WO1990013403A1

WO1990013403A1 - Verfahren zum herstellen eines gegebenenfalls plattenförmigen kunstharz-druckformkörpers sowie vorprodukt zum einsatz bei einem solchen verfahren

Info

Publication number: WO1990013403A1
Application number: PCT/AT1990/000042
Authority: WO
Inventors: Fritz Haunold; Gerhard Melcher
Original assignee: ISOVOLTA Österreichische Isolierstoffwerke Aktiengesellschaft
Priority date: 1989-05-03
Filing date: 1990-04-27
Publication date: 1990-11-15
Also published as: AU632811B2; AU5550590A; JPH03506001A; ATE92393T1; BR9006755A; EP0426793B1; CA2032170A1; EP0426793A1; ATA106189A; AT392758B

Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Kunstharz-Druckformkörpers aus zellulosehaltigen Fasern wie Holzfasern und einem Kondensationsharz-Bindemittel wie Phenolharz wird zur kontinuierlichen Herstellung eines Vorpresslings oder einer Rohplatte auf ein bahnenförmiges Trägermaterial (2), insbesondere auf ein mit Phenolharz imprägniertes Papier, eine Schicht (19) des dickflüssigen Bindemittels aufgetragen, auf die dann eine Fasermasse, in Form eines Faserkuchens (20) aufgebracht wird. Auf die Fasermasse wird dann eine zweite beschichtete Trägermaterialbahn (7) mit der Bindemittelschicht (26) nach unten kontinuierlich aufgelegt, wonach der so erzeugte Schichtaufbau (27) in einer beheizten Bandpresse (10) aufgeheizt und komprimiert wird, wobei das Bindemittel sich weitgehend gleichmässig über das Porenvolumen des Schichtaufbaus verteilt. Nach Abkühlung des komprimierten Schichtaufbaus (27') wird er als Kernmaterial-Vorprodukt zur Herstellung von Hochdruck-Schichtpressstoffplatten eingesetzt. Nach einer anderen Verfahrensvariante kann durch Erhöhung des Pressdrucks, der Presstemperatur und der Verweilzeit in der Bandpresse der Schichtaufbau unter Aushärtung des Bindemittels auch direkt in einen Kunstharz-Druckformkörper übergeführt werden.

Description

Verfahren zum Herstellen eines gegebenenfalls plattenförmigen Kunstharz-Druckformkörpers sowie Vorprodukt zum Einsatz bei einem solchen Verfahren

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kunstharz-Druckformkörpers, bei dem zel lulosehältige Fasern wie Holzfasern und ein Bindemittel mit einem Kondensationsharz oder -harzgemisch auf Basis von Phenolen und/oder Amino- verbindungen und Aldehyd, wie Formaldehyd, gemischt und gegebenenfalls gemeinsam mit anderen Materialien wie Deck-und/ oder Zwischenschichten, unter Härtung des Bindemittels heiß verpreßt werden. Die Erfindung betrifft ferner ein Vorprodukt, das geeignet ist, bei so einem Verfahren eingesetzt zu werden.

Stand der Technik

Ein Verfahren der vorgenannten Art ist aus der EP 0081147 B1 bekannt. Dieses Patent bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer dekorativen Bauplatte, bei dem man auf Holzfasern eine wässrige alkalische Lösung oder Dispersion eines Phenol-Formaldehyd-Harzes aufbringt und die so beharzten Holzfasern auf eine Restfeuchte von 2 bis 15 % trocknet. Aus dem beharzten und getrockneten Holzfasern wird dann eine Faser-Matte geformt, die Matte mechanisch vorverdichtet und sie danach in einer oder mehreren übereinander angeordneten Schichten zu einer Kernschicht heiß verpreßt, wobei man die dekorative Schicht gleichzeitig mit dem Verpressen oder nacn diesem auf die Kernschicht aufbringt.

Mit diesem bekannten Verfahren soll eine Bauplatte erzeugt werden, die ähnliche Eigenschaften wie die in üblicher Weise hergestellten Schichtpreßstoffplatten hat, welche durch Heißverpressen von sogenannten "Prepregs", das sind mit härtbaren Kunstharzen imprägnierte Papiere in trockenem Zustand, hergestellt werden. Solche Schichtpreßstoffplatten weisen nun aber bedingt durch die bevorzugte Orientierung der ZelIstoffasern des Papiers in der Papier-Erzeugungsrichtung unter schwankenden Klimabedingungen ein in Längs- bzw. Querrichtung der eingesetzten Papiere unterschiedliches Schrumpf- und Dehnungsverhalten auf, das sich bei ihrer Anwendung nachteilig auswirken kann. Außerdem stellen die eingesetzten Papiere ein Material dar, das aus dem Rohstoff Holz durch ein relativ aufwendiges und umweltbelastendes Verfahren hergestellt wird.

