Verfahren zum Herstellen eines Paneels
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Paneels der im Oberbegriff von Anspruch 1 erläuterten Art.
Paneele sind Bauelemente in Brett- oder Plankenform, die zu einer mehr oder weniger geschlossenen Fläche, also z.B. zu einem Fußbodenbelag, einer Wand- oder sonstigen Verkleidung, Möbel od. dgl. zusammengesetzt werden. Paneele können in Form eines sogenannten Laminats vorliegen und enthalten dann mehrere Schichten aus unterschiedlichen Materialien. Bei einem Fußbodenpaneel wird z.B. die im fertigen Fußbodenbelag oben liegende Fläche durch eine Trittschicht gebildet, die sowohl hart und verschleißfest ist als auch dekorative Zwecke zu erfüllen hat. Als weitere Schicht ist ein sogenannter Kern vorgesehen, der meist aus Faserwerkstoffen, bevorzugt aus Holzfaserwerkstoffen, wie MDF-Platten oder HDF-Platten, vorliegt.
Um benachbarte Paneele in der fertigen Fläche eines Belags miteinander zu verankern, sind oft wenigstens zwei gegenüberliegende Seiten des Paneels mit einem Verbindungsprofil versehen, das aus korrespondierenden, miteinander durch Abwinkein und/oder Verschnappen verbindbaren Profilelementen besteht, wie das z.B. in der WO94/26999 oder in der WO97/47834 beschrieben ist. Bisher werden die Paneele mit mechanischen, spanenden Werkzeugen, wie beispielsweise Sägen oder Fräsern, hergestellt. Dabei wird zunächst eine der mehrfachen Größe eines Paneels entsprechende Platte bereitgestellt, die den Kern und eine darauf angeordnete weitere Schicht enthält. Dann wird die Platte in einzelne Paneel-Rohlinge getrennt. Dies geschieht durch kreissägenähnliche Werkzeuge mit einem Stahlkörper und diamantbestückten Schneiden. Anschließend wird das Verbindungsprofil ausgeformt, was wiederum durch eine Kombination unterschiedlicher Säg- und Fräswerkzeuge geschieht. Die Verwendung von mechanischen Werkzeugen hat, neben der unvermeidlichen Staubbelastung und der relativ großen Schnittbreite, bedingt durch die Dicke der Säge, noch weitere Nachteile. Diese Nachteile sollen kurz anhand der Figuren 6 bis 12 anhand eines Fußbodenpaneels erläutert werden. Ein mechanisches Werkzeug, wie beispielsweise ein Sägeblatt oder ein Fräser übt auf ein vorgeschobenes Werkstück immer einen gewissen Widerstand aus, der mit steigender Vorschubgeschwindigkeit
immer relevant ist. Gegenwärtig werden Vorschubgeschwindigkeiten von 200 m/min oder mehr verwendet. Rotierende Werkzeuge haben den Nachteil, dass es hohe Herstellungstoleranzen sowohl im Werkzeug als auch im Antriebsmotor gibt. Im Ergebnis kann die Schnittlinie zwischen benachbarten Paneelen eine wellenförmige Ausbildung annehmen, wie dies anhand der Stoßlinie a in Fig. 6, mittlere Darstellung gezeigt ist. Weist ein Paneel eine harte Oberflächenschicht auf und wird mit einer rotierenden Kreissäge geschnitten, so besteht die Tendenz zum Ausfransen der Kante der Oberflächenschicht, was zu einer feinen weißen Linie an der Stoßlinie führt. Diese weiße Linie wird verursacht durch die Reibung zwischen dem Werkzeug und der Oberflächenschicht und geht zurück auf beispielsweise das verschleißfeste Beschichtungs- material in der Oberflächenschicht. Diese feine weiße Linie ist in Fig. 7b gezeigt. Die Geschwindigkeit, mit der die Paneele durch die Maschinen geführt werden ist sehr hoch. Rotierende Werkzeuge haben den Nachteil, dass die Reibung um so größer wird, je höher die Geschwindigkeit ist. Ein Ergebnis daraus ist, dass nicht nur die Deckschicht ausgefranst wird, sondern auch eine darunter liegende zweite Schicht (eine Dekorschicht), wie dies beispielsweise in Fig. 8b gezeigt ist. Liegen jedoch die Stoßkanten beider Paneele nicht eng beieinander, sondern bilden Hohlräume und Abstände dazwischen, kann dort Wasser eindringen, wie dies in Fig. 9 gezeigt ist. Da der Kern meist saugfähig ist, wird das Wassers in den Kern gezogen, was den Kern aufquellen lässt, so dass sich eine Oberflächenschicht oder irgendeine andere Schicht abheben kann. Mechanische Werkzeuge müssen weiterhin nachgeschärft werden, wofür die Produktionsanlage stillgelegt werden muss.
