DE69405665T2

DE69405665T2 - Verfahren zur Herstellung von Paneelen und durch dieses Verfahren erhaltene Paneele

Info

Publication number: DE69405665T2
Application number: DE69405665T
Authority: DE
Inventors: Filippo Candela
Original assignee: SVILUPPO TECN Srl
Current assignee: SVILUPPO TECN Srl
Priority date: 1993-08-06
Filing date: 1994-07-15
Publication date: 1998-04-09
Anticipated expiration: 2014-07-16
Also published as: CA2127820C; HU9402172D0; SI0637488T1; GR3025553T3; NO942916D0; CA2127820A1; ATE158220T1; HUT71820A; HU215067B; DE69405665D1; NO942916L; DK0637488T3; PL304572A1; JPH0768579A; ITMI931786A0; EP0637488B1; FI943636A0; ES2107740T3; PL174630B1; ITMI931786A1

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Paneelen in Schichtform und das dadurch erhaltene Produkt.
Es sind Paneele bekannt, die aus inkohärenten Materialien verschiedener Art zusammengesetzt, mit geeigneten Bindemitteln imprägniert und dann in einer Presse geformt sind.
Ein typisches Anwendungsbeispiel dieser Technik sind Paneele, die aus Holzteilen geeigneter Partikelgröße zusammengesetzt und mit thermogehärtetem Harz imprägniert sind. Dieses Material wird kalt in die Form einer Platte vorgeformt, die nachfolgend in einer erwärmten Preßform, wo der Binder polymerisiert wird, in ihre endgültige Gestaltung gepreßt wird.
Paneele dieser Art tragen umfangreiche Leerräume in sich aufgrund der Tatsache, daß die Menge an bindendem Harz innerhalb zulässiger Grenzen vom ökologischen wie technologischen Standpunkt gehalten werden muß. In bestimmten Anwendungen ist ihre sich daraus ergebende geringe mechanische Stärke und hohe Hygroskopizität nicht geschätzt.
Ähnlich sind Paneele bekannt, die durch Mahlen und nachfolgendem Heißpressen von Schnitzel und Ausschuß von Mehrschichtmaterialien erhalten werden. Die zum Erhalten derartiger Paneele verwendeten Verfahren werden in den Patenten DE-A 2.258.169 und DE-B 1.151.374 beschrieben.
Aufgrund der intrinsischen Eigenschaften des verwendeten Rohmaterials weisen diese Paneele eine unebene Oberfläche auf, was verhindert, daß man ihnen eine ästhetisch perfekte äußere Beschaffenheit entweder durch Anstreichen oder Auftragen einer Papierbeschichtung verleiht.
US-A-2686143 offenbart ein Verfahren zum Herstellen von Paneelen, die aus zwei Schichten aus feinen, partikelgroßen Holzspänen hergestellt, mit Harzen gemischt, auf die Außenseite einer Masse aus geschreddertem Faser-Abfallmaterial verteilt und dann gepreßt sind, wie im Oberbegriff von Anspuch 1.
Der Anwendungsbereich dieser Erfindung ist es, Paneele zu erhalten, die innen aus Schnitzeln von mehrlagigen Materialien und außen aus feinen, patikelgroßen Holzspänen zusammengesetzt sind. Die Paneele sind entsprechend gekennzeichnet durch ein geringes Maß an Hygroskopizität, beschränktes Schwellen in Wasser, guter thermischer und akkustischer Isolierung, was von dem ersten Komponentenmaterial herrührt, und eine hervorragende äußere Beschaffenheit und glatte Oberfläche, was von der zweiten Materialkomponente herrührt.
Das Verfahren zum Herstellen von Paneelen entsprechend der Erfindung ist gekennzeichnet durch die Tatsache, daß feine, partikelgroße Holzspäne, in geeigneter Weise gemischt mit Harzen, auf der Oberfläche einer Masse aus Bestandteilen aus Schichtmaterial verteilt sind, das aus mit thermoplastischem Harz überzogenem Pappkarton zusammengesetzt ist, wobei die solchermaßen erhaltene Zusammensetzung in einer Form bei einer Temperatur höher als der Erweichungspunkt des thermoplastischen Materials und höher als die Polymerisationstemperatur des verwendeten Harzes gepreßt und anschließend gekühlt wird.
