EP3050687B1 - Verfahren zur Herstellung und simultanen Dekorbeschichtung einer Holzwerkstoffplatte, insbesondere eines Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffs - Google Patents

Verfahren zur Herstellung und simultanen Dekorbeschichtung einer Holzwerkstoffplatte, insbesondere eines Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffs Download PDF

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EP3050687B1
EP3050687B1 EP15153005.2A EP15153005A EP3050687B1 EP 3050687 B1 EP3050687 B1 EP 3050687B1 EP 15153005 A EP15153005 A EP 15153005A EP 3050687 B1 EP3050687 B1 EP 3050687B1
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plastic
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Flooring Technologies Ltd
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    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/06—Making particle boards or fibreboards, with preformed covering layers, the particles or fibres being compressed with the layers to a board in one single pressing operation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B27N3/08—Moulding or pressing
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    • B27N7/00—After-treatment, e.g. reducing swelling or shrinkage, surfacing; Protecting the edges of boards against access of humidity
    • B27N7/005—Coating boards, e.g. with a finishing or decorating layer

Definitions

  • the present invention relates to a method for the production and simultaneous decorative coating of a wood-based panel in the form of a wood-plastic composite material according to claim 1.
  • wood-based panels e.g. in the form of wood fiber boards in various configurations for use as a laminate floor or for cladding walls or in the manufacture of furniture has long been known.
  • wood fiber boards in the form of medium density wood fiber boards (MDF boards) or high density wood fiber boards (HDF boards) are used, which are obtained by pressing corresponding wood fibers or chips with a thermosetting plastic resin as a binder.
  • WO 2009/135883 discloses a wood-based panel and a method of making such a panel.
  • a Holzwerkstoffplatt in particular a chipboard is ground on a surface. After wetting the ground surface with water or an emulsion, it is smoothed by compacting. The smoothed surface is coated by the application of a high gloss laminate coating.
  • EP 2 808 463 discloses a wood-based panel with leather particles or printed layer of leather particles and a method for their production.
  • a particular problem with the use of said wood fiber boards is the sensitivity of the wood fibers or wood chips used to high humidity and direct water contact. While this problem can be dealt with relatively easily in the case of furniture or interior products by means of constructional or technological measures, in the case of floor coverings, e.g. Floor laminates based on wood or wood-based materials are often much more problematic.
  • Floor coverings based on wood or wood-based panels such as laminate flooring or parquet quickly react to water contact with swelling and / or dimensional changes. This is caused inter alia by the effects of water-based conditioners, which sometimes used very often and very intensively. Also, high humidity can trigger comparable processes.
  • the flooring is typically also in direct contact with the building parts such as concrete floors / screed or walls, which may also carry moisture in the flooring. For this reason, in the production of the above-mentioned wood-based products on low-source woods or wood-based materials used, which indeed reduce the problems described, but can not completely prevent.
  • inorganic carrier plates are used for the production of products with wooden surfaces, which can lead to gluing, processing or laying problems.
  • PVC polyvinyl chloride
  • WPC wood-plastic composites
  • WPCs are composites based on wood flour or wood chips and thermoplastics, to which other additives may be added.
  • the mixtures of wood fibers and thermoplastics are melted and processed into agglomerates.
  • the agglomerates are melted in extruders and processed into relatively small-sized plates.
  • the width of the plates is usually in a range of less than one meter due to the manufacturing process in an extruder.
  • the productivity per hour is in a low single-digit square meter range, so that the combination of low productivity and limited board size causes relatively high costs of the WPC boards so produced.
  • the products are only produced in the continuous width in the appropriate widths and separated to the required length.
  • a newer method WO 2014111192 A1
  • the agglomerates are homogeneously scattered on a belt, pressed in a double-belt press to a plate and cooled.
  • Cellulose-plastic composites can according to US 2004/0028958 for example, be made of biko fibers and a cellulose component.
  • cellulose components for example, recycled newsprint paper or other paper products which are added with fire retardants are used. This produces flexible and formable fiber mats that can be used in the furniture industry as flexible refractory panels.
  • the WPC products have a low swelling, can be worked like wood and are very weather-resistant. In the outdoor area, it is usually sufficient if the elements are monochrome (usually brown). This is based on the wood products that are to substitute the WPC products.
  • the present invention is therefore based on the technical object to remedy the disadvantages described and provide a method available that at least for a part the decorating process allows a much simpler and cheaper production. It should, if possible, a procedural step can be saved.
  • This object is achieved with a method for producing wood-based panels according to claim 1, in particular by applying at least one decorative layer to at least the surface already during the production of the WPC boards.
  • a multi-stage process in particular a three-stage process, in which first of all a mixture of wood particles, for example in the form of wood fibers, and plastics, in particular thermoplastics, a pre-fleece or a damping mat is produced with a low bulk density.
  • This pre-fleece or Dämpfstoffmatte with a low density is then first compressed on a double belt press under high pressure and high temperature and then cooled in a cooling press.
  • the present method enables the production of wood-based panels in the form of wood-plastic composites (WPCs) in large Formats suitable for making backing plates for use as floor laminates, coupled with high productivity and thus lower costs.
  • WPCs wood-plastic composites
  • thermoplastic plastic in particular in the form of thermoplastic granules or plastic fibers in the wood particle-plastic mixture is used.
  • the thermoplastic resin is preferably selected from a group comprising polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyvinyl chloride (PVC), polyester, polyethylene terephthalate (PET), polyamide (PA), polystyrene (PS), acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS ), Polymethylmethacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polyetheretherketone (PEEK), polyisobutylene (PIB), polybutylene (PB), mixtures or copolymers thereof.
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PVC polyvinyl chloride
  • PET polyethylene terephthalate
  • PA polyamide
  • PS polystyrene
  • ABS acrylonitrile-butadiene-styrene
  • PMMA Polymethylmethacrylate
  • PC polycarbonate
  • PEEK polyetheretherketone
  • PIB polyisobutylene
  • PB polybutylene
  • thermoplastic can be used in the form of plastic fibers.
  • the plastic fibers can be present as monocomponent fibers or as bicomponent fibers.
  • the thermally activatable plastic or binding fibers perform both a binding and a support function in the matrix of wood fibers or wood particles.
  • monocomponent fibers they are preferably made of polyethylene or other low melting point thermoplastics.
  • Bicomponent fibers are particularly preferably used. Biko fibers increase the stiffness of wood fiber boards and also reduce the creep experienced with thermoplastics (such as PVC laminates).
  • the biko fibers are typically made of a Tragfilament or a core fiber made of a plastic with higher temperature resistance, in particular polyester or polypropylene, which are coated or coated by a plastic having a lower melting point, in particular of polyethylene.
  • the shell or the jacket of the biko fibers allows melting of the wood particles together after melting or melting.
  • bicomponent fibers those based on thermoplastics such as PP / PE, polyester / PE or polyester / polyester are used.
  • a wood particle-plastic mixture which has a mixing ratio of wood particles Plastic between 90 wt% wood particles: 10 wt% plastics and 20 wt% wood particles: 80 wt% plastics, preferably between 70 wt% wood particles: 30 wt% plastics and 40 wt% wood particles: 60 wt% plastics.
  • the wood particle plastic mixture used may comprise, by way of example, 44% by weight of wood fibers or wood particles and 56% by weight of biko fibers, for example polyethylene terephthalate / polyethylene terephtelate-coisophthalate fibers or PP / PE fibers.
  • the plastic component itself is also a mixture of different plastics.
  • other compositions are possible.
  • lignocellulose-containing comminution products such as e.g. Wood fibers, wood chips or wood flour to understand.
  • wood fibers in particular dry wood fibers with a length of 1.0 mm to 30 mm, preferably 1.5 mm to 24 mm and a thickness of 0.05 mm to 1 mm are used.
  • the wood fiber moisture content of the fibers used is in a range between 5 and 15%, preferably 6 and 12% based on the total weight of the wood fibers.
  • the wood particles used with respect to the mean grain diameter wherein the average grain diameter d50 between 0.05 mm and 1 mm, preferably 0.1 and 0.8 mm may be.
  • the individual components wood particles and plastic are intimately mixed in a mixer.
  • the mixing of the components can also be done by entering in a blowpipe.
  • intensive mixing by the injected air as a means of transport.