Mechanische Werkzeuge, insbesondere Sägen, haben eine gewisse Dicke (etwa 2,5 mm), was zu einem doch merklichen Materialverlust führen kann. Auch erzeugen mechanische Werkzeuge einen hohen Anteil von Staub, der abgesaugt werden muss und somit weitere Investitionskosten erfordert.
Beim Absägen von Paneel-Rohlingen von einer Platte wird die gesamte Platte durch rotierende Walzen geführt. Dann werden die Paneel-Rohlinge abgesägt und wiederum durch Führungswalzen aus der Sägemaschine geführt. Es ist praktisch unmöglich, dies ohne irgendeine horizontale Verlagerung der Paneele und der Platte durchzuführen. Es gibt viele Gründe dafür, es ist jedoch hauptsächlich die Kombination der Rei-
bung der Sägeblätter und der Führungs- und Druckwalzen sowie die mechanische Positionierung dieser Bauteile, die diese geringen horizontalen Bewegungen bewirken. Dies sollte auf jeden Fall dann verhindert werden, wenn die Platte oder die Paneele mit einem geometrischen Dekor versehen sind. Die Fig. 10 bis 12 zeigen ein solches Dekor, wobei Fig. 10 zeigt, wie dies idealerweise hergestellt wird, und die Fig. 11 und 12 die Probleme bei der bisherigen Herstellung mit rotierenden mechanischen Werkzeugen zeigen. In Fig. 10 sind die Abstände x und x' an beiden Seiten der Stoßlinie gleich (x + x1 = y1). Fig. 11 zeigt ein mögliches Ergebnis wenn die Paneele während des Sägens nicht korrekt positioniert sind, wie dies im Stand der Technik passieren kann. Dabei sind x + x' nicht gleich, während y noch gleich y' ist, die Stoßlinie jedoch in keiner Weise parallel mit den Kanten ist. Wenn derartige Fußbodenpaneele verlegt werden, ist die Stoßkante nicht perfekt und die Dekormuster falsch positioniert.
Bei direkt aneinanderstoßenden Paneelen fällt weiterhin auch die kleinste Absplitterung und ausgebrochene Stelle an der Stoßkante auf, die bei mechanischen, rotierenden Werkzeugen nie ganz zu vermeiden sind. Weiterhin führt die Reibung der Werkzeuge an den Schnittkanten, und insbesondere an der Trittschicht zu Erwärmung, wodurch sich die Trittschicht, die meist aus einem Kunststoff besteht, farblich oder in der Struktur verändern kann. Auch das tritt im fertigen Belag unangenehm in Erscheinung. Diese Unregelmäßigkeiten werden noch verstärkt, wenn die Bearbeitungsgeschwindigkeit für eine ökonomische Herstellung erhöht wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Paneels aufzuzeigen, das die oben erwähnten Nachteile nicht aufweist.
Die Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 und das Paneel gemäß Anspruch 12 gelöst.
