DE971021C - Verfahren zur Herstellung von Schichtstoffgegenstaenden insbesondere aus kunstharzgetraenkten Furnieren - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 27. NOVEMBER 1958

M 10/24 Ib/38c

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Schichtstoffgegenständen. Unter Schichtstoffen werden hierbei unter verschiedenen anderen, auf die noch später eingegangen wird, vor allem Schichtstoffe aus Holz verstanden, die von im wesentlichen gleichsinnig zusammengelegten dünnen Furnieren gebildet werden. Die Grundlage des erfindungsgemäßen Verfahrens sei daher zunächst im Zusammenhang mit Schichtholz behandelt.

Allen Lagenhölzern gemeinsam ist die ausgeprägte Schichtbildung, gleichgültig ob es sich um theoretisch ebene Gebilde, wie Tafeln und Platten, oder um mehr oder weniger in einer Richtung oder sphärisch verformte Teile, wie Stuhlsitze, Schalen, Kästen od. dgl. handelt. Die Erhaltung der Schichtstruktur wird sogar als wesentlich herausgestellt, insbesondere weil Zerreißungen in den Schichten zu Festigkeitsminderungen führen können. Der Verleimungs- und/oder Verdichtungsdruck wird folgerichtig senkrecht zu den Schichten oder mit senkrecht zu den Schichten hinreichend starken Komponenten ausgeübt.

Der Vorteil der Lagenhölzer und der Gegenstände aus Lagenholz liegt in der Homogenisierung des Holzes durch Auswahl und Ausgleich der Holzstruktur (Kern-, Splint-, Früh- und Spätholz, Äste, Wuchsrichtung), wobei beim Schichtholz die Homogenität in einer Richtung angestrebt wird, beim Sperr- und Sternholz dagegen in zwei oder mehreren Richtungen,"die jedoch alle immer nur in einer Ebene liegen. Für Gegenstände mit einer aus-

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geprägten Richtung, ζ. B. Ski, Speer, wird man also Schichtholz wählen, für solche mit in zwei Richtungen oder allseitig in einer Ebene wirkenden Beanspruchungen, z. B. Turnring, wird dagegen Speer- oder Sternholz in Frage kommen.

Im letzteren Fall wird bereits ein wesentlicher Nachteil des Lagenholzes besonders deutlich offenbar: Die Homogenisierung über alle Schichten, erreicht durch die kreuzweise oder sternförmige An-Ordnung der Furniere, verringert die spezifische Festigkeit, da jeweils nur ein bestimmter Prozentsatz der Schichten in der günstigsten Richtung, ein anderer Prozentsatz in weniger günstigen Richtung und ein Prozentsatz in ausgesprochen ungünstiger Richtung liegt. Man könnte zwar Teile mit einer regelmäßig oder unregelmäßig sich ändernden, bevorzugten Richtung in Schichtholzstruktur herstellen, müßte dann aber recht schwierige Vorkehrungen treffen; z. B. könnte man einen Ring aus Schichtholz herstellen, indem man ringförmig zusammengerollte Furnierstreifen mit

Längsmaserung verwendet, müßte dann aber den Verleimungs- oder Verdichtungsdruck allseitig radial, etwa durch eine Vielzahl von Segmenten ausüben. Ein weiterer Nachteil der Lagenhölzer oder von Gegenständen daraus liegt darin, daß die Schichtstruktur selbst der Homogenität der Erzeugnisse entgegensteht. In der Praxis trennen sich Erzeugnisse aus-Lagenholz bei hohen Biegebeanspruchungen in erheblichem Umfang in den Schichten, wenn die Ebene, in der die B iegebel astung ausgeübt wird, senkrecht zur Schichtebene liegt, wie dies z. B. bei einem gebogenen Stab nach Fig. 1 der Zeichnung der Fall ist, wobei die Pfeilrichtung die Biegeebene andeutet. Die Ursache für die unvollkommenen Festigkeitsverhältnisse liegt hierbei darin, daß der größten Zugbeanspruchung bei der Biegung zunächst nur eine, die äußerste, Furnierschicht ausgesetzt ist, danach eine vorwiegend aus einem Bindemittel (Leim, Kunstharz) bestehende Schicht, dann wieder eine Furnierschicht usw., d. h., die Ursache liegt in der unvollkommenen Homogenität infolge der Schichtung. Auch bei direkter Beanspruchung auf Spaltfestigkeit, bei Druckbelastung parallel zu den Schichten, ergibt sich aus der Schichtung die Neigung zur Aufspaltung.