  • the intensive mixing of the components is continued in the reservoir by the blown in transport air.
  • the wood particle-plastic mixture for example, after weighing on a scale, uniformly inflated on a first conveyor belt over its width.
  • the amount of supplied wood particle-plastic mixture depends on the desired layer thickness and the desired bulk density of the produced Vorvlieses.
  • Typical basis weights of the scattered pre-fleece can be in a range between 3,000 and 10,000 g / m 2 , preferably between 5,000 to 7,000 g / m 2 .
  • the width of the scattered fleece is determined by the width of the first conveyor belt, and may be, for example, in a range up to 3,000 mm, preferably 2,800 mm, particularly preferably up to 2,500 mm.
  • the Vorvlies After applying the wood particle-plastic mixture on a first conveyor belt to form a Vorvlieses, the Vorvlies is introduced in at least one first annealing oven for pre-compression.
  • the pre-fleece of wood particles and plastic is heated in the at least one annealing furnace to a temperature which corresponds to the melting temperature of the plastic used or above.
  • the temperatures in the annealing furnace may be between 130 and 200 ° C, preferably 150 and 180 ° C, particularly preferably 160 and 170 ° C.
  • the core temperature of the pre-fleece is preferably in a range between 100 and 150 ° C, particularly preferably at about 130 ° C.
  • the plastic material is melted, whereby an intimate bond between the plastic material, e.g. the plastic fibers is caused by the wood fibers and at the same time there is a compaction of Vorvlieses.
  • the temperatures in the annealing furnace are obtained, for example, by injected hot air.
  • the precompressed pre-fleece after leaving the tempering furnace, has a bulk density (or density) between 40 and 200 kg / m 3 , preferably 60 and 150 kg / m 3 , particularly preferably between 80 and 120 kg / m 3 up.
  • the thickness of the pre-compressed pre-fleece can be between 20 and 100 mm, preferably 30 and 50 mm, particularly preferably 35 and 45 mm.
  • the feed of the conveyor belt or conveyor belt in the annealing furnace in a range between 5 and 15 m / min, preferably between 6 and 12 m / min.
  • the precompacted fleece After leaving the tempering furnace, the precompacted fleece can be cooled down and made up. Typical packaging measures are e.g. the trimming of the fleece.
  • the resulting waste, in particular the resulting edge strips, can be reduced and returned to the process. Since the desired mixing ratio is given, the material can be fed directly into the reservoir.
  • the precompressed pre-fleece in the at least one double-belt press is compacted to a thickness between 2 and 20 mm, preferably 3 and 15 mm, particularly preferably 4 and 10 mm.
  • a decorative layer is applied simultaneously in this at least one double-belt press at least on the upper side of the pre-compacted pre-fleece during this compacting process. This can be done in a simple manner by feeding the decorative layer to the at least one double belt press by means of an unwinding device.
  • the application of the decorative layer on the pre-compressed Vorvlies can, as in a conventional laminate, by applying a decorative layer based on cellulose, such as by the application of decorative paper, the variety of differently patterned decorative papers are no limits.
  • decorative papers with an impregnation such as a thermosetting resin impregnation or a radiation-curable varnish, are used for producing the decorative layer on the wood-plastic composite panels.
  • the decorative layer can be applied to the pre-compressed pre-fleece by applying at least one plastic, finish and / or primer film. It is also possible to apply a plurality of films, for example 2, 3, 4 or 5 films, selected from the plastic, finish and / or primer films. It is particularly preferred if a decorative finish film is used to apply the decorative layer.
  • the pattern generator can also perform the protective function in addition to the structuring.
  • the structured decorative film according to option a) can be, for example, a plastic film, which in turn is already structured.
  • the method according to the invention may comprise the simultaneous application of an overlay layer above the decorative layer during the transfer of the precompacted pre-fleece into the double belt press.
  • this overlay layer can be structured accordingly.
  • the overlay layer may be filled or unfilled, ie. H. be equipped with particles of high hardness to increase the abrasion resistance.
  • an overlay paper is used, which is also impregnated with a thermosetting resin or a radiation-curable lacquer. It is particularly preferred if the impregnated overlay papers are additionally provided with abrasion-resistant particles.
  • the abrasion-resistant particles are preferably selected from the group consisting of aluminum oxides, boron carbides, silicon dioxides, silicon carbides and glass particles.
  • a plastic film for example a PP film, can also be used as the overlay layer.
  • a counter-pull can be applied to the underside of the wood-plastic composite material plate.
  • the counter-pull is carried out as a cellulose layer which is impregnated.
  • the counter-pull may be embodied as paper impregnated with a thermosetting resin.
  • the layer structure of the counter-contact corresponds exactly to the layer structure and the respective layer thickness of the layer sequence of decorative and overlay layers applied on the upper side.
  • the decor, overlay and the Gegenzuglage are all designed as a cellulose layer. It is particularly preferred if the cellulose layers are impregnated with a thermosetting synthetic resin or or radiation-curable lacquer for the production of the decorative, overlay and the counter-tension layer.
  • thermosetting resin for the impregnation of the cellulose layers is therefore preferably selected from urea resin, phenolic resin, melamine resin or mixtures thereof.
  • the radiation-curable lacquer is typically a non-water-compatible lacquer, e.g. selected from the group of acrylates, modified acrylates and / or epoxides.
  • release papers or release films can be used at least on the upper side in order to avoid adhesions or thermal overloading of the decorative layer with or through the metal bands of the double belt press.
  • the temperature applied during the compaction of the nonwoven fabric in the at least one double-belt press is between 150 and 250 ° C., for example at 160 ° C., preferably between 180 and 230 ° C. or 200 and 220 ° C.
  • the pressure applied in the at least one double belt press may be between 2 MPa and 10 MPa, preferably 3 MPa and 8 MPa, particularly preferably 5 and 7 MPa.
  • the feed of the double belt press is between 5 and 15 m / min, preferably between 6 and 12 m / min.
  • the compacted steel board leaving the double belt press is introduced into at least one cooling press in which the compacted wood-based panel is cooled to temperatures between 10 and 100 ° C., preferably 15 and 70 ° C., particularly preferably 20 and 40 ° C. ,
  • a pressure is applied which is identical or at least almost identical to the pressure in the double belt press, i. in the cooling press, a pressure prevails between 2 MPa and 10 MPa, preferably 3 MPa and 8 MPa, particularly preferably 5 and 7 MPa.
  • the compacted wood-based panels After leaving the cooling press, the compacted wood-based panels have a thickness between 2 and 15 mm, preferably 3 and 12 mm, particularly preferably 4 and 10 mm.
  • the bulk density of the compacted wood-based panels after leaving the cooling press is in a range between 500 and 1500 kg / m 3 , preferably between 650 and 1300 kg / m 3 , particularly preferably between 800 and 1100 kg / m 3 .
  • a compacting pressure in the double belt press (and also cooling press) of 5.5 to 6 MPa (55-60 bar) at a press temperature in the double belt press of the flow of 235 ° C and a pressing temperature on the surface of the plate of 220 ° C applied advantageously a compacting pressure in the double belt press (and also cooling press) of 5.5 to 6 MPa (55-60 bar) at a press temperature in the double belt press of the flow of 235 ° C and a pressing temperature on the surface of the plate of 220 ° C applied.
  • the wood-based panels or wood-plastic composites (WPC) produced by the present method are characterized by a swelling of less than 5%, preferably less than 3%, particularly preferably less than 1%.
  • the wood-based material panel in the form of a WPC has a profiling at least in an edge region of the panel, the profile enabling, for example, the introduction of a tongue and / or groove profile into an edge or side surface of the wood-based panel, wherein the panels or wood-based panels obtained in this way can be connected to one another and allow a floating installation and covering of a floor.
  • Flame retardants, luminescent or antibacterial substances may be added to the wood particle / plastic mixture as suitable additives.
  • Suitable flame retardants may be selected from the group comprising phosphates, borates, in particular ammonium polyphosphate, tris (tri-bromneopentyl) phosphate, zinc borate or boric acid complexes of polyhydric alcohols.
  • UV-stabilizing compounds such as the so-called HALS compounds.
  • antifungicides and antibacterial agents i.a. Polyimines are used.
  • an inorganic filler e.g. Materials such as talc, chalk, titanium dioxide, or others that give the plate a specific color.