Es hat sich herausgestellt, dass es möglich ist, bei Einsatz eines Lasers zumindest für besonders beanspruchte oder exponierte Schnitte die oben erwähnten Nachteile vollständig zu eliminieren. Der Laserschnitt erzeugt weder Staub noch einen nennenswerten mechanischen Widerstand, der auch schnell zugeführte Werkstücke aus der Bahn drücken könnte. Ein Ausbrechen der Kante tritt nicht auf und Reibung wird nicht
erzeugt. Selbst der gravierendste Nachteil, der bislang dem Einsatz von Lasern bei der Bearbeitung von Faserwerkstoffen entgegenstand, d.h. die Erzeugung von Wärme und die dabei entstehenden Veränderungen bzw. Verbrennungen an der Schnittfläche, erweist sich beim Einsatz zum Herstellen von Paneelen als entscheidender Vorteil, da dadurch die Schnittflächen quasi versiegelt werden. Dies geschieht einerseits durch Aufschmelzen von Bindemitteln im Holzfaserwerkstoff, beispielsweise von MeI- aminharz in HDF- oder MDF-Platten, und andererseits durch eine Art Verbrennung oder Verkolkung der Schnittfläche, die deren Struktur verdichtet, trotzdem bleibt aber die in verbundenem Zustand sichtbare Kante oder sichtbare Schneidspuren. Die Fig. 6c, 7c, 8c und 10 zeigen jeweils perfekte, fast unsichtbare Stoßlinien, wie sie mit der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines Lasers erzielbar sind.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Bevorzugt werden besonders exponierte Kanten, wie beispielsweise die Stoßkante im Bereich der Oberfläche, die im fertigen Belag unmittelbar sichtbar ist und bei der jede Unregelmäßigkeit auffällt, durch das erfindungsgemäße Verfahren mit Laser geschnitten.
Es ist jedoch auch möglich zusätzlich oder alternativ auch Bereiche des Kerns mit Laser zu schneiden, um diesen an besonders exponierten Stellen weniger Wasser aufnehmend zu machen. Wird die Lasertechnik zum Zuschneiden einer Platte in eine Vielzahl von Paneel-Rohlingen eingesetzt, so kann auch hier der Verlust durch hohe Schnittbreiten und die Staubentwicklung entscheidend verringert und die Wirtschaftlichkeit erhöht werden.
Reicht die natürliche Versiegelung durch den zum Schneiden verwendeten Laser nicht aus, so kann der Laser speziell für diese Aufgabe eingestellt oder ausgewählt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische, schematische Darstellung eines Teils eines aus Paneelen zusammengesetzten Belags,
Fig. 2 eine vergrößerte Teildarstellung eines ersten Verbindungselements eines Verbindungsprofils,
Fig. 3 eine vergrößerte Teildarstellung des korrespondierenden Verbindungselements des Verbindungsprofils,
Fig. 4 eine schematische Darstellung zum Durchführen des erfinduπgsgemäßen Verfahrens,
Fig. 5 eine schematische Darstellung verschiedener Verfahrensschritte zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
Fig. 6-12 schematische Darstellungen der Nachteile des Standes der Technik und der Vorteile der vorliegenden Erfindung.
Fig. 1 zeigt in perspektivischer, schematischer Darstellung einen Teil eines Belags 1, der aus einer Vielzahl einzelner, bevorzugt identischer, brett- oder plankenförmiger Paneele 2 zusammengesetzt ist, wobei lediglich zwei Paneele 2a und 2b dargestellt sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Paneele 2a, 2b identisch, so dass lediglich eines der Paneele stellvertretend beschrieben wird.
Jedes Paneel 2 besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem sogenannten Laminat, d.h. es enthält mehrere Schichten. Im dargestellten Ausführungsbeispiel enthält das Paneel eine Oberflächenschicht 3 und einen Kern 4. Die Oberflächenschicht 3 bildet die Oberseite 3a des Paneels, d.h. die Nutz- und Sichtfläche. Bei Fußbodenpaneelen ist die Oberflächenschicht 3 als Trittschicht ausgebildet und enthält gewöhnlich eine harte Verschleißschicht, beispielsweise aus Melaminharz, und eine Dekorschicht, meistens aus Holzdekor. Die Trittschicht kann jedoch auch aus nur einer Lage bestehen, die beide Funktionen erfüllt.