Die Erfindung betrifft auch das Paneel, das durch ein derartiges Verfahren erhalten wird.
Im Verlaufe dieser Beschreibung bezeichnet der Begriff mehrlagiges Material oder verklebtes Schichtmaterial ein Material aus Verbundwerkstoff, das eine Schicht aus Pappkarton und wenigstens eine Schicht aus thermoplastischem Material auf einer seiner äußeren Oberflächen umfaßt.
Weitere Lagen können auch vorhanden sein, wie zum Beispiel eine Schicht aus Aluminiumfolie.
Die Verwendung dieser mehrlagigen Materialien als Grundstoff zur Herstellung der Paneele bietet den Vorteil perfekt gleichmäßiger Verteilung des Kunststoffmaterials auf jedem der Bestandteile und, konsequenterweise, innerhalb der Masse des Paneels selbst, was zu einer optimalen Adhärenz zwischen den Komponentenbestandteilen und einer einzigartig kompakten Struktur des solchermaßen erhaltenen Paneels führt.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt in der Tatsache begründet, daß Schnitzel aus mehrlagigem Material im großen Umfang erhältlich und ausgesprochen preisgünstig sind, insoweit, als daß sie aus Material erhalten werden können, das bei der Herstellung von Schachteln anfällt, welche dieses Material als einen Bestandteil verwenden.
Die Kosten, diese Schnitzel zu entsorgen, lasten schwer auf den Industrien, die diese Schachteln herstellen, und so können die Kosten, diese Schnitzel, aus denen die Fragmente hergestellt werden, zu erwerben, sogar Null sein, oder mit den Kosten herkömmlicher Entsorgung aufgerechnet werden.
Die Kunststoffschicht des verklebten Schichtmaterials, auf das hierin Bezug genommen wird, besteht aus einer Schicht aus Polyethylen, obwohl das Vorhandensein anderer thermoplastischer Materialien nicht ausgeschlossen ist.
Um das Verfahren gemäß der Erfindung auszuführen, wird das Schichtmaterial aufgeschlossen in Bestandteile, bevorzugter Weise mit einer minimalen Größe von nicht weniger als 2 mm und maximalen Größen von etwa 40 mm, mit den verschiedensten Formen, von im wesentlichen kreisförmig bis länglich in der Form von Fasern.
Gemäß den von der Anmelderin durchgeführten Experimenten reicht ein Prozentsatz an thermoplastischem Bindematerial, das geeignet ist für das Ausbilden des Paneels, von 5 bis 15 Gewichtsprozent der Bestandteile, und spezifischer etwa 10% aus, was sich in derselben Größenordnung bewegt, wie der Gewichtsprozentsatz der thermoplastischen Fraktion, der in mehrlagigen Pappkarton- Polyethylen - oder Pappkarton-Aluminium-Polyethylen-Schichten enthalten ist, so daß die Verwendung von Bestandteilen, die aus Schnitzeln dieser Materialien hergestellt werden, eine adäquate Menge an verklebendem Harz gewährleistet. Es mag sich aber als vorteilhaft erweisen, Hilfsstoffe den einfachen Bestandteilen von auf dem Markt befindlichen mehrlagigen Materialien zuzusetzen, wie beispielsweise jene, die direkt zum Verpacken von insbesondere Lebensmitteln verwendet werden.
Diese Zusätze können aus einer zusätzlichen Menge desselben Kunststoffmaterials, das in dem mehrlagigen Material enthalten ist, ebenso wie anderer thermoplastischer Substanzen bestehen. Das den Bestandteilen zugesetzte thermoplastische Harz wird eine hinreichend kleine Partikelgröße aufweisen, so daß es in geeigneter Weise in der Masse verteilt wird, typischerweise mit einer Grundpartikelgröße, die nicht die Durchschnittsgröße der Bestandteile überschreitet.