  • FIG. 1 Process diagram shown comprises a mixing device 1, in which wood fibers H and plastic K, eg Biko fibers are introduced.
  • the mixing device 1 may, for example, be in the form of a blowpipe, in which intensive mixing of the wood fibers and biko fibers takes place through the injected air.
  • the fiber mixture passes into a spreader 2, from which the fiber mixture is mechanically discharged and is scattered onto a conveyor belt 3 to form a preliminary web.
  • the spreader 2 may e.g. be formed in the form of a roller litter.
  • a scale may e.g. be arranged in the form of a belt scale, which continuously determines the weight of Vorvlieses.
  • the conveyor belt 3 introduces the pre-fleece in a tempering furnace 4, for example in the form of a flow-through furnace with a feed rate of up to 15 m / min.
  • a tempering furnace for example in the form of a flow-through furnace with a feed rate of up to 15 m / min.
  • a pre-compaction of Vorvlieses wherein the Biko fibers are melted and a connection of the Biko fibers is effected with the wood fibers.
  • the thickness of the pre-batt leaving the tempering furnace can be between 20 and 100 mm.
  • the precompacted fleece is introduced directly into a double belt press 8 with a feed rate of up to 12 m / min.
  • a decorative finish foil is applied to the upper side of the pre-fleece and, by means of the unwinding device 7, a back-pull paper is applied to the underside of the pre-fleece.
  • a release paper or release film can be applied to the unwinding device 6.
  • the double belt press 8 further densification of the web or pre-fleece takes place at a pressure of e.g. 3 MPa and a temperature of e.g. 160 ° to a thickness between 2 and 15 mm, for example to 4.5 mm.
  • the compression state of the double belt press 8 leaving plate must be kept constant until the Biko fibers have cooled down so far that the softening temperature of the same is certainly below, to a "rising" of the compacted plate due to to prevent the restoring forces of the biko fibers.
  • the compacted plate leaving the double belt press 8 is introduced directly into a cooling press 10 in which cooling of the compacted plate takes place at temperatures between 15 and 40 ° C.
  • the cooling of the cooling press may e.g. done by water cooling.
  • the compacted (WPC) plate After leaving the cooling press 10, the compacted (WPC) plate has a thickness of between 2 and 12 mm and a bulk density of, for example, 800 to 1100 kg / m 3 .
  • the WPC plate can then be further processed and assembled as desired.
  • the inventive method differs from the conventional production method for decorated floor, ceiling or wall panels, such as laminates, in that the order of the decorative layer, optionally the overlay layer and the Gegenzuglage already much earlier in the production process, namely simultaneously in the process step of compaction of the nonwoven fabric to a carrier plate, in this case, the compaction of the Vorvlieses to a WPC plate is performed.
  • the method according to the present invention has numerous advantages.
  • the process steps "pre-treatment of the carrier plate by grinding” and the very energy-consuming pressing of the layer structure to a laminate in a short-cycle press can be omitted.
  • the production process of decorated carrier plates can be greatly simplified. This leads to high energy and cost savings. Further savings are that no use of adhesives for fixing the decorative and overlay layers and the counter-pull is more necessary.
  • the method according to the present invention has numerous advantages.
  • the process steps "pre-treatment of the carrier plate by grinding” and the very energy-consuming pressing of the layer structure to a laminate in a short-cycle press can be omitted.
  • the production process of decorated carrier plates can be greatly simplified. This leads to high energy and cost savings.
  • Fiber cake blanks consisting of 54% by weight of plastic fibers (27% by weight of PE fibers and 27% by weight of PET bico fibers), 44% by weight of wood and 2% by weight of paraffin having a weight per unit area of 3150 g / m 2 Thickness of 35 mm and a format of 1300 x 1400 mm were placed on a conveyor belt before a double belt press.
  • the double belt press had a heating zone with a length of three meters and a cooling zone with a length of six meters.
  • a decorative finish film was applied to the fiber cake via an unwinding device, which was coated on top with a corundum-containing, radiation-curing lacquer.
  • the weight of the coated paper was about 200 g / m 2 .
  • a release paper was applied to the decorative film.
  • a Gegenzugpapier (grammage: 80 g / m 2 ) was fed via an unwinding device.
  • the fiber cake then entered the double belt press and was compressed at a feed rate of 2 m / min., A pressure of 30 bar and a temperature at the upper and lower steel strip of 160 ° C to a thickness of 4.5 mm. With a running thermocouple, the temperature was determined in the fiber cake center. It was at 140 ° C at the end of the heating zone.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung und simultanen Dekorbeschichtung einer Holzwerkstoffplatte in Form eines Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffs nach Anspruch 1.
    • Beschreibung
  • Die Verwendung von Holzwerkstoffplatten, z.B. in Form von Holzfaserplatten in unterschiedlichen Ausgestaltungen zur Verwendung als Laminatboden oder zur Verkleidung von Wänden oder auch bei der Herstellung von Möbeln ist seit langem bekannt. So werden beispielsweise Holzfaserplatten in Form von mitteldichten Holzfaserplatten (MDF-Platten) oder hochdichten Holzfaserplatten (HDF-Platten) verwendet, welche durch Verpressen entsprechender Holzfasern oder Späne mit einem duroplastischen Kunststoffharz als Bindemittel gewonnen werden.
  • WO 2009/135883 offenbart eine Holzwerkstoffplatte und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen. Erfindungsgemäß wird eine Holzwerkstoffplatt, insbesondere eine Spanplatte an einer Oberfläche geschliffen. Nach dem Benetzen der geschliffenen Oberfläche mit Wasser oder einer Emulsion wird diese durch Verdichten geglättet. Die geglättete Oberfläche wird durch das Aufpressen einer hochglänzenden Laminatbeschichtung beschichtet.
  • EP 2 808 463 offenbart eine Holzwerkstoffplatte mit Lederpartikeln oder bedruckter Schicht aus Lederpartikeln und ein Verfahren zu deren Herstellung.
  • Ein besonderes Problem bei der Verwendung der genannten Holzfaserplatten besteht in der Empfindlichkeit der eingesetzten Holzfasern oder Holzspäne gegenüber hohen Luftfeuchten und direktem Wasserkontakt. Während dieses Problem bei Möbeln oder Produkten für den Innenausbau durch konstruktive oder technologische Maßnahmen relativ leicht beherrscht werden kann, ist dies bei Bodenbelägen z.B. Fussbodenlaminaten auf der Basis von Holz oder Holzwerkstoffen häufig deutlich problematischer.
  • Bodenbeläge auf der Basis von Holz oder Holzwerkstoffplatten wie Laminatböden oder Parkett reagieren auf Wasserkontakt schnell mit Quellungen und/oder Dimensionsänderungen. Dies wird u.a. durch Einwirkungen von Pflegemitteln auf Wasserbasis hervorgerufen, welche teilweise sehr häufig und sehr intensiv verwendet werden. Auch können hohe Luftfeuchten vergleichbare Prozesse auslösen. Darüber hinaus steht der Bodenbelag typischerweise auch in einem direkten Kontakt mit den Gebäudeteilen wie z.B. Betondecken/Estrich oder Wänden, die ebenfalls Feuchtigkeit in dem Bodenbelag transportieren können. Aus diesem Grund wird bei der Herstellung der obengenannten Holzwerkstoffprodukte auf quellarme Hölzer oder Holzwerkstoffe zurückgegriffen, was zwar die beschriebenen Probleme mindern, aber nicht gänzlich verhindern kann. Teilweise kommen auch anorganische Trägerplatten zur Herstellung von Produkten mit Holzoberflächen zum Einsatz, wobei es hier zu Verklebungs-, Bearbeitungs- oder Verlegeproblemen kommen kann.
  • Als Alternative zur Verwendung von Laminatböden mit dem genannten Quellungsproblem wurden in der Vergangenheit zunehmend Fußbodenbeläge auf Basis von Polyvinylchlorid (PVC) eingesetzt, die ein sehr geringes bis gar keine Quellung aufweisen. Nachteilig bei der Verwendung von PVC-Fußböden ist allerdings deren hohe Kratzanfälligkeit und Kriechneigung, was insbesondere in hochfrequentierten Bereichen (wie z.B. Verkaufsbereichen) zu einer schnellen Abnutzung und Unansehnlichkeit des Fußbodenbelages führt.