Den Kern 4 bildet eine Platte aus Faserwerkstoff, wie beispielsweise ein Mineral-, Glas-, oder bevorzugt ein Holzfaserwerkstoff, insbesondere eine Spanplatte oder, bevorzugt, eine MDF-Platte (mitteldichte Platte) oder eine HDF-Platte (hochverdichtete Platte). Die beiden letztgenannten Platten sind Holzfaserplatten und bestehen aus gepresstem und mit Bindemittel, meistens Melaminharz, oder anderen Leimen gebundenen Spanstaub. Gegenüber reinen Spanplatten, aus zerkleinerten und gepress- ten, mit Bindemittel gebundenen Holzspänen, haben Holzfaserplatten den Vorteil, dass sie einen feinen, nahezu homogenen Aufbau aufweisen und an ihren Kanten problemlos profiliert werden können, ohne auszureißen.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Oberflächenschicht 3 direkt auf dem Kern 4 befestigt und weitere Schichten nicht gezeichnet. Bei einem Fußbodenpaneel 2 können jedoch die üblichen zusätzlichen Schichten vorgesehen sein, also beispielsweise eine Trittschalldämmung, eine Heizfläche, eine ausgleichende Bodenschicht oder dgl. enthalten.
Für eine bevorzugte leimfreie Verlegung der Paneele 2 ist jedes Paneel 2 an wenigstens zwei gegenüberliegenden, quer zur Oberfläche 3a verlaufenden Seitenflächen im dargestellten Ausführungsbeispiel die langen Seitenflächen der Paneele 2, mit einem Verbindungsprofil 5 versehen, das zwei korrespondierende und ineinander eingreifende Verbindungselemente 5a und 5b enthält. Jedes Paneel 2 kann jedoch auch an gegenüberliegenden kurzen Seiten mit einem Verbindungsprofil aus korrespondierenden Verbindungselementen versehen sein. Die Erfindung ist weiterhin anwendbar für Paneele ohne Verbindungsprofil.
In den Fig. 2 und 3 ist eine bevorzugte Form eines Verbindungsprofils 5 mit zwei korrespondierenden Verbindungselementen 5a, 5b gezeigt, wobei das Verbindungselement 5a an jeweils einer langen Seite des Paneels 2 und das Verbindungselement 5b an der gegenüberliegenden langen Seite jedes Paneels 2 vorgesehen ist. Die Verbindungselemente 5a, 5b enthalten die üblichen ineinander greifenden Vorsprünge und Vertiefungen, die in bekannter Weise beim Verlegen ineinander geschoben und/oder ineinander gedreht und/oder miteinander verrastet werden und im fertigen Belag 1 ohne Einsatz von Leim für eine Verriegelung der Paneele 2 gegeneinander in allen
Richtungen sorgen. Derartige Verbindungsprofile sind in großer Zahl bekannt, so dass sie nachfolgend nicht weiter erläutert werden müssen.
An jedem der Paneele 2 ist bevorzugt ringsum eine Stoßkante 6 ausgebildet, mit der benachbarte Paneele 2a, 2b zur Ausbildung einer an der Oberfläche 3a erscheinenden Stoßlinie 7 (Fig. 1) aneinander stoßen.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Stoßkante 6 an einem seitlich vorstehenden Vorsprung 8 vorgesehen, der sich über die Oberflächenschicht 3 über einen Teil der Paneeldicke bis in den Kern 4 hinein erstreckt und bis zur Oberseite 3a reicht. Der Vorsprung 8 wird nach außen hin durch eine Begrenzungsfläche 6a begrenzt, in der die Stoßkante 6 liegt und die einen rechten Winkel zur Oberseite 3a einschließt.
Beim Verlegen der Paneele 2a, 2b zum Fußbodenbelag 1 stoßen die Begrenzungsflächen 6a benachbarter Paneele aneinander. Um auf diese Weise eine möglichst gleichmäßige und fast unsichtbare Stoßlinie 7 zu erzeugen, müssen die Stoßkante 6 und gegebenenfalls die Begrenzungsfläche 6a sehr exakt gearbeitet werden.