Bei den nach dem aus der EP 0081147 B1 bekannten Verfahren hergestellten Kunstharz-Druckformkörpern wird die genannte Anisotropie im Dehnungs- und Schrumpfverhalten vermieden und man kommt außerdem, da hier zu einem großen Teil statt Papieren direkt Holzfasern eingesetzt werden, global betrachtet mit einem geringeren Verfahrensaufwand als bei der üblichen Schichtpreßstoffplattenherstellung aus. Das Trocknen der beharzten Holzfasern bleibt aber weiter als aufwendiger und gegebenenfalls umweltbelastender Verfahrensschritt bestehen.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt nun zunächst die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs der Beschreibung genannten Art anzugeben, bei dem man ohne einen besonderen Verfahrensschritt zur Beharzung der Holzfasern auskommt und bei dem gemäß einer vorteilhaften Variante der Erfindung unter Einsatz gut fließfähiger Kondensationsharz-Bindemittel die genannten Nachteile des vorstehend beschriebenen bekannten Verfahrens vermieden werden können.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird zunächst in dem erfindungsgemäßen Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß zur kontinuierlichen Herstellung eines Vorpreßlings oder einer Rohplatte auf ein in Längsrichtung bewegtes bahnenförmiges Trägermaterial eine Schicht eines flüssigen Bindemittels aufgetragen wird, daß auf diese Fasermasse aus zellulosehältigen Fasern, wie Holzfasern oder gebleichtem Zellstoff in gleichförmiger Dicke in Form einer Schüttung, eines Faserkuchens oder einer Matte aufgebracht wird, daß gegebenenfalls ein zweites bahnenförmiges Trägermaterial, auf das zuvor eine weitere Schicht des flüssigen Bindemittels aufgetragen wurde, mit der Bindemittelschicht nach unten auf die Fasermasse aufgebracht wird, daß der so gebildete Schichtaufbau kontinuierlich auf ein durchschnittliches mittleres Raumgewicht im Bereich zwischen 600 und 1400 kg/m³, vorteilhaft aber zwischen 800 und 1400 kg/m³, komprimiert und auf eine höhere Temperatur aufgeheizt wird, bei der die Viskosität des Bindemittels verringert ist, so daß das Bindemittel zumindest nahezu vollständig in das Porenvolumen der komprimierten Fasermasse eindringt und gegebenenfalls in der Folge ausgehärtet wird. Dabei können vorteilhaft als bahnenförmige Trägermaterialien, faserige Materialien wie Papiere eingesetzt werden, die gegebenenfalls mit aushärtbaren Bindemitteln imprägniert sind und die sich beim Komprimieren der Fasermasse mit dieser bleibend verbinden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das erfindungsgemäß Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Feuchtigkeitsgehalt der eingesetzten Fasermasse von maximal 10 Gew.%, vorzugsweise von maximal 8 Gew.%, als Bindemittel zur Erzeugung der Bindemittelschichten ein Kondensationsharz oder -harzgemisch in flüssiger Form verwendet wird, welches einen Festharzgehalt von mehr als 80 Gew.% und einen Wassergehalt von höchstens 8 Gew. %, vorzugsweise höchstens 6 Gew.%, aufweist, und das gegebenenfalls Zuschlag stoffe wie Farbpigmente enthält.

Nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Aufheizung des Schichtaufbaus zum größten Teil bereits vor seiner Komprimierung mittels elektromagnetischer Hochfrequenzheizung.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß zum oder nach dem Ende der Aufheizphase und der Kompressionsphase der Schichtaufbau nochmals kurzzeitig komprimiert und sein Porenvolumen dabei so stark reduziert wird, daß das Bindemittel im Porenvolumen praktisch gleichmäßig verteilt wird. Dabei kann diese kurzzeitige Komprimierung des Schichtaufbaus vorteilhaft in einem Kalander erfolgen.