  • Aus diesen Gründen hat man in der Vergangenheit häufig sogenannte Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffe (wood-plastic-composites, WPC) als Trägermaterialien für Holzprodukte verwendet. Diese Trägermaterialien besitzen eine sehr geringe Quellung von weniger als 3% und eine hohe Dimensionsstabilität.
  • WPCs sind Verbundwerkstoffe auf der Basis von Holzmehl oder Holzspänen und thermoplastischen Kunststoffen, welchen ggf. noch weitere Additive zugesetzt werden können. Die Gemische aus Holzfasern und Thermoplasten werden aufgeschmolzen und zu Agglomeraten verarbeitet. Im weiteren Herstellungsprozess werden die Agglomerate in Extrudern aufgeschmolzen und zu relativ kleinformatigen Platten verarbeitet. Die Breite der Platten liegt hierbei meist in einem Bereich von weniger als einem Meter bedingt durch den Herstellungsprozess in einem Extruder. Auch liegt die Produktivität pro Stunde in einem niedrigen einstelligen Quadratmeterbereich, so dass die Kombination aus niedriger Produktivität und begrenzter Plattengröße relativ hohe Kosten der so hergestellten WPC-Platten begründet. Meist werden die Produkte nur im Endlosverfahren in den entsprechenden Breiten produziert und auf die benötigte Länge getrennt.
    Bei einem neueren Verfahren ( WO 2014111192 A1 ) werden die Agglomerate homogen auf ein Band gestreut, in einer Doppelband-Presse zu einer Platte gepresst und abgekühlt.
  • Cellulose-Kunststoff-Verbundwerkstoffe können gemäß US 2004/0028958 beispielsweise aus Biko-Fasern und einer Cellulose-Komponente hergestellt werden. Als Cellulose-Komponenten werden zum Beispiel rezykliertes Zeitungspapier oder andere Papierprodukte verwendet, welche mit feuerhemmenden Substanzen versetzt werden. Dadurch werden flexiblen und formbaren Fasermatten hergestellt, die in der Möbelindustrie als flexible feuerfeste Platten verwendet werden können.
  • Die WPC-Produkte besitzen eine niedrige Quellung, lassen sich wie Holz bearbeiten und sind sehr witterungsstabil. Im Außenbereich ist es üblicherweise ausreichend, wenn die Elemente einfarbig (meist braun) sind. Damit wird sich an die Holzprodukte angelehnt, die die WPC-Produkte substituieren sollen.
  • In den letzten Jahren ist aber auch vermehrt über eine Verwendung dieser WPC-Platten/- Elemente im Innenbereich nachgedacht. Ein wichtiger Anwendungsbereich ist dabei der Fußboden, wo es ebenfalls auf eine hohe Stabilität gegenüber Feuchtigkeit und Wasser ankommt. Allerdings werden im Bodenbelagsbereich normalerweise Produkte mit einer dekorierten Oberfläche verwendet. Aus diesem Grund müssen die unifarbenen WPC-Platten bzw. WPC-Elemente mit den üblichen Methoden (lackieren, bedrucken, folieren, Kurztaktbeschichten usw.) dekoriert werden.
  • Dem Dekorierungsvorgang steht aber das Problem der relativ kleinen Formate gegenüber. Dies bedeutet, dass die kleinformatigen WPC-Platten in der Regel nicht auf den vorhandenen Anlagen verarbeitet werden können. Selbst die, nach dem in der WO 2014111192 A1 beschriebenen Verfahren produzierten Platten sind vom Format her nur etwa einen Meter breit. Damit wird das Standardformat, das in der Holzwerkstoff-Industrie eingesetzt wird (2,07 m Breite), deutlich unterschritten.
  • Entsprechend ergeben sich hieraus die Nachteile einer niedrigen Produktivität, begrenzten Plattengröße und einem somit teuren Verfahren aufgrund notwendiger zusätzlicher Arbeitsschritte und eines zusätzlichen Maschinenbedarfs.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die technische Aufgabe zugrunde, die beschriebenen Nachteile zu beheben und ein Verfahren zur Verfügung stellen, das wenigstens für einen Teil der Dekorierungsverfahren eine deutlich einfachere und billigere Produktion ermöglicht. Dabei soll, wenn möglich ein Verfahrensschritt eingespart werden.
  • Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren zur Herstellung von Holzwerkstoffplatten nach Anspruch 1 insbesondere dadurch gelöst, dass das Aufbringen mindestens einer Dekorlage auf mindestens die Oberfläche bereits während der Herstellung der WPC-Platten erfolgt.
  • Es wird demnach ein mehrstufiger Prozess, insbesondere ein dreistufiger Prozess bereitgestellt, in welchem zunächst aus einem Gemisch von Holzpartikeln, z.B. in Form von Holzfasern, und Kunststoffen, insbesondere thermoplastischen Kunststoffen, ein Vorvlies bzw. eine Dämpfstoffmatte mit einer niedrigen Rohdichte hergestellt wird. Dieses Vorvlies bzw. Dämpfstoffmatte mit einer niedrigen Rohdichte wird anschließend zunächst auf einer Doppelbandpresse unter hohem Druck und hoher Temperatur verdichtet und anschließend in einer Kühlpresse abgekühlt. Das vorliegende Verfahren ermöglicht die Herstellung von Holzwerkstoffplatten in Form von Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffen (WPCs) in großen Formaten, die sich zur Herstellung von Trägerplatten zur Verwendung als Fußbodenlaminate eignen, verbunden mit einer hohen Produktivität und somit niedrigeren Kosten.
  • In einer Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens wird ein thermoplastischer Kunststoff, insbesondere in Form von thermoplastischen Granulaten oder Kunststofffasern in dem Holzpartikel-Kunststoff-Gemisch verwendet.
  • Der thermoplastische Kunststoff ist bevorzugter Weise ausgewählt aus einer Gruppe enthaltend Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC), Polyester, Polyethylenterephthalat (PET), Polyamid (PA), Polystyrol (PS), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Polyetheretherketon (PEEK), Polyisobutylen (PIB), Polybutylen (PB), Mischungen oder Copolymerisate davon. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn als thermoplastischer Kunststoff PE, PP, PVC oder eine Mischung davon eingesetzt wird.
  • Wie oben erwähnt, kann der thermoplastische Kunststoff in Form von Kunststofffasern eingesetzt werden. Die Kunststofffasern können dabei als Monokomponentenfasern oder als Bikomponentenfasern vorliegen. Die thermisch aktivierbaren Kunststoff- bzw. Bindefasern führen in der Matrix aus Holzfasern bzw. Holzpartikel sowohl eine Binde- als auch eine Stützfunktion aus. Werden Monokomponentenfasern verwendet, bestehen diese bevorzugt aus Polyethylen oder anderen thermoplastischen Kunststoffen mit niedrigem Schmelzpunkt.
  • Bikomponentenfasern (auch als Biko-Stützfasern bezeichnet) werden besonders bevorzugt eingesetzt. Biko-Fasern erhöhen die Steifigkeit von Holzfaserplatten und verringern auch die bei thermoplastischen Kunststoffen (wie z.B. PVC-Laminaten) anzutreffende Kriechneigung.
  • Die Biko-Fasern bestehen typischerweise aus einem Tragfilament oder auch einer Kernfaser aus einem Kunststoff mit höherer Temperaturbeständigkeit, insbesondere Polyester oder Polypropylen, die von einem Kunststoff mit einem niedrigeren Schmelzpunkt, insbesondere aus Polyethylen, umhüllt bzw. ummantelt sind. Die Hülle bzw. der Mantel der Biko-Fasern ermöglicht nach Aufschmelzen bzw. Anschmelzen eine Vernetzung der Holzpartikel miteinander. Vorliegend werden insbesondere als Bikomponentenfasern solche auf der Basis von Thermoplasten wie PP/PE, Polyester/PE oder Polyester/Polyester verwendet.