Ein Gegenstand nach Fig. 2 könnte aus Sperroder Sternholzplatten mit einer Sperrung nach Fig. 3 hergestellt werden. Die durch die Kreuz- und Quer- oder Sternschichtung verringerte Festigkeit würde hohen Beanspruchungen, insbesondere in den Pfeilrichtungen A und B der Fig. 2, nicht genügen. Würde man den Gegenstand aus gemäß Eig. 4 in einer Richtung geschichtetem Lagenholz herstellen, so· würde bei hohen Beanspruchungen die Neigung zum Aufspalten in den Schichten vorhanden sein. Außerdem wären nach den bisherigen Verfahren folgende Mängel oder Schwierigkeiten vorhanden: In unverdichtetem Schichtholz würde man nicht die hohen Eigenschaften des verdichteten (Preß-) Schichtholzes erreichen. In Preßschichtholz wäre die Verdichtung durch allseitig herangeführte Formteile nur möglich, wie dies durch die Pfeile ζ in Fig. 2 angedeutet ist. Das ist je nach Gestalt des gewünschten Gegenstandes schwierig, in dem Beispiel sogar praktisch unmöglich.

Bekannt ist hiernach die Erzielung höherer Festigkeit in einer bevorzugten Richtung beim Lagenholz oder Preßlagenholz durch gleichsinniges Aufeinanderlegen der Faserbahnen (Furniere) in der gewünschten Richtung zum Schichtholz oder Schichtpreßholz im Sinne von DIN 4076, wobei durch die erste Worthälfte »Schicht« die Ausrichtung der Fasern in einer Richtung definiert ist.

Bekannt ist weiter die zur Herstellung einfacher Gegenstände, wie Bretter, Bohlen, Balken, angewandte zweiphasige Verdichtung längs orientierter Stoffe (Furniere, Holzstäbe u. a.) derart, daß die Verdichtung in ' zwei aufeinanderfolgenden Vorgängen in zwei zueinander senkrechten Richtungen geschieht, wodurch die nachteilige Steigerung des Schichteffektes durch Vermeidung der gleichsinnigen Abplattung der Strukturelemente vermieden wird, wie sie sich dann ergibt, wenn der gesamte zur Verdichtung angesetzte Preßdruck senkrecht zur Hauptebene (Furnierebene) wirkt und damit die Strukturelemente extrem einsinnig abplattet. Grundsätzlich unvermindert bleibt aber auch beim zweiphasigen Verfahren die ursprünglich vorhandene Schichtung durch die Flächen der verwendeten Stoffe und die hierin begründete, wenn auch verminderte Spaltempfindlichkeit erhalten.

Bekannt ist weiter bei den Schichtpreßstoffen, bei denen jedoch die erste Worthälfte »Schicht« nach DIN 7706 zur Unterscheidung der aus flächigen Bahnen durch Aufeinanderlegen hergestellten geschichteten Kunststoffen von den nicht geschichteten, aus pulverigen oder flockigen Massen aufgebauten Kunststoffen gebraucht wird, aus den gebräuchlichen Bahnmaterialien (Geweben, Papieren, Folien), die in Längs- und Querrichtung in der marktüblichen Weise etwa gleichwertig aufgebaut sind, die Erhöhung der Spaltfestigkeit durch Wellung der Bahnenmaterialien, d. h. durch Vermeidung ebener Spaltflächen.