Man hat festgestellt, daß es, in bestimmten Anwendungen, von Vorteil ist, andere Kunststoffmaterialien der Wärmehärtungsklasse hinzuzusetzen, um in vorteilhafter Weise die Eigenschaften des Paneels zu beeinflussen und die Technik des Formens der in die Form einzuführenden Masse zu erleichtern, ebenso wie um zu erlauben, daß das Paneel leicht aus der Form entfernt werden kann. Synthetische Harze, die durch Zusetzen eines Katalysators polymerisiert werden können, können auch verwendet werden.
Um die beiden äußeren Schichten auszubilden, verwendet man Holzspäne mit einer Partikelgröße im Größenbereich von 0,25 bis 1,2 mm, wobei der Zusatz von Harnstoffharz oder, bevorzugter Weise, Melaminharz bessere Eigenschaften hinsichtlich Hygroskopizität und eingeschränktem Schwellen ergibt.
Besondere Sorgfalt sollte man walten lassen beim Herstellen der anfänglichen Platte, da es wesentlich ist, einen bestimmten Wert an Kompenetration zwischen den Holzspänen und den Pappkartonbestandteilen zu gewährleisten, um das Ablösen der Oberflächenschichten, die aus Holzspänen zusammengesetzt sind, vom Träger, der aus Fragmenten aus mehrlagigem Material zusammengesetzt ist, zu verhindern.
Die Dicke der Schichten aus Holzspänen kann von 0,3 bis 1,5 mm schwanken.
Man hat festgestellt, daß die Paneele zufriedenstellend gebildet werden, wenn die anfängliche Platte Drücken im Bereich von 15-25 kg/cm ausgesetzt ist und auf eine Temperatur erwärmt wird, die von 120 bis 190ºC reicht. Die Zeitspanne, für die die Bestandteile zwischen den heißen Platten der Presse unter Druck verbleiben müssen, schwankt entsprechend der letztendlichen Stärke des Paneels, um eine hinreichend gleichmäßige Verteilung der Temperatur innerhalb der Masse zu gewährleisten. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, das Paneel, z. B., unter den erwärmten Pressplatten für eine Zeitspanne von 15" bis 30" pro Millimeter Stärke des erhaltenen Paneels zu halten.
Wann immer ein wärmehärtendes Harz oder ein durch Katalyse polymerisiertes Harz als eiri Zusatzstoff verwendet wird, wurde festgestellt, daß in der Zeit, die für Polymerisation und Quervernetzung des Harzes benötigt wird, das Polyethylen schmilzt, um die Aggregationswirkung zwischen dem Harz und den Bestandteilen aus mehrlagigem Material zu verbessern, was zu einem einzigartig kompakten und stabilen Produkt führt.
Harze der verschiedensten Arten haben sich als bei der Herstellung von Paneelen entsprechend der Erfindung als hilfreich erwiesen, wie z. B.:
Phenolharze (Phenol-Formaldehyd, Cresol-Formaldehyd, Phenol- Furfural), Aminoplasten (Hamstoff-Formaldehyd, Melamin-Formaldehyd), Polyester (Phthal, Malein), Epoxy, Vinyl, Acryl, Polystyrol, Polyolefin und Isocyanat.
Die mechanischen Eigenschaften und die Kompaktheit des Endproduktes kann verbessert werden durch Zusatz von Füllstoffen aus verschiedenen unterschiedlichen Materialien geeigneter Partikelgröße, innerhalb weit schwankender Prozentsätze, typischerweise von 5 bis 10 %, wie Zellulose, Baumwollfaser, Sägespäne, Glasfaser, Kaolin, Calciumcarbonat.
Der Zusatz von Paraffin zu den Holzspänen und die Verwendung von Melamin-Klebstoffen verringert die Hygroskopizität und Feuchtigkeitsexpansion des Materials.
Der Zusatz von Monoammoniumphosphat, das in der Masse in Prozentsätzen von 8-15 % dispergiert ist, macht es möglich, ein im wesentlichen feuerfestes Material zu erhalten.
Dieser beispielhafte Hinweis beschränkt offensichtlich in keiner Weise die Wahl von inerten Füllstoffen, die in jedem Fall während der Herstellung des Paneels entsprechend der Erfindung zugesetzt werden können, um ihm irgendwelche erwünschten spezifischen Eigenschaften zu verleihen.
Die Vorgehensweisen zum Ausführen des Verfahrens nach der Erfindung werden klarer aus dem folgenden praktischen Beispiel hervorgehen.