Dies wird durch das erfindungsgemäße Verfahren erreicht.
Beim Herstellen der Paneele 2 wird zunächst, wie Fig. 4 zeigt, die übliche Platte 10 aus den Laminatmaterialien zusammengestellt. Insbesondere enthält die Platte 10 die Oberflächenschicht 3 und den Kern 4. Diese Platte 10 wird, wie Fig. 4 zeigt, in üblicher Weise durch Walzenpaare 11 gefördert, die einen gewissen Druck auf die Platte 10 ausüben, sich drehen, und dadurch die Platte 10 schonend und kontinuierlich und mit hoher Geschwindigkeit fördern. Andere geeignete Fördereinrichtungen sind jedoch ebenfalls brauchbar.
Die Platte 10 wird während der Förderung durch Trennlinien 9 in einzelne Paneel- Rohlinge 10a aufgetrennt. Abweichend vom Stand der Technik geschieht dies jedoch mit Hilfe einer nur schematisch dargestellten Lasereinrichtung 12 mit einer Vielzahl im Abstand der Breite der Paneel-Rohlinge 10a nebeneinander liegender Laser herkömmlicher Art. Bevorzugt wird ein Laser mit 5 KW Gesamtleistung verwendet und
mit einer Schneidleistung von 200 mW betrieben. Die Schneidleistung der Laser kann jedoch, wie dies nachfolgend noch erläutert wird, entsprechend den gewünschten Ergebnissen verändert werden oder einstellbar sein. Die Breite der vom Laser erzeugten Trennlinie 9 beträgt nur wenige Zehntelmillimeter, bevorzugt zwischen 0,2 und 0,3 mm (gegenüber etwa 2,5 mm bei herkömmlichen Sägen).
Die Platte 10 wird durch die Walzen 11 und unter den Laser 12 in einer Ausrichtung geführt, in der die Oberflächenschicht 3 nach oben d.h. dem Laser 12 zugewandt, ausgerichtet ist.
Die Laser schneiden Platte 10 in einem Durchlauf durch die Walzen 11 vollständig in die einzelnen Paneel-Rohlinge 10a auf; mit minimalstem Verschnitt zwischen den Rohlingen, so dass sich eine ausgezeichnete Materialausnutzung ergibt. Staub fällt nicht an, so dass auch die Vorkehrungen zur Staubentfemung, die beim mechanischen Werkzeug notwendig sind, entfallen können. Die Schnittgeschwindigkeit ist hoch. Trotzdem tritt weder Reibung, die die Oberflächenschicht 3 verändern könnte, noch Ausbrechungen, noch eine ungleichmäßige mechanische Hemmung auf, durch die sich Schwingungen aufbauen können, die für schräge oder wellenförmig Schnitte im Stand der Technik verantwortlich sind. Die Rohlingen 10a werden somit mit optimaler Qualität hergestellt.
Der Einsatz von Lasern ist weiterhin besonders zweckmäßig bei der Herstellung der Stoßkante 6 im Bereich des Verbindungsprofils 5, wie dies anhand Fig. 5 näher erläutert wird. Fig. 5 zeigt auf der linken Seite die Herstellung des Verbindungselements 5b des Verbindungsprofils 5 und auf der rechten Seite die Herstellung des Verbindungselements 5a des Verbindungsprofils 5. Im Kreis geführte Pfeile deuten an, dass für diesen Herstellungsschritt jeweils mechanisch rotierende Werkzeuge eingesetzt werden. So wird beispielsweise im Schritt A jeweils eine mechanische Fräse bzw. Säge 13 eingesetzt, während im nachfolgenden Schritt B Fräser, beispielsweise Stirn- oder Profilfräser 15 zum Einsatz kommen.
Erfindungsgemäß wird im Zuge der Verfahrensschritte A und B an einer Stelle, die die spätere Stoßkante 6 enthält, ein Restmaterialstück 16 an beiden Verbindungselemen-
ten 5a, 5b stehen gelassen. Das Restmaterialstück 16 kann jede geeignete Form aufweisen, wie sie sich aus dem Verfahren ergibt.