In einer letzten vorteilhaften Ausgestaltung ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß der komprimierte Schichtaufbau nach dem Ende der Aufheizphase eine Kühlstrecke durchläuft.

Die Erfindung betrifft ferner den während des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten komprimierten Schichtaufbau als Vorprodukt, welches bei den weiteren Verfahrensschritten zur Herstellung von Kunstharz-Druckformkörpern vorteilhaft als Vorpreßling eingesetzt werden kann.

Beschreibung einiger Wege zur Ausführung der Erfindung

anhand der Zeichnung

in der Figur ist in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen eines Vorpreßlings ge zeigt. Diese Vorrichtung besteht im wesentlichen - in Produktionsrichtung (siehe Pfeil) des Herstellungsverfahrens nacheinander - aus einer Abrolleinrichtung 1 für eine erste Trägermaterialbahn 2, einem Bandförderer 3 mit einer ersten Bindemittel-Auftragsstation 4 und einer Einrichtung 5 zur Erzeugung und Zuführung eines Hozfaserkuchens, einer Abzugseinrichtung 6 für eine zweite Trägermaterialbahn 7 mit einer zweiten Bindemittel-Auftragsstation 8, einer beheizbaren Bandpresse 10, sowie aus einer gekühlten Bandpresse 11 und einer Ablängeinrichtung 12.

Die Einrichtung 5 zur Erzeugung und Zuführung eines Holzfaserkuchens besteht aus einer Holzfaser-Streuvorrichtung 13 mit einem Bandförderer 14, einem Kompressionsband 15, einer Isotopen-Dickenmeßeinrichtug 16 sowie einem nachgeschalteten Übergabe-Bandförderer 17.

Bei einer vorteilhaften Verfahrensvariante werden als Auftragsmaterialien eingesetzt:

- Holzfasern auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 4% getrocknet,

- ein Trägermaterial bestehend aus einem Natron-Kraftpapier mit einem Flächengewicht von 200g/m², das mit 40 % Harzauftrag- eines Phenol-Formaldehydharzes imprägniert ist,

- ein Bindemittel bestehend aus einem hochkonzentrierten Phenol-Formaldehydharz mit einem Festharzgehalt von 86% und einem Wassergehalt von 5 %. Di e Bestimmung des Festharzgehaltes erfolgt durch Rückwägung nach Trocknung im Trockenschrank während 60 min bei 130 °C. Der Wassergehalt des Harzes wird nach der bekannten Methode nach Karl Fischer bestimmt. Die Viskosität des Bindemittels bei Raumtemperatur beträgt etwa 45.000 mPa.s. Zur Durchführung des Verfahrens wird die Trägermaterialbahn 2 von der Abrolleinrichtung 1 kontinuierlich abgezogen und läuft über einen Bandförderer 3. Aus der über dem Bandförderer 3 angeordneten ersten Bindemittel-Auftragsstation 4 wird das eingesetzte dickflüssige Phenolharz-Bindemittel 18 zur Formung einer Bindemittelschicht 19 einer Dicke von 0,5 mm aufgetragen. Gleichzeitig wird kontinuierlion ein Holzfaserkuchen 20 hergestellt, der bei 21 auf die auf oen Bandförderer 3 aufgebrachte Bindemittelschicht 19 aufgelegt wird. Für die kontinuierliche Herstellung des Holzfaserkuchens 20 werden mit Hilfe der Streuvorrichtung 13 Holzfasern in Form einer Schüttung 22 mit einer Schütthöhe von 100 mm und einem Raumgewicht von etwa 30 kg/m³ aufgestreut. Diese Schüttung 22 wird anschließend mittels des umlaufenden Kompressionsbandes 15 auf eine Dicke von etwa 60 mm verdichtet. Das Flächengewicht des so hergestellten Holzfaserkuchens 20 wird anschließend mit Hilfe der Isotopen- Dickenmeßeinrichtung und z.B. durch Steuerung der Streuvorrichtung konstant gehalten. Gleichzeitig wird von der Abzugsvorrichtung 6, die eine Vorratsrolle 23, einer Supportplatte 24 und mehrere Umlenkrollen 25 aufweist, die zweite Trägermaterialbahn 7 kontinuierlich abgezogen und bei ihrem Gleiten über die Supportplatte 24 aus der zweiten Bindemittel-Auftragsstation 8 - in analoger Weise wie die erste Trägermaterialbahn 2 - mit einer 0,5 mm dicken Bindemittelschicht 26 versehen. Die so beschichtete Trägermaterialbahn 7 wird dann - mit der Bindemittelschicht 26 nach unten - kontinuierlich auf den Holzfaserkuchen 20 aufgepreßt, so daß sich nun ein Schichtaufbau 27 ergibt, der aus dem Holzfaserkuchen 20, welche an beiden Seiten von mit Bindemittelschichten 19, 26 versehenen Trägermaterialbahnen 2, 7 abgedeckt ist, besteht.