  • In einer weiteren Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens wird ein Holzpartikel-Kunststoff-Gemisch verwendet, welches ein Mischungsverhältnis von Holzpartikeln zu Kunststoff zwischen 90 Gew% Holzpartikel : 10 Gew% Kunststoffe und 20 Gew% Holzpartikel : 80 Gew% Kunststoffe, bevorzugt zwischen 70 Gew% Holzpartikel : 30 Gew% Kunststoffe und 40 Gew% Holzpartikel : 60 Gew% Kunststoffe umfasst. Das verwendete Holzpartikel-Kunststoffgemisch kann beispielhaft 44 Gew% Holzfasern bzw. Holzpartikel und 56 Gew% Biko-Fasern, z.B. Polyethylenterephthalat/ Polyethylenterephtelat-Coisophtalat-Fasern oder PP/PE-Fasern aufweisen.
  • Es ist ebenfalls vorstellbar, dass der Kunststoffanteil selbst auch ein Gemisch von verschiedenen Kunststoffen ist. So kann ein Kunststoffgemisch aus 20 Gew.% BiKomponentenfasern : 80 Gew% PE-Fasern bis zu 80 Gew.% Bikomponentenfasern : 20 Gew% PE-Fasern bestehen. Generell sind auch andere Zusammensetzungen möglich. Durch die Veränderung der Zusammensetzung der Kunststoffkomponente kann die zur Verdichtung des Vorvlieses bzw. Vlieses benötigte Temperatur verändert und angepasst werden.
  • Unter den vorliegend veränderten Holzpartikeln sind lignocellulosehaltige Zerkleinerungsprodukte wie z.B. Holzfasern, Holzspäne oder auch Holzmehl zu verstehen. Im Falle der Verwendung von Holzfasern kommen insbesondere trockene Holzfasern mit einer Länge von 1,0 mm bis 30 mm, bevorzugt 1,5 mm bis 24 mm und einer Dicke von 0,05 mm bis 1 mm zum Einsatz. Die Holzfaserfeuchte der verwendeten Fasern liegt dabei in einem Bereich zwischen 5 und 15 %, bevorzugt 6 und 12 % bezogen auf das Gesamtgewicht der Holzfasern.
  • Es ist ebenfalls möglich, die verwendeten Holzpartikel in Bezug auf den mittleren Korndurchmesser zu bestimmen, wobei der mittlere Korndurchmesser d50 zwischen 0,05 mm und 1 mm, bevorzugt 0,1 und 0,8 mm betragen kann.
  • Entsprechend der gewünschten Zusammensetzung des Holzpartikel-Kunststoff-Gemisches werden die einzelnen Komponenten (Holzpartikel und Kunststoff) in einem Mischer innig vermischt. Das Vermischen der Komponenten kann auch durch Eingeben in eine Blasleitung erfolgen. Hier erfolgt auf dem Weg von der Zugabe der Komponenten bis zum Vorratsbehälter eine intensive Vermischung durch die eingeblasene Luft als Transportmittel. Die intensive Vermischung der Komponenten wird im Vorratsbehälter durch die eingeblasene Transportluft noch fortgesetzt.
  • Aus dem Vorratsbehälter wird das Holzpartikel-Kunststoff-Gemisch, z.B. nach Abwiegen auf einer Flächenwaage, auf ein erstes Transportband über seine Breite gleichmäßig aufgeblasen. Die Menge an zugeführtem Holzpartikel-Kunststoff-Gemisch richtet sich nach der gewünschten Schichtdicke und der gewünschten Rohdichte des herzustellenden Vorvlieses. Typische Flächengewichte des gestreuten Vorvlieses können dabei in einem Bereich zwischen 3.000 und 10.000 g/m2, bevorzugt zwischen 5.000 bis 7.000 g/m2, liegen. Wie bereits erwähnt wird die Breite des gestreuten Vorvlieses durch die Breite des ersten Transportbandes bestimmt, und kann z.B. in einem Bereich bis zu 3.000 mm, bevorzugt 2.800 mm, insbesondere bevorzugt bis zu 2.500 mm liegen.
  • Nach dem Aufbringen des Holzpartikel-Kunststoff-Gemisches auf ein erstes Transportband unter Ausbildung eines Vorvlieses, wird das Vorvlies in mindestens einem ersten Temperofen zum Vorverdichten eingeführt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das Vorvlies aus Holzpartikeln und Kunststoff in dem mindestens einen Temperofen auf eine Temperatur erhitzt, die der Schmelztemperatur des verwendeten Kunststoffes entspricht oder darüber liegt.
  • Die Temperaturen im Temperofen können zwischen 130 und 200°C, bevorzugt 150 und 180°C, insbesondere bevorzugt 160 und 170°C liegen. Die Kerntemperatur des Vorvlieses liegt bevorzugt in einem Bereich zwischen 100 und 150°C, insbesondere bevorzugt bei ca. 130°C. Während des Erhitzens im Temperofen erfolgt ein Anschmelzen des Kunststoffmaterials, wodurch eine innige Verbindung zwischen dem Kunststoffmaterial wie z.B. den Kunststofffasern mit den Holzfasern hervorgerufen wird und gleichzeitig eine Verdichtung des Vorvlieses erfolgt. Dabei gilt, je höher die Kerntemperatur des Vorvlieses desto schneller kann die Presse gefahren werden, da der Verdichtungsprozess beschleunigt wird.
  • Die Temperaturen im Temperofen werden beispielsweise durch eingeblasene Heißluft erhalten.
  • In einer weiteren Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens weist das vorverdichtete Vorvlies nach Austritt aus dem Temperofen eine Rohdichte (bzw. ein Raumgewicht) zwischen 40 und 200 kg/m3, bevorzugt 60 und 150 kg/m3, insbesondere bevorzugt zwischen 80 und 120 kg/m3 auf. Die Dicke des vorverdichteten Vorvlieses kann dabei zwischen 20 und 100 mm, bevorzugt 30 und 50 mm, insbesondere bevorzugt 35 und 45 mm liegen.
  • Es ist insbesondere bevorzugt, wenn der Vorschub des Förderbandes bzw. Transportbandes im Temperofen in einem Bereich zwischen 5 und 15 m/min, bevorzugt zwischen 6 und 12 m/min liegt.
  • Nach dem Verlassen des Temperofens kann das vorverdichtete Vorvlies abgekühlt und konfektioniert werden. Typische Konfektionierungsmaßnahmen sind z.B. die Besäumung des Vorvlieses. Der dabei anfallende Abfall, insbesondere die anfallenden Randstreifen, können verkleinert werden und in den Verfahrensprozess zurückgeführt werden. Da das gewünschte Mischungsverhältnis gegeben ist, kann das Material direkt in den Vorratsbehälter eingespeist werden.
  • In einer weiteren Variante des vorliegenden Verfahrens wird das vorverdichtete Vorvlies in der mindestens einen Doppelbandpresse auf eine Dicke zwischen 2 und 20 mm, bevorzugt 3 und 15 mm, insbesondere bevorzugt 4 und 10 mm verdichtet.
    In einer bevorzugten Variante des vorliegenden Verfahrens wird bei diesem Verdichtungsprozess in der mindestens einen Doppelbandpresse mindestens auf der Oberseite des vorverdichteten Vorvlieses simultan eine Dekorlage aufgebracht. Dies kann auf einfache Art und Weise durch Zuführung der Dekorlage zu der mindestens einen Doppelbandpresse mittels einer Abwickelvorrichtung erfolgen.
  • Das Aufbringen der Dekorlage auf das vorverdichtete Vorvlies kann, wie bei einem herkömmlichen Laminat, durch Aufbringen einer Dekorlage auf Zellulosebasis, wie beispielweise durch das Aufbringen von Dekorpapier, erfolgen, wobei der Vielfältigkeit an verschieden gemusterten Dekorpapieren keine Grenzen gesetzt sind. Vorzugsweise werden Dekorpapiere mit einer Imprägnierung, wie beispielsweise einer wärmehärtbaren Kunstharzimprägnierung oder einem strahlenhärtbaren Lack, für das Herstellen der Dekorlage auf den Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoff-Platten verwendet.
  • In einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Aufbringen der Dekorlage auf das vorverdichtete Vorvlies durch Aufbringen mindestens einer Kunststoff-, Finish- und/oder Grundierfolie erfolgen. Auch das Aufbringen mehrerer Folien, beispielsweise von 2, 3, 4 oder 5 Folien, ausgewählt aus den Kunststoff-, Finish- und/oder Grundierfolien, ist möglich. Besonders bevorzugt ist es, wenn zum Aufbringen der Dekorlage eine dekorative Finishfolie verwendet wird.