Dieses Reststück 16 wird im Verfahrensschritt C mit Hilfe eines Lasers 12 abgeschnitten, wobei der Laserstrahl zum Ausbilden der Stoßkante 6 durch die Oberflächenschicht 3 reicht. Bevorzugt reicht der Laserstrahl auch noch in den angrenzenden Bereich des Kerns 4 zum Ausbilden der Begrenzungsfläche 6a. Gegebenenfalls kann mit Reflektorplatten oder anderen geeigneten Maßnahmen gearbeitet werden, um sicherzustellen, dass bereits fertiggestellte Bereiche der Verbindungselemente 5a, 5b nicht beschädigt oder zerstört werden.
Das Reststück 16 wird weiterhin so abgeschnitten, dass der in den Fig. 2 und 3 gezeigte Vorsprung 8 verbleibt.
Durch die Verwendung des Lasers 12 wird hier eine exakte, genau geradlinige Stoßkante 6 erzeugt, die eine fast unsichtbare Trennlinie 7 im fertigen Belag 1 ergibt. Weiterhin werden die sich an die Oberflächenschicht 3 anschließenden Bereiche des Kerns durch den Laser so beeinflusst, dass dort die Wasseraufnahmefähigkeit stark verringert wird. Insbesondere geschieht dies durch Aufschmelzen des Bindemittels im Faserwerkstoff, also insbesondere des Melamins in den HDF- oder MDF-Platten sowie gegebenenfalls durch eine leichte Ankolkung durch die Wärme des Lasers. Damit wird das Eindringen von Wasser auf zwei Arten verhindert. Einmal wird die Trennlinie 7 so dünn, dass Wasser aufgrund seiner Oberflächenspannung kaum eindringen kann, dringt jedoch trotzdem Wasser ein, so kann es durch die vom Laser geschnittenen Bereiche nicht aufgesaugt werden, so dass ein Aufquellen des Kerns 4 unter Anhebung der Oberflächenschicht 3 nicht stattfinden kann.
Anschließend werden die Verbindungselemente im Schritt D in üblicher Weise durch rotierende, mechanische Werkzeuge 17 fertiggestellt.
Eine weitere Anwendungsmöglichkeit für den Einsatz von Lasern beim Herstellen von Paneelen liegt in der Oberflächenbearbeitung. So kann die Oberfläche 3a z.B. mit den in Fig. 1 angedeuteten Einschnitten 18 für dekorative oder technisch funktionale Zwe-
cke versehen werden. Die Einschnitte 18 können so breit ausgeführt werden, dass sie gut sichtbar sind. Auch hierbei wird ein Ausbrechen der Kanten oder ein Abweichen von der Ideallage vermieden, sowie eine verbesserte Wasserfestigkeit erreicht.
In Abwandlung des beschriebenen und gezeichneten Ausführungsbeispiels können auch andere Schnitte als die Trennlinie, die Stoßkante die Einschnitte und die Begrenzungsfläche durch Laser erzeugt werden, je nachdem, wo und bei welcher Schnittarbeit die oben beschriebenen Vorteile erzielt werden sollen. Die Erfindung kann auch bei Paneelen mit anderen Verbindungsprofilen eingesetzt werden. Als Werkstoff des Kerns können andere Holzfaserwerkstoffe eingesetzt werden. Obwohl sich die Erfindung besonders zur Herstellung von Fußbodenpaneelen mit einem Kern aus Holzfaserwerkstoffen und einer als Trittschicht ausgebildeten Oberflächenschicht eignet, können erfindungsgemäß auch andere Paneele, z.B. für eine Verkleidung einer Wand oder dgl. oder für Möbel hergestellt werden. Die Paneele können mehr als die beschriebenen Schichten aufweisen oder aus nur einem Material, z.B. einem Holzwerkstoff, mit oder ohne Oberflächenbehandlung bestehen.