Gegenüber diesem Stand der Technik besteht die Erfindung bei einem Verfahren zur Herstellung von Schichtstoffgegenständen mit bevorzugter gerader oder regelmäßig oder unregelmäßig je nach ihrer gewünschten Form sich ändernder Längsachse aus kunstharzgetränkten Furnieren oder anderen Stoffen, deren Fasern zu einem möglichst großen Teil nach dieser Längsachse ausgerichtet sind, darin, daß die Furniere bzw. Schichtstoffbahnen quer zu ihrer Faserrichtung in eine der gewünschten Ausgestaltung des Werkstückes entsprechende Preßform mit Spiel eingesetzt und durch einen quer zur Faserrichtung, parallel zur anfänglichen Schichtungsebene wirkenden Preßdruck derart zusammengedrückt werden, daß sie unter Lösung des Quer-Zusammenhanges der Fasern durch Ineinanderschieben, Wellen oder Falten parallel zur Faserrichtung die Form unter allseitiger Druckaufnahme ausfüllen.

Durch ein solches Wellen oder Falten von Schichtstoffbahnen, deren Fasern zu einem mög-

liehst großen Teil nach der Längsachse ausgerichtet sind, entsteht ein Erzeugnis, das sich durch eine besonders hohe Festigkeit in bevorzugter Richtung auszeichnet.

Dem Erzeugnis werden aber auch durch die erfinderischen Maßnahmen grundsätzlich neue Züge verliehen: Bei den bisherigen Materialien, gleichgültig ob man sie unter Erhaltung der ebenen Schichten verpreßt oder die Schichtung wellt, bleibt

ίο stets eine ausgeprägte, gegebenenfalls in Wellen liegende Schichtung erhalten. Sie ist materialbedingt. Zweisinnig orientierte Gewebe beispielsweise lassen eine Durchdringung der Schichten durcheinander, eine weitgehende Auflösung der Schichten, eine echte Querschnittshomogenisierung allein durch das Vorhandensein des großen Anteils an querliegenden Fasern nicht zu. Der· große Anteil an Querfasern führt dazu, daß trotz der Wellung Trennflächen von Schicht zu Schicht erhalten bleiben. Infolgedessen bleiben die so hergestellten Erzeugnisse in mancher Hinsicht anfällig. So kann der innere Gasdruck bei der Herstellung oder später zu einem Aufspalten oder einer Lockerung der Verbindung längs der gewellten Schichtung führen, das gleiche kann durch Quellung oder Angriff von Lösungsmitteln erfolgen. Einsinnig orientierte Bahnenmaterialien wiederum ergeben, wenn man sie gleichsinnig, aber unter Erhaltung der ebenen Schicht verpreßt, Körper mit allen Nachteilen der klaren Schichtung. Verpreßt man sie aber im Sinne der Erfindung, so ergibt sich unter Erhaltung der Längsstruktur eine weitgehende Auflösung der Schichtung, eine Homogenisierung, die eine Ansatzmöglichkeit für irgendwelche Einflüsse nicht mehr zuläßt.

Die nach der Erfindung vorgesehenen Bahnenmaterialien, wie Furniere oder einsinnig orientierte Gewebe (bei denen der größte Teil der Fasern in Kettrichtung, nur wenige Fasern in Schußrichtung liegen), werden bei erfindungsgemäßer Verpressung, also bei gleichsinniger Schichtung infolge ihrer geringen Querfestigkeit bei der Wellung, Faltung, Ineinanderschiebung, so stark in ihrem Quergefüge gebrochen, zerrissen, verzerrt, verzogen, daß die ursprünglichen Schichten nicht nur in mehr oder weniger große Knicke, Wellen, Falten gelegt werden. Sie werden vielmehr auch in kleinstem Zusammenhang ·—· Längsfasern oder Längsfäden benachbarter Schichten — so vielfältig ineinandergedruckt, daß sich eine weitgehende Homogenisierung ergibt. Es ergibt sich also nach der Erfindung ein bei einem Schichtstoff völlig neuartiges Gefüge, in Längsorientierung höchste Ausnutzung aller Fasereigenschaften, im Querschnitt von einer Homogenität, wie sie den bekannten Schichtmaterialien nicht zu eigen ist, wie sie aber nicht geschichteten und dennoch längs orientierten Materialien, z. B. einem naturgewachsenen Vollholzstab oder einem Drahtseil, nahe- oder gleichkommt.