BEISPIEL

100 kg trockenes Harnstoffharz wurden mit 52 kg Wasser behandelt, um eine milchige Suspension zu erhalten, zu der Ammoniumchlorid zugesetzt wurde bis zu einem Prozentsatz, der von 2 bis 3% reicht (etwa 2,8 kg).
720 kg Bestandteile, die durch Zerreiben von Schnitzeln aus mehrlagigen Materialien (Pappkarton, Aluminium und Polyethylen) erhalten wurden, wurden zu etwa 53 Litern dieser Mischung zugesetzt.
Nachdem sie kräftig in geeigneten Vorrichtungen, die als "Resinatoren" bezeichnet werden, gerührt wurde, wurde diese Mischung gleichmäßig über eine Schicht aus kürzlich mit Harz versehenen feinen Holzspänen verteilt.
Die obere Oberfläche, zusammengesetzt aus Bestandteilen aus mit Harz versehenem mehrlagigen Material, wurde auch mit einer weiteren Schicht aus mit Harz versehenen feinen Holzspänen bedeckt.
Der Vorgang des Verteilens der drei abwechselnden Schichten wurde durchgeführt mittels spezieller Verteilungsmaschinen, die als "Formmaschinen" bezeichnet wurden und nacheinander über einem Förderband angeordnet waren.
Die solchermaßen geformte Platte wurde in Module geeigneter Größe mit einem spezifischen Gewicht von etwa 1000 kg/m³ geschnitten, die dann zwischen die heißen Platten einer Mehrfachpresse eingeführt wurden.
Nach Erreichen des Erweichungspunktes des Polyethylens im Kern der Paneele wurden die Pressplatten abgekühlt, um die Temperatur der Paneele unterhalb des Erweichungspunktes zu verringern, während die Paneele während der Heiz- und Kühlphasen dauernd einem spezifischen Druck, der höher als der durch den Wasserdampf ausgeübte Druck bei der selben Temperatur war, ausgesetzt waren. Die Paneele wurden danach aus der Presse entfernt, transversal und longitudinal geschnitten und dann geglättet. Mit Blick auf die vergleichsweise geringe thermische Leitfähigkeit des Materials, das kompaktiert wurde, um das Paneel zu bilden, kann es vorteilhaft sein, die Masse vorzuheizen, bevor sie in die Form eingeführt wird, und dadurch die Länge der Zeit zu verkürzen, für die es innerhalb der heißen Presse verbleiben muß, damit der Kern des Paneels die Temperatur erreicht, die erforderlich ist, damit das thermoplastische Harz erweicht und für die Polymerisation von irgendeinem wärmehärtenden Binder, der verwendet werden kann.
Die Vorwärmtemperatur muß offensichtlich unterhalb des Punktes sein, der das thermoplastische Harz in solch einem Umfang erweichen läßt, daß es veranlaßt wird, zu verlaufen oder exzessiv bei Kontakt zu adhärieren, was die Verteilung des Harzes innerhalb der Masse in nachteiliger Weise beeinflussen könnte.
Man hat auch gefunden, daß ein hoher Feuchtigkeitsgrad in den Schnitzeln aus mehrlagigem Material, wie es allgemein der Fall ist, in negativer Weise die Eigenschaften des Paneels beeinflussen kann, und insbesondere seine Kompaktheit.
Ein weiteres Merkmal des Herstellungsverfahrens gemäß dieser Erfindung ist entsprechend, daß die Bestandteile nach dem Mahlen einem Vortrocknen unterworfen werden, um den Feuchtigkeitsgehalt auf Werte unterhalb 4%, vorzugsweise etwa 2% zu verringern. Das Trocknen kann leicht unter einem Strom aus heißer Luft ausgeführt werden.
Zusätzlich oder als eine Alternative kann, auch um die Herstellung zu beschleunigen und bessere Größenstabilisierung des Produktes zu erreichen, nach der Heizphase und nach Überschreiten des Erweichungspunktes des Rohmaterials das Paneel unter Druck gekühlt werden mit Freisetzung von irgendwelchem Dampf, der sich in der Materialmasse gebildet haben kann. Um Bestandteile aus mehrlagigen Materialien zu komprimieren, kann man insbesondere die derzeit bekannten Einzelgesenkpressen oder Mehrfachgesenkpressen verwenden. Insbesondere kann der Zyklus ausgeführt werden mit:
a) drei Einzelgesenkpressen in Reihe, von denen die erste heiß preßt, die zweite heiß nachpresst und die dritte das Produkt kühlt und stabilisiert;
b) zwei Einzelgesenkpressen, wobei die erste erwärmt und die zweite das Produkt unter Druck kühlt und stabilisiert;
c) Mehrfachgesenkpressen mit Heiß/Kalt-Zyklus;
d) Kontinuierliche Presse mit stromaufwertigem heißen Bereich und stromabwertigen kalten Bereich.
Wegen ihrer Kompaktheit eignen sich die Paneele in zufriedenstellender Weise für spanende Formgebung und Oberflächenendbearbeitung.
Die gemäß der Erfindung erhaltenen Paneele eignen sich für einen breiten Anwendungsbereich auf den verschiedensten Gebieten. Zusätzlich zu den herkömmlichen Verwendungen für Produkte dieser Art können sie mit Blick auf ihre gute mechanische Stärke auch geeignet sein für Verwendungen, die Widerstandsfähigkeit gegen passive Belastung erforderlich machen. Darüber hinaus können die Paneele gemäß der Erfindung infolge ihres geringen Grades an Imprägnierbarkeit und Expansion in Wasser in der Bauindustrie verwendet werden.
Schließlich soll darauf hingewiesen werden, daß die Verwendung von Schnitzeln aus mehrlagigen Materialien ein Aspekt von erheblicher Bedeutung ist, da sie derzeit nicht zeigen, daß sie von irgendeiner praktischen Bedeutung sind und extrem schwierig und teuer zu entsorgen sind, während sie zu Paneelen verarbeitet werden können, die hinsichtlich der äußeren Beschaffenheit dieselben Eigenschafften aufweisen, wie die bekannten Paneele, die mit Spanplatten hergestellt werden, und entsprechend denselben Endbearbeitungstechniken wie die vorgenannten unterworfen werden können.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Paneels aus Verbundwerkstoff, bei dem feine, partikelgroße Holzspäne, die geeignet mit Harzen vermischt sind, auf die Außenseite einer Masse aus geschreddertem Faser-Abfallmaterial verteilt werden, worauf die so erhaltene Zusammensetzung in einer Form bei einer Temperatur, welche höher als die Polymerisationstemperatur des eingesetzten Harzes ist, gepreßt und anschließend gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der geschredderte Abfall ein mit thermoplastischem Harz überzogener Pappkarton ist und