  • Weiterhin ist es möglich, wenigstens die Oberseite der Platte aus dem Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoff mit einer Oberflächenstruktur, beispielsweise unter Verwendung von Strukturgebern, zu versehen, wobei der Strukturgeber neben der Strukturierungs- auch die Schutzfunktion wahrnehmen kann.
  • Die Ausbildung der Oberflächenstruktur wenigstens an der Oberseite der Platte aus dem Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoff kann insbesondere erfolgen durch:
    1. a) Verwendung einer bereits strukturierten Dekorfolie;
    2. b) Verwendung eines Strukturgeberpapiers, das zwischen dem oberen Band der Doppelbandpresse und der Oberseite des vorverdichteten Vorvlieses mitgeführt wird; oder
    3. c) Einprägen einer Struktur während des Durchlaufs durch die Doppelbandpresse durch Verwendung eines oberen Bandes der Doppelbandpresse, das seinerseits eine Struktur aufweist.
  • Die strukturierte Dekorfolie gemäß der Möglichkeit a) kann beispielsweise eine Kunststofffolie sein, die ihrerseits bereits strukturiert ist.
  • Weiterhin kann das erfindungsgemäße Verfahren das simultane Auftragen einer Overlaylage oberhalb der Dekorlage während der Überführung des vorverdichteten Vorvlieses in die Doppelbandbandpresse umfassen. Bei einer nachfolgenden Strukturgebung, wie beispielsweise bei Verwendung eines Strukturgeberpapiers oder eines strukturierten oberen Bandes in der Doppelbandpresse kann diese Overlaylage entsprechend mitstrukturiert werden.
  • Im Falle der zuvor beschriebenen Möglichkeit a) ist keine nachträgliche Strukturierung der Overlaylage mehr nötig, da die Dekorlage bereits strukturiert ist.
  • Die Overlaylage kann gefüllt oder nicht gefüllt sind, d. h. mit Teilchen großer Härte ausgerüstet sein, um die Abriebfestigkeit zu erhöhen. Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Overlaypapier verwendet, das ebenfalls mit einem wärmehärtbaren Kunstharz oder einem strahlenhärtbaren Lack imprägniert ist. Besonders bevorzugt ist es, wenn die imprägnierten Overlaypapiere zusätzlich mit abriebfesten Partikeln ausgerüstet sind. Die abriebfesten Partikel sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Aluminiumoxide, Borcarbide, Siliziumdioxide, Siliziumcarbide und Glaspartikel.
  • In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann als Overlaylage auch eine Kunststofffolie, beispielsweise eine PP-Folie, verwendet werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auf die Unterseite der Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoff-Platte ein Gegenzug aufgebracht werden. Dadurch werden insbesondere die durch die auf der Oberseite der Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoff-Platte aufgebrachten Dekor- und Overlaylagen wirkenden Zugkräfte ausgeglichen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Gegenzug als Zelluloselage ausgeführt, die imprägniert ist. Beispielsweise kann der Gegenzug als mit einem wärmehärtbaren Kunstharz imprägniertes Papier ausgeführt sein. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform entspricht der Schichtaufbau des Gegenzugs dem Schichtaufbau und der jeweiligen Schichtdicke genau der auf der Oberseite aufgebrachten Schichtfolge aus Dekor- und Overlaylagen.
  • Vorzugsweise sind die Dekor-, Overlay- und die Gegenzuglage alle als Zelluloselage ausgeführt. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Zelluloselagen für die Herstellung der Dekor-, Overlay und der Gegenzuglage mit einem wärmehärtbaren Kunstharz oder oder strahlenhärtbaren Lack imprägniert sind.
  • Das wärmehärtbare Kunstharz für die Imprägnierung der Zelluloselagen ist deshalb vorzugsweise ausgewählt aus Harnstoffharz, Phenolharz, Melaminharz oder Gemischen daraus.
  • Der strahlenhärtbare Lack ist typischerweise ein nicht wasserverträglicher Lack, z.B. ausgewählt aus der Gruppe der Acrylate, modifizierte Acrylate und/oder Epoxide.
  • In einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens können mindestens auf der Oberseite Trennpapiere oder Trennfolien eingesetzt werden, um Verklebungen oder thermische Überlastungen der Dekorlage mit bzw. durch die Metallbänder der Doppelbandpresse zu vermeiden.
  • Besonders gute Ergebnisse bei dem simultanen Aufbringen der Dekorlage und ggf. der Gegenzuglage auf das vorverdichtete Vorvlies und das weitere Verdichten des vorverdichteten Vorvlieses in der mindestens einen Dopelbandpresse können erzielt werden, wenn in dem Kunststofffaser-Anteil des Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffs der Anteil an PE- oder PP-Fasern mindestens bei 40 Gew.%, beispielsweise bei 45 Gew.%, 50 Gew.%, 55 Gew%, 60 Gew.% oder höher liegt. Die übrigen Kunststoffe können z. B. aus niedrigschmelzenden BiCo-Fasern (siehe oben) bestehen. Ein bevorzugtes Kunststofffasergemisch kann aus 60 Gew.% BiKomponentenfasern : 40 Gew% PE- oder PP-Fasern bis zu 40 Gew.% Bikomponentenfasern : 60 Gew% PE- oder PP-Fasern bestehen.
  • Beim Verdichten des Vorvlieses in der Doppelbandpresse wird vorzugsweise in einem Temperaturfenster gearbeitet, in dem die Kunststoffkomponente im Vlies bis in den Kern hinein mindestens plastifiziert wird, aber die thermische Stabilität der verwendeten Dekorlage, wie beispielsweise einer Folie, nicht überschritten wird. Damit wird im Herstellprozess ein direktes Verkleben der Dekorlage mit der aufgeschmolzenen bzw. mindestens plastifizierten Kunststoffkomponente im Vorvlies erreicht. Dabei kann entweder eine symmetrische Erwärmung des Vorvlieses mit der Dekorlage durch die beiden umlaufenden Metallbänder der Doppelbandpresse erfolgen oder eine unsymmetrische Erwärmung von der Unterseite her, um die thermische Belastung der Dekorlage zu minimieren. Die während des Verdichtens des Vorvlieses in der mindestens einen Doppelbandpresse angelegte Temperatur liegt zwischen 150 und 250°C, beispielsweise bei 160°C, bevorzugt zwischen 180 und 230°C oder 200 und 220°C. Der in der mindestens einen Doppelbandpresse angewendete Druck kann zwischen 2 MPa und 10 MPa, bevorzugt 3 MPa und 8 MPa, insbesondere bevorzugt 5 und 7 MPa liegen. Der Vorschub der Doppelbandpresse beträgt zwischen 5 und 15 m/min, bevorzugt zwischen 6 und 12 m/min.
  • Nach Verlassen der mindestens einen Doppelbandpresse wird die die Doppelbandpresse verlassende verdichtete Holzwerkstoffplatte in mindestens eine Kühlpresse eingeführt, in welcher ein Abkühlen der verdichteten Holzwerkstoffplatte auf Temperaturen zwischen 10 und 100°C, bevorzugt 15 und 70°C, insbesondere bevorzugt 20 und 40°C erfolgt. Dabei wird in der mindestens einen Kühlpresse ein Druck angewendet, der identisch oder zumindest fast identisch ist zu dem Druck in der Doppelbandpresse, d.h. in der Kühlpresse herrscht ein Druck zwischen 2 MPa und 10 MPa, bevorzugt 3 MPa und 8 MPa, insbesondere bevorzugt 5 und 7 MPa.
  • Das Einführen der verdichteten Holzwerkstoffplatte in eine Kühlpresse ist notwendig, da die Rückstellkräfte der Fasern so groß sein können, dass die Platte ohne des Schritts des Kühlpressens nach dem Verdichten in der Doppelbandpresse wieder aufgehen würde.
  • Nach dem Verlassen der Kühlpresse weisen die verdichteten Holzwerkstoffplatten eine Dicke zwischen 2 und 15 mm, bevorzugt 3 und 12 mm, insbesondere bevorzugt 4 und 10 mm auf.
  • Die Rohdichte der verdichteten Holzwerkstoffplatten nach Verlassen der Kühlpresse liegt in einem Bereich zwischen 500 und 1500 kg/m3, bevorzugt zwischen 650 und 1300 kg/m3, insbesondere bevorzugt zwischen 800 und 1100 kg/m3.