Um das nach diesem Verfahren behandelte Paket aus Längsfurnieren, in welchem also die Längsstruktur wenig oder nicht beschädigt, die Querstruktur und Schichtung mehr oder weniger zerstört und verwirrt ist, zu einem unteilbaren, dicht zusammengefügten Körper mit sauberen Außenflächen werden zu lassen, ist Voraussetzung, daß erstens ein hinreichender Preßdruck angewendet wird, der alle bei der Verwirrung und Zerstörung der Furniere und Schichten sich bildenden Hohlräume völlig schließt, und zweitens ein ausreichender Gehalt an Bindemittel vorhanden ist, der die Holzfasern und Furniere in der neuen Lage wieder verbindet.

Die Grundsätze des Verfahrens nach der Erfindung lassen sich auf verschiedene Weise verwirkliehen.

Eine besonders einfache Methode ist beispielsweise in Fig. 5 und 6 der Zeichnung angedeutet. In eine Matrize 10 wird der gewünschte Gegenstand, z. B. der gebogene Stab nach Fig. 2, mit der Querschnittshöhe h übertrieben tief (f-h + hf) eingearbeitet. Die Höhe h' dient dabei zum sicheren Eintauchen der Patrize. In der Matrize 10 werden Längsfurniere 11, deren Länge der abgewickelten Länge des gewünschten Gegenstandes entspricht, hochkant, d. h. auf den Längskanten stehend, eingelegt. Der Faktor f, mit dem die Fertighöhe h des Profils zur Furnierbreite/·/} multipliziert wird, wird so bemessen, daß sich beim Pressen mittels des Stempels 12 eine optimale Verwirrung, d. h. Wellung, Faltung, Ineinanderschiebung, Stauchung od. dgl., der Furniere selbst und ihrer Schichtung zueinander ergibt. Das Optium drückt sich durch die maximal erreichbare Festigkeit aus. Bei zu kleinem / kommen doch noch festigkeitsmindernde Aufspaltungen in den dann nur leicht verwirrten Schichten vor. Andererseits ergibt sich bei zu großem f im Zuge der an sich nicht unerwünschten Längszerreißungen der Furniere durch Querzerreißungen ein größerer Anteil von Furnierfasern mit verhältnismäßig geringer Länge, der ebenfalls festigkeitsmindernd ist.

In der Praxis reicht im allgemeinen der Hohlraum f·h-d aus, um das erforderliche Furnierpaket bequem in die Form einzubringen. Das ist fertigungstechnisch sehr vorteilhaft, denn es genügt auch für eine so komplizierte Form wie die des Gegenstandes nach Fig. 2 eine starre, lediglich aus Matrize und Patrize bestehende Form. Der Preßdruck wird also senkrecht zur Faserrichtung, paralle! zu den Schichten ausgeübt.

Für Gegenstände nach Fig. 7 kann man gegebenenfalls auch durch eine quer zur Schichtung des Furnierpakets ansetzende Druckkomponente eine Formung und/oder Verdichtung vor, gleichzeitig mit dem die notwendige Verwirrung der Furniere herbeiführenden, parallel zu den Schichten ansetzenden Hauptpreßdruck vornehmen.

Man kann auch die Verwirrung der Schichtstruktur zu einem mehr oder weniger großen Teil schon vor dem Preßvorgang vornehmen. Man kann z. B. an Stelle eines einzigen Längsstreifenpaketes zwei oder mehr Längsstreifenpakete verwenden. Auf diese Weise werden die Streifen bei der Einbringung in die Form absichtlich und von selbst ineinandergeschoben, die Gesamtheit also bereits

verwirrt. Mit kleiner werdender Streifenbreite verliert dabei die Forderung an Bedeutung, daß die Streifen auf ihren Längskanten stehend, also mit parallel zur Preß richtung verlaufender Schichtung eingebracht werden müssen. Diese Arbeitsweise hat besondere Vorteile, wenn Gegenstände hergestellt werden sollen, die, wie z. B. der Gegenstand nach Fig. 9, nicht in einer Ebene liegen, weil die schmalen Längsfurnierstreifen sich leichter als breite der wechselnden Höhenlage anpassen. Weiter können hierbei die Ausgangsfurniere bis auf den letzten Reststreifen verwendet werden.