Dieser Schichtaufbau 27 durchläuft nun die Hochfrequenz Heizvorrichtung 9, in der er auf eine Temperatur von 80 - 140°C erwärmt wird. Bei diesen Temperaturen sinkt die Viskosität des Bindemittels auf Viskositätswerte von 100 bis 300 mPa.s ab. Der so aufgeheizte Schichtaufbau 27 wird dem Eingang der beheizten Bandpresse 10 zugeführt und in deren Einzugsbereich auf eine Dichte von etwa 300 kg/m³ komprimiert. Beim Durchlauf durch die beheizte Bandpresse, während der die Temperatur des komprimierten Schichtaufbaus 27' gehalten wird, dringt das Bindemittel infolge seiner durch die Erwärmung verringerten Viskosität in das Porenvolumen des komprimierten Holzfaserkuchens ein, wobei bei einer Verweildauer in der Bandpresse 10 von 3 min eine hohe Gleichförmigkeit der Bindemittelverteilung über das Porenvolumen erreicht wird. Nach Verlassen der Bandpresse 10 können volatile Anteile des Bindemittels aus dem heißem komprimierten Schichtaufbau 27' ausdampfen, bevor er während des Durchlaufes durch die gekühlte Bandpresse 11 auf etwa 30°C abgekühlt und danach in der Ablängeinrichtung 12 in plattenförmige Vorpreßlinge unterteilt wird. Diese Vorpreßlinge, die gemäß dem vorliegenden Verfahrensbeispiel eine Dicke von etwa 5 - 7 mm haben, werden in üblicher Weise abgestapelt und als Vorprodukt zwischengelagert.

In Abänderung des vorstehend anhand der Figur beschriebenen Verfahrens durchläuft der komprimierte Schichtaufbau 27' nach Verlassen der Bandpresse 10 eine Infrarotheizeinrichtung und anschließend einen Kalander, in welchem der bereits komprimierte Schichtaufbau 27' kurzzeitig noch weiter stark verdichtet wird. Während dieser kurzzeitigen Verdichtung wird das Porenvolumen im Schichtaufbau so weit reduziert, daß es von der Bindemittelmenge praktisch voll ausgefüllt wird und das Bindemittel dadurch die Oberfläche der Holzfasern gleichmäßig benetzt werden. Dadurch können eventuelle Ungleich mäßigkeiten in der Verteilung des Bindemittels innerhalb der Holzfasermasse, die im Schichtaufbau 27' beim Verlassen der Bandpresse 10 noch bestehen, in vorteilhafter Weise noch weiter ausgeglichen werden.

Zur Herstellung eines plattenförmigen Hochdruckformkörpers mit einer Dicke von 6 mm werden - zwischen zwei mit Melaminharz imprägnierten Dekorpapieren zwei solcher übereinander- gestapelten Vorpreßlinge als Kernmaterial in einer Hochdruckpresse bei 140° C und 70 bar während 20 min verpreßt, wobei die im Preßling enthaltenen Harze zunächst gut verfließen und in der Folge aushärten.

Der nach Durchkühlung aus der Presse entnommene und abgekühlte plattenförmige Hochdruckformkörper hat eine Biegefestigkeit von 140 N/mm², eine Zugfestigkeit von 70 N/mm² und eine Wasseraufnahme von ca. 0,8%.