  • Zur Herstellung einer Holzwerkstoffplatte mit einer Rohdichte von 850 kg/m3 wird z.B. vorteilhafterweise ein Pressdruck in der Doppelbandpresse (und auch Kühlpresse) von 4,5 bis 5 MPa (45-50 bar) bei einer Presstemperatur in der Doppelbandpresse des Vorlaufes von 235°C und einer Presstemperatur auf der Oberfläche der Platte von 220°C angelegt. Im Falle der Herstellung einer Holzwerkstoffplatte mit einer Rohdichte von 950 kg/m3 wird vorteilhafterweise ein Pressdruck in der Doppelbandpresse (und auch Kühlpresse) von 5,5 bis 6 MPa (55-60 bar) bei einer Presstemperatur in der Doppelbandpresse des Vorlaufes von 235°C und einer Presstemperatur auf der Oberfläche der Platte von 220°C angelegt.
  • Die mit dem vorliegenden Verfahren hergestellten Holzwerkstoffplatten bzw. Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffe (WPC) sind durch eine Quellung von weniger als 5%, bevorzugt weniger als 3%, insbesondere bevorzugt weniger als 1 % gekennzeichnet.
  • Im Anschluss an die Herstellung der Holzwerkstoffplatten im Format von WPCs kann bevorzugt eine direkte Weiterverarbeitung der Platten zu geeigneten Dekorpaneelen bzw. Fußbodenbelägen erfolgen.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann es auch vorgesehen sein, dass die Holzwerkstoffplatte in Form eines WPC zumindest in einem Randbereich der Platte eine Profilierung aufweist, wobei das Profil beispielsweise die Einbringung eines Nut- und/oder Federprofils in eine Kante bzw. Seitenfläche der Holzwerkstoffplatte ermöglicht, wobei die so erhaltenen Paneele bzw. Holzwerkstoffplatten miteinander verbunden werden können und eine schwimmende Verlegung und Abdeckung eines Bodens ermöglichen.
  • In einer weiteren Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dem Holzpartikel-Kunststoff-Gemisch vor dem Verdichten weitere Substanzen wie Füllstoffe oder Additive zuzugeben, die der Holzwerkstoffplatte spezielle Eigenschaften verleihen.
  • Als geeignete Additive können Flammenschutzmittel, lumineszierende oder antibakterielle Stoffe dem Holzpartikel-Kunststoff-Gemisch zugegeben werden. Geeignete Flammschutzmittel können ausgewählt sein aus der Gruppe enthaltend Phosphate, Borate, insbesondere Ammoniumpolyphosphat, Tris(tri-bromneopentyl)phospat, Zinkborat oder Borsäurekomplexe von mehrwertigen Alkoholen.
  • Weitere Additive können die UV-Beständigkeit, das Alterungsverhalten oder die elektrische Leitfähigkeit der Holzwerkstoffplatte beeinflussen. Zur Erhöhung der UV-Beständigkeit ist es z.B. bekannt, Kunststoffen sogenannte UV-stabilisierende Verbindungen wie die sogenannten HALS-Verbindungen zuzusetzen. Als Antifungizide und antibakterielle Mittel können u.a. Polyimine verwendet werden.
  • Auch ist es vorteilhaft, dem Holzpartikel-Kunststoff-Gemisch einen anorganischen Füllstoff zuzugeben. Als anorganischer Füllstoff können z.B. Materialien wie Talkum, Kreide, Titandioxid oder andere verwendet werden, die der Platte eine spezifische Färbung verleihen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figur der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt:
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Das in Figur 1 gezeigte Verfahrensschema umfasst eine Mischvorrichtung 1, in welche Holzfasern H und Kunststoff K, z.B. Biko-Fasern eingebracht werden. Die Mischvorrichtung 1 kann z.B. in Form einer Blasleitung vorliegen, in welcher durch die eingeblasene Luft eine intensive Vermischung der Holzfasern und Biko-Fasern erfolgt.
  • Aus der Mischvorrichtung 1 gelangt das Fasergemisch in eine Streuvorrichtung 2, aus welcher das Fasergemisch mechanisch ausgetragen wird und unter Bildung eines Vorvlieses auf ein Transportband 3 gestreut wird. Die Streuvorrichtung 2 kann z.B. in Form eines Walzenstreukopfes ausgebildet sein. Unterhalb des Transportbandes kann eine Waage z.B. in Form einer Bandwaage angeordnet sein, welche kontinuierlich das Gewicht des Vorvlieses ermittelt.
  • Das Transportband 3 führt das Vorvlies in einen Temperofen 4 z.B. in Form eines Durchströmungsofens mit einem Vorschub von bis zu 15 m/min ein. Im Temperofen erfolgt bei Temperaturen von bis zu 200°C ein Vorverdichten des Vorvlieses, wobei die Biko-Fasern angeschmolzen werden und eine Verbindung der Biko-Fasern mit den Holzfasern bewirkt wird.
  • Die Dicke des den Temperofen verlassenen Vorvlieses kann zwischen 20 und 100 mm betragen.
  • Nach Verlassen des Temperofens 4 wird das vorverdichtete Vorvlies unmittelbar in eine Doppelbandpresse 8 mit einem Vorschub von bis zu 12 m/min eingeführt. Gleichzeitig werden mittels der Abwickelvorrichtung 5 eine dekorative Finishfolie auf die Oberseite des Vorvlieses und mittels der Abwickelvorrichtung 7 ein Gegenzugpapier auf die Unterseite des Vorvlieses aufgetragen. Wahlweise kann nach Auftragen des dekorierten Papiers mit der Abwickelvorrichtung 5 noch ein Trennpapier oder eine Trennfolie aufgetragen werden mit der Abwickelvorrichtung 6. In der Doppelbandpresse 8 erfolgt die weitere Verdichtung des Vlieses bzw. Vorvlieses bei einem Druck von z.B. 3 MPa und einer Temperatur von z.B. 160° auf eine Dicke zwischen 2 und 15 mm, beispielsweise auf 4,5 mm.
  • Nach dem Anschmelzen der Biko-Fasern muss der Verdichtungszustand der die Doppelbandpresse 8 verlassende Platte so lange konstant gehalten werden, bis die Biko-Fasern soweit abgekühlt sind, dass die Erweichungstemperatur der selbigen sicher unterschritten ist, um ein "Aufgehen" der verdichteten Platte bedingt durch die Rückstellkräfte der Biko-Fasern zu verhindern. Hierzu wird die die Doppelbandpresse 8 verlassende verdichtete Platte unmittelbar in eine Kühlpresse 10 eingeführt, in welcher eine Abkühlung der verdichteten Platte auf Temperaturen zwischen 15 und 40°C erfolgt. Die Kühlung der Kühlpresse kann z.B. mittels Wasserkühlung erfolgen. Beim Verlassen der Doppelbandpresse 8 wird das optional aufgebrachte Trennpapier bzw. die Trennfolie mittels der Aufwickelvorrichtung 9 wieder entfernt.
  • Nach Verlassen der Kühlpresse 10 weist die verdichtete (WPC) Platte eine Dicke zwischen 2 und 12 mm und eine Rohdichte von z.B. 800 bis 1100 kg/m3 auf. Die WPC-Platte kann anschließend beliebig weiterverarbeitet und konfektioniert werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich von den herkömmlichen Herstellungsverfahren für dekorierte Fußboden-, Decken- oder Wandplatten, wie z.B. Laminate, dadurch, dass der Auftrag der Dekorlage, gegebenenfalls der Overlaylage und der Gegenzuglage bereits viel früher im Produktionsprozess, nämlich simultan in dem Verfahrensschritt der Verdichtung des Vorvlieses zu einer Trägerplatte, in diesem Fall der Verdichtung des Vorvlieses zu einer WPC-Platte, durchgeführt wird.
