedem Fall erhält man ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Anfertigung von Porenstrukturen aus Blättern oder Bändern aus Fasermaterial, mit welchen sich jede beliebige Porenstruktur einer Naturholzart perfekt imitieren läßt, wobei stets eine Längsausrichtung der Poren in Ebenen bewahrt bleibt, die bei der Rekonstruktion eines hypothetischen Stammes aus zusammengsetztem Holz zur späteren Abtrennung eines Kunstfurniers im wesentlichen tangential ausgerichtet sind.

Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht es folglich, einen höheren Annäherungsgrad bei der Imitation eines Naturholzfurniers zu erreichen, wobei eine Steuerbarkeit und ein hoher Grad an Zuverlässigkeit des Herstellungsprozesses gewährleistet worden und die Möglichkeit besteht, das Verfahren zur Ausführung von Porenstrukturen welcher Anordnung auch immer anzupassen, und zwar direkt auf Holzabschnitten oder Schälfurnieren oder auf Furniermaterial, das das Fertigprodukt darstellt. Dies wird beispielshalber in Abb. 7 veranschaulicht, wo auf einem allgemeinen Holzschälfurnier E eine Porenstruktur F mit geflammtem Muster der verschiedenen Holzmaserungen dargestellt ist. Dies läßt sich erhalten, indem man beispielsweise Daten und Informationen eines zuvor gespeicherten Porenmusters einer Holzart mit einem bestimmten Maserungsmuster zur Imitation einer bestimmten Holzart kombiniert, das speziell geschaffen oder kopiert wurde aus einem Naturfurnier-Musterstück.

Es versteht sich folglich, daß das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung darin besteht, daß Porenstrukturen von Naturholzarten reproduziert werden durch Einschneiden in Blätter aus Fasermaterial oder anderer Art, welche sich verwenden lassen für die Herstellung von Kunstfurnier mit verbessertem Erscheinungsbild; daher versteht sich das Gesagte und Dargestellte lediglich als Anschauungsbeispiel des innovativen Prinzips, dessen Patentschutz beansprucht wird.

Claims (12)

1. Verfahren zur Herstellung von Porenstrukturen auf Fasermaterial zur Imitation einer Naturholz-Porenstruktur, insbesondere für die Herstellung von Kunstfurnieren, dadurch gekennzeichnet.

• - daß die Porenstruktur einer Musteroberfläche des zu imitierenden Naturholzes analysiert wird, wobei Daten und Informationen zur Anordnung und zu den Koordinaten charakteristischen Punkte der Linien erfaßt werden, die die einzelnen Poren der betreffenden Porenstruktur definieren;
• - daß die besagten Daten und Informationen bei einer Datenverarbeitungs-Logikeinheit abgespeichert werden, die mit einem computergestützten Zeichenprogramm (CAD) ausgestattet ist, wobei außerdem Kenndaten für die Abmessungen selbiger Poren geliefert werden;
• - daß die besagten Daten und Informationen in Steuersignale für ein computergestütztes Einschneidsystem umgewandelt werden;
• - und daß die besagte abgespeicherte Porenstruktur auf einem Blatt oder Band aus Fasermaterial reproduziert wird, indem sie mittels des besagten computergestützten Einschneidsystems eingeschnitten wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß während des Abspeicherns der Porenstruktur bei der besagten Datenverarbeitungs-Logikeinheit die Daten bezüglich der Einschnittlänge, -breite und -tiefe der einzelnen Poren oder bezüglich der Form selbiger Poren geliefert und/oder verändert werden.

3. Verfahren nach Patentanspruch 1 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß das Einschneiden der Poren erreicht wird durch eine Folge von Impulsen stark konzentrierter Lichtenergie, beispielsweise mit stimulierter Strahlungsausgabe.

4. Verfahren nach Patentanspruch 1 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß das Einschneiden der besagten Porenstruktur auf einem Blatt oder Band aus Fasermaterial durchgehend und/oder in zuvor festgelegten Bereichen oder Abschnitten erfolgt.

5. Verfahren nach Patentanspruch 1 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß die in Steuersignale umgewandelten Daten an eine zweite Datenverarbeitungs-Logikeinheit übetragen werden, welche das computergestützte Einschneidsystem steuert.

6. Verfahren nach Patentanspruch 5 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte zweite Steuer-Logikeinheit mit der ersteren Datenverarbeitungs-Logikeinheit über serielle Leitung oder über magnetische Wechseldatenträger verbunden ist.

7. Material in Blatt- oder Bandform zur Herstellung von künstlichen Furnieren, dadurch gekennzeichnet, daß es eine eingeschnittene Porenstruktur aufweist, die eine entsprechende Porenstruktur einer Naturholzart imitiert, wobei der Einschnitt der Poren bewirkt wird nach dem Verfahren, das unter einem beliebigen der Patentansprüche 1 bis 6 beschrieben ist.

8. Material in Blattform nach Patentanspruch 7 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschneidung der Porenstruktur über die gesamte Fläche des Blattes oder über einen Teil desselben gleichmäßig oder nach einem vorbestimmten Muster verteilt ist.

9. Verfahren zur Anfertigung von Porenstrukturen auf Fasermaterial bei der Herstellung von Kunstfurnieren aus vorbereiteten Holzblöcken, von denen die Furnierblätter abgetrennt werden, wobei besagte Blöcke gebildet werden durch Überlagerung abwechselnder Blättermaterialien, die zweckmäßig verleimt und/oder gefärbt werden, wobei zumindest ein Teil selbiger Blätter eine Porenstruktur aufweist, die jene der zu imitierenden Naturholzart imitiert und hergestellt wird nach dem computergestützten Einschneidverfahren, das unter den vorstehenden Patentansprüchen beschrieben ist.

10. Verfahren nach Patentanspruch 9 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß der besagte computergestützte Einschneidvorgang vor dem Färben der Blätter kontinuierlich während des Tangential- Abschälens eines Stammes ausgeführt wird oder durch Radialschnitt jeweils vor oder nach dem Färben der Blätter oder in einer anderen Phase des Prozesses der Anfertigung des zusammengesetzten Blocks für die Herstellung von Kunstfurnieren.

11. Vorrichtung zur Herstellung von Material in Form von Blättern mit einer Porenstruktur, die erhalten wird nach den vorgenannten Patentansprüchen beschriebenen Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel (11) zur Analyse einer Muster-Porenstruktur einer zu imitierenden Holzart umfaßt, Mittel (10) zum Abspeichern und Rekonstruieren der besagten Porenstruktur in einer Datenverarbeitungs- Logikeinheit, die mit einem computergestützten Zeichenprogramm (CAD) ausgestattet ist, Mittel (13) zur Umwandlung der besagten Daten in Steuersignale sowie ein computergestütztes Einschneidsystem (18), dem die vorgenannten Steuersignale zugeführt werden.

12. Vorrichtung nach Patentanspruch 11 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte computergestützte Einschneidsystem (18) eine Quelle (19) stark konzentrierter Lichtenergie mit stimulierter Strahlenausgabe umfaßt sowie Mittel (20) eines von besagter Energiequelle (19) stammenden Lichtstrahls auf ein einzuschneidendes Material in Blattform gemäß der Steuersignale, welche auf der Grundlage eines Einschneidprogramms ausgegeben werden, das gespeichert ist bei einer Steuer-Logikeinheit (13) der Lichtenergiequelle (19), beziehungsweise Mittel (20) zur Lenkung und Ausrichtung des Materialschneid-Lichtstrahls.