Das anhand der Figur beschriebene Verfahren zur Herstellung eines Vorpreßlings, welcher bei der Erzeugung eines plattenförmigen Hochdruckformkörpers eingesetzt wird, kann mit entsprechenden Abänderungen auch direkt zur Herstellung Hochdruckformkörper verwendet werden. Dies wird dann z.B. so realisiert, daß man in der Bandpresse 10 den Preßdruck z.B. auf 70 bar und die Preßtemperatur auf 150° C erhöht sowie die Verweildauer des Schichtaufbaus z.B. auf 6 min verlängert, so daß das im Schichtaufbau enthaltene Kunstharz-Bindemittel zunächst gut verfließt und in der Folge aushärtet. Aus der Bandpresse 10 wird dann eine Rohplatte abgeführt, die in der nachgeschalteten gekühlten Bandpresse 11 auf 30°C abgekühlt wird. Die Rohplatte wird dann abgelängt und für den weiteren Gebrauch in bekannter Weise dekorativ lackiert oder beschichtet. Gewerbliche Verwertbarkeit

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Druckformkörper können weitgehend auf demselben Anwendungsgebiet eingesetzt werden wie die üblichen dekorativen Kunstharz- Hochdrucklaminate größerer Stärke (z.B. zwischen 3 und 15 mm dick), z.B. also zur Herstellung von selbsttragenden Bauteilen bzw. als witterungsfeste Platten zur Außenanwendung.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Kunstharz-Druckformkörpers, bei dem zellulosehältige Fasern wie Holzfasern und ein Bindemittel mit einem Kondensationsharz oder -harzgemisch auf Basis von Phenolen und/oder Aminoverbindungen und Aldehyd, wie Formaldehyd, gemischt und gegebenenfalls gemeinsam mit anderen Materialien wie Deck- und/oder Zwischenschichten, unter Härtung des Bindemittels heiß verpreßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur kontinuierlichen Herstellung eines Vorpreßlings oder einer Rohplatte auf ein in Längsrichtung bewegtes bahnenförmiges Trägermaterial (2) eine Schicht des flüssigen Bindemittels aufgetragen wird, daß auf diese Bindemittelschicht (19) eine Fasermasse aus zellulosehältigen Fasern, wie Holzfasern oder gebleichtem Zellstoff, in gleichförmiger Dicke in Form einer Schüttung, eines Faserkuchens (20) oder einer Matte aufgebracht wird, daß gegebenenfalls ein zweites bahnenförmiges Trägermaterial (7), auf das zuvor eine weitere Schicht (26) des flüssigen Bindemittels aufgetragen wurde, mit der Bindemittelschicht (26) nach unten auf die Fasermasse aufgebracht wird, daß der so gebildete Schichtaufbau (27) kontinuierlich auf ein durchschnittliches mittleres Raumgewicht im Bereich zwischen 600 und 1400 kg/m³, vorteilhaft, aber zwischen 800 und 1400 kg/m³, komprimiert und auf eine höhere Temperatur aufgeheizt wird, bei der die Viskosität des Bindemittels verringert ist, so daß das Bindemittel zumindest nahezu vollständig in das Porenvolumen der komprimierten Fasermasse eindringt und gegebenenfalls in der Folge ausgehärtet wird.

2. Verfahren nach einem der Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als bahnenförmige Trägermaterialien faserige Materialien wie Papiere, die gegebenenfalls mit aushärt baren Bindmitteln imprägniert sind, eingesetzt werden, und die sich beim Komprimieren der Fasermasse mit dieser bleibend verbinden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Feuchtigkeitsgehalt der eingesetzten Fasermasse von maximal 10 Gew.%, vorzugsweise von maximal 8 Gew.%, als Bindemittel zur Erzeugung der Bindemittelschichten ein Kondensationsharz oder -harzgemisch in flüssiger Form verwendet wird, welches einen Festharzgehalt von mehr als 80 Gew.% und einen Wassergehalt von höchstens 8 Gew.%, vorzugsweise höchstens 6 Gew.%, aufweist und das gegebenenfalls Zuschlagstoffe wie Farbpigmente enthält.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizung des Schichtaufbaus (27) zum größten Teil bereits vor seiner Komprimierung mittels elektromagnetischer Hochfrequenzheizung erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest nach dem Ende der Aufheizphase der Schichtaufbau (27') kurzzeitig nochmals komprimiert und sein Porenvolumen dabei so stark reduziert wird, daß das Bindemittel im Porenvolumen praktisch gleichmäßig verteilt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzzeitige Komprimierung des Schichtaufbaus (27') in einem Kalander erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der komprimierte Schichtaufbau (27') nach dem Ende der Komprimierungsphase eine Kühlstrecke durchläuft.

8. Vorprodukt, hergestellt während des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorprodukt der im Laufe des Verfahrens hergestellte komprimierte Schichtaufbau (27') ist.