Im allgemeinen werden vorteilhaft Längsfurnierstreifen von der abgewickelten Länge des gewünschten Gegenstandes verwendet. Man kann jedoch auch Streifen kleinerer Länge benutzen. Man wird diese dann aber versetzt ineinanderfügen, damit nicht an einer Stelle des Gegenstandes viele oder alle Streifen aneinanderstoßen und diese Stelle dadurch festigkeitsmäßig geschwächt wird.

Das Verfahren ist nicht auf die Herstellung von Gegenständen mit einfachen Querschnitten, wie Rechteck oder Kreis, beschränkt. Gegenstände mit hiervon abweichenden Querschnitten sind beispielsweise in Fig. 7 dargestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es auch, künstliche Gebilde, wie Ring oder Rahmen gemäß Fig. 8, herzustellen. Hierzu wird man vorteilhaft ein endloses Furnierpaket aus einem endlos gewickelten oder aus versetzt ineinandergewickelten Längsfurnieren mit Faserrichtung in Wickelrichtung verwenden. Es kann, wie bereits erwähnt, auch für Gegenstände angewendet werden, die gemäß Fig. 9 nicht in einer Ebene liegen oder zum Teil aus der Hauptebene heraustreten. Das erfindungsgemäße Verfahren kann weiter auch für Gegenstände mit über die Länge wechselnden Querschnitten benutzt werden, sei es, daß die Abmessungen in Richtung der Preßrichtung (Fig. 10) oder senkrecht dazu (Fig. 11) wechseln. Es kann auch mit dem üblichen Verfahren der Verdichtung oder Verleimung durch gleichzeitig senkrecht zur Schichtung wirkenden Druck kombiniert werden. Ein Gegenstand kann z. B. auch Fig. 12 entsprechend in der einen Zone mit verwirrter, homogenisierter Querschnittsstruktur, in einer anderen Zone mit normaler Schichtstruktur hergestellt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich ferner, wie schon eingangs festgestellt worden ist, nicht nur bei Schichtholz verwenden, sondern es läßt sich sinngemäß auch auf andere faserhaltige Schichtstoffe übertragen, z. B. auf solche, die auf Papier- oder Textilfaser oder auf Gewebe aufgebaut sind. Voraussetzung hierfür ist allerdings, daß dem erfindungsgemäßen Verfahren entsprechend alle oder möglichst alle Fasern der zur Verwendung gelangenden Schichtstoffbahnen in einer Richtung liegen, daß also entsprechende Sonderschichtstoffbahnen zur Verwendung gelangen. Beispielsweise genügen ■ Gewebebahnen dieser Bedingung, wenn Kette und Schuß nicht in den üblichen Anteilen enthalten sind, sondern nur so viele Schußfäden verwendet werden, wie gerade erforderlich sind, um den störungsfreien Zusammenhang des Gewebes bis zur Verarbeitung sicherzustellen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Verfahren zur Herstellung von Schichtstoffgegenständen mit bevorzugter gerader oder regelmäßig oder unregelmäßig je nach ihrer gewünschten Form sich ändernder Längsachse aus kunstharzgetränkten Furnieren oder anderen Stoffen, deren Fasern zu einem möglichst großen Teil nach dieser Längsachse ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Furniere bzw. Schichtstoffbahnen quer zu ihrer Faserrichtung in eine der gewünschten Ausgestaltung des Werkstückes entsprechende Preßform mit Spiel eingesetzt und durch einen quer zur Faserrichtung, parallel zur anfänglichen Schichtungsebene wirkenden Preßdruck derart zusammengedrückt werden, daß sie unter Lösung des Querzusammenhanges der Fasern durch Ineinanderschieben, Wellen oder Falten parallel zur Faserrichtung die Form unter allseitiger Druckaufnahme ausfüllen.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 625 579, 645 142,

   656713, 665657;

   deutsche Patentanmeldung ρ 54985 XII/39 a D

   (bekanntgemacht am 22. 3. 1951);
   DIN-Blätter E 7706 und E 7707.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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