  • Im Gegensatz dazu erfolgt bei herkömmlichen Verfahren zunächst die komplette Herstellung der Trägerplatten. Diese Trägerplatten werden dann unmittelbar oder gegebenenfalls erst nach einer Zwischenlagerung weiterverarbeitet. Erst bei der Weiterverarbeitung erfolgen das Auftragen des Dekors, das Auftragen von Schutzschichten und wahlweise auch einer Gegenzuglage. In einem weiteren separaten Schritt muss dann noch das Verpressen dieses Schichtaufbaus zu einem Laminat und wahlweise die Strukturgebung der dekorierten Oberfläche in einer Kurztaktpresse erfolgen. Die Dekor- und Overlaylagen und die Gegenzuglage können jedoch nicht einfach ohne weitere Vorbehandlung auf die Trägerplatte aufgetragen werden. Es ist mindestens ein Anschleifen der Oberflächen der Trägerplatte notwendig. Zum Fixieren der Dekor- und Overlaylagen und der Gegenzuglage ist der Einsatz von Klebstoffen notwendig.
  • Gegenüber diesem herkömmlichen Verfahren hat das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zahlreiche Vorteile. Die Verfahrensschritte "Vorbehandlung der Trägerplatte durch Anschleifen" sowie das sehr energieaufwendige Verpressen des Schichtaufbaus zu einem Laminat in einer Kurztaktpresse können entfallen. Dadurch kann das Herstellungsverfahren von dekorierten Trägerplatten stark vereinfacht werden. Dies führt zu hohen Energie- und Kosteneinsparungen. Weitere Einsparungsmöglichkeiten bestehen darin, dass kein Einsatz von Klebstoffen für das Fixieren der Dekor- und Overlaylagen und des Gegenzugs mehr notwendig ist.
  • Gegenüber diesem herkömmlichen Verfahren hat das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zahlreiche Vorteile. Die Verfahrensschritte "Vorbehandlung der Trägerplatte durch Anschleifen" sowie das sehr energieaufwendige Verpressen des Schichtaufbaus zu einem Laminat in einer Kurztaktpresse können entfallen. Dadurch kann das Herstellungsverfahren von dekorierten Trägerplatten stark vereinfacht werden. Dies führt zu hohen Energie- und Kosteneinsparungen.
    • Ausführungsbeispiel
  • Faserkuchenzuschnitte bestehend aus 54 Gew.% Kunststofffasern (27 Gew.% PE-Fasern und 27 Gew.% PET-Bico-Fasern), 44 Gew.% Holz und 2 Gew.% Paraffin mit einem Flächengewicht von 3150 g/m2, einer Dicke von 35 mm und einem Format von 1300 x 1400 mm wurden auf ein Transportband vor einer Doppelbandpresse aufgelegt. Die Doppelbandpresse besaß eine Heizzone mit einer Länge von drei Metern und eine Kühlzone mit einer Länge von sechs Metern.
  • Von oben wurde über eine Abwickelvorrichtung eine dekorative Finishfolie auf den Faserkuchen aufgelegt, das auf der Oberseite mit einem korundhaltigen, strahlenhärtenden Lack ablackiert war. Das Gewicht des lackierten Papiers lag bei ca. 200 g/m2. Mit einer zweiten Abwickelvorrichtung wurde auf die dekorative Folie ein Trennpapier aufgebracht. Auf die Unterseite des Faserkuchens wurde über eine Abwickelvorrichtung ein Gegenzugpapier (Grammatur: 80 g/m2) zugeführt.
  • Der Faserkuchen lief dann in die Doppelbandpresse ein und wurde bei einem Vorschub von 2 m/min., einem Druck von 30 bar und einer Temperatur am oberen und unteren Stahlband von 160 °C auf eine Stärke von 4,5 mm komprimiert. Mit einem mitlaufenden Thermoelement wurde die Temperatur in der Faserkuchenmitte bestimmt. Sie lag am Ende der Heizzone bei 140 °C.
  • Hinter der Presse wurde das Trennpapier aufgewickelt. Das dekorative Papier und das Gegenzugpapier waren homogen und faltenfrei auf die während des Pressvorgangs entstandene WPC-Platte (WPC = wood plastic composite, Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoff) aufgepresst worden. Beim Gitterschnitttest konnte das dekorative Papier nur mit vollflächigem Faserbesatz auf der Rückseite abgeschält werden, was auf eine sehr gute Verbindung zwischen Folie und WPC-Platte schließen lässt.

Claims (14)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffplatte, umfassend die Schritte:
    - Aufbringen eines Gemisches aus Holzpartikeln und Kunststoff auf ein erstes Transportband (3) unter Ausbildung eines Vorvlieses und Einführen des Vorvlieses in mindestens einen ersten Temperofen (4) zum Vorverdichten;
    - Abkühlen und Konfektionieren des vorverdichteten Vorvlieses nach dem Verlassen des Temperofens
    - Überführen des vorverdichteten Vorvlieses in mindestens eine Doppelbandpresse (8) unter simultanem Aufbringen mindestens einer Dekorlage mindestens auf der Oberseite des Vorvlieses;
    - weiteres Verdichten des vorverdichteten Vorvlieses zu einer Platte aus einem Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoff; und
    - Abkühlen der verdichteten Platte aus dem Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoff in mindestens einer Kühlpresse (10)
    , wobei die verwendeten Holzpartikel Holzfasern, Holzspäne oder Holzmehl sind und
    die verdichtete Platte nach Verlassen der Kühlpresse (10) eine Rohdichte zwischen 500 und 1500 kg/m3 aufweist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend das simultane Aufbringen einer Overlaylage oberhalb der Dekorlage während der Überführung des vorverdichteten Vorvlieses in die mindestens eine Doppelbandpresse (8).
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin umfassend das simultane Aufbringen einer Trennlage oberhalb der Dekorlage und/oder Overlaylage während der Überführung des vorverdichteten Vorvlieses in die mindestens eine Doppelbandpresse (8).
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend das simultane Aufbringen einer Gegenzuglage auf der Unterseite des vorverdichteten Vorvlieses während der Überführung in die mindestens eine Doppelbandpresse (8).
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dekorlage ausgewählt ist aus der Gruppe enthaltend Kunststofffolien, Finishfolien, Grundierfolien und Dekorpapiere auf Zellulosebasis.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dekorlage und/oder die Gegenzuglage mit einem wärmehärtbaren Kunstharz oder einem strahlenhärtbaren Lack imprägniert sind.
  7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, weiterhin umfassend die Ausbildung einer Oberflächenstruktur wenigstens an der Oberseite der Platte aus dem Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoff, insbesondere durch:
    a) Verwendung einer bereits strukturierten Dekorfolie;
    b) Verwendung eines Strukturgeberpapiers, das zwischen dem oberen Band der Doppelbandpresse (8) und der Oberseite des vorverdichteten Vorvlieses mitgeführt wird; oder
    c) Einprägen einer Struktur während des Durchlaufs durch die Doppelbandpresse (8) durch Verwendung eines oberen Bandes der Doppelbandpresse, das seinerseits eine Struktur aufweist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die gemäß a) strukturierte Dekorfolie eine bereits strukturierte Kunststofffolie ist.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Kunststoff ein Gemisch aus Polyethylen (PE)- oder Polypropylen (PP)- und Bikomponentenfasern verwendet wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Holzpartikel-Kunststoff-Gemisch ein Mischungsverhältnis zwischen 90 Gew% Holzpartikel / 10 Gew% Kunststoff und 20 Gew% Holzpartikel / 80 Gew% Kunststoff, bevorzugt zwischen 70 Gew% Holzpartikel / 30 Gew% Kunststoff und 40 Gew% Holzpartikel / 60 Gew% Kunststoff umfasst.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Kunststofffaser-Anteil des Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffs der Anteil an PE- oder PP-Fasern mindestens 40 Gew.%, beträgt.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das vorverdichtete Vorvlies in der mindestens einen Doppelbandpresse (8) auf eine Dicke zwischen 2 und 20 mm, bevorzugt 3 und 15 mm, insbesondere bevorzugt 4 und 10 mm verdichtet wird.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das vorverdichtete Vorvlies in der mindestens einen Doppelbandpresse (8) bei Temperaturen zwischen 150 und 250°C und/oder bei einem Druck zwischen 2 MPa und 10 MPa, bevorzugt 3 MPa und 8 MPa verdichtet wird.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die verdichteten Platten aus dem Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoff nach Verlassen der Kühlpresse (10) eine Dicke zwischen 2 und 15 mm, bevorzugt 3 und 12 mm, insbesondere bevorzugt 4 und 10 mm aufweisen.
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