b) die Formtemperatur höher als der Erweichungspunkt des thermoplastischen Harzes ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die genannten Bestandteile vor dem Warmpressen einer Trocknung unterzogen werden, um ihren Feuchtigkeitsgehalt auf Werte unterhalb von 4 %, vorzugsweise in der Größenordnung von 2%, hetabzusetzen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Bestandteile einer Vorwärmung auf eine Temperatur unterhalb des Erweichungspunktes des thermoplastischen Harzes vor dem Warmpressen unterzogen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem nach Vollendung der Warmpressphase das verpreßte Material unter Druck gekühlt wird, bis es eine beträchtlich unterhalb des Erweichungspunktes des thermoplastischen Harzes liegende Innentemperatur erreicht.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Bestandteile bei Drücken im Bereich von etwa 15-25 kg/cm² verpreßt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Warmpressphase eine Dauer im Bereich von 15 bis 30 Sekunden pro Millimeter Dicke des fertigen Paneels aufweist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem ein thermoplastisches Harz als ein in die Masse der Bestandteile des mehrlagigen Materials dispergiertes Additiv zugegeben wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das thermoplastische Harz in einer Menge von 5 bis 15 Gewichtsprozent der Bestandteile, vorzugsweise 10 Gewichtsprozent, vorhanden ist.

9. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein wärmeaushärtendes Harz als ein in der Masse der Bestandteile des mehrlagigen Materials dispergiertes Additiv zugegeben wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das in der Wärme aushärtende Harz in einer Menge zwischen 5 bis 15 Gewichtsprozent der Bestandteile, vorzugsweise 5 bis 10 Gewichtsprozent, als Additiv zugegeben wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem ein inertes Füllmaterial als in der Masse der Bestandteile des mehrlagigen Materials dispergiertes Additiv zugegeben wird.

12. Paneel, das durch Warmpressen zweier Lagen aus feinen, partikelgroßen Holzspänen erhalten ist, welche geeignet mit Harzen gemischt sind und durch Formen mit der Außenseite einer Masse von Bruchteilen aus dünnwandigem Material von mit thermoplastischem Harz beschichtetem Pappkarton verklebt ist.