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Dokumentenidentifikation DE3441104C2 11.04.1991
Titel Verfahren zur Herstellung oberflächenkaschierter Formteile
Anmelder Lignotock GmbH & Co, 7000 Stuttgart, DE
Erfinder Kiss, Günter H., 1000 Berlin, DE
Vertreter Pfenning, J., Dipl.-Ing., 1000 Berlin; Meinig, K., Dipl.-Phys.; Butenschön, A., Dipl.-Ing. Dr.-Ing., Pat.-Anwälte, 8000 München; Bergmann, J., Dipl.-Ing., Pat.- u. Rechtsanw., 1000 Berlin; Nöth, H., Dipl.-Phys., Pat.-Anw., 8000 München
DE-Anmeldedatum 08.11.1984
DE-Aktenzeichen 3441104
Offenlegungstag 22.05.1986
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 11.04.1991
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.04.1991
IPC-Hauptklasse B27N 3/06
IPC-Nebenklasse B27N 3/00   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mit Deckschichten aus thermoplastisch verformbarem Material beidseitig oberflächenkaschierten Formteilen aus Zellulose- und/oder Lignozellulose-Fasermaterial, das unter Beimischung einer thermoplastischen sowie einer duroplastischen Beleimung zu einem Faservlies ausgebildet und durch ein- oder mehrstufiges Verpressen zu Formteilen verdichtet und ausgeformt wird.

Ein derartiges Verfahren ist in der älteren Patentanmeldung P 33 43 330.5 beschrieben. Diese bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von mittels thermoplastisch verformbarer Dekorfolie oberflächenkaschierter Formteile aus Zellulose- und/oder Lignozellulose-Fasermaterial, das unter Beimischung von Bindemitteln zu einem Faservlies ausgeformt wird. Dem zellulosehaltigen Fasermaterial werden vor der Herstellung des Faservlieses thermoplastische Einzelfasern zugemischt, und der Fasermischung wird zusätzlich mindestens ein Bindemittel zugegeben. Diese kann aus duroplastischem Material bestehen.

Bei dem vorbeschriebenen Verfahren wird zunächst die Rückseite der Dekorfolie mit einem Haftvermittler versehen, der für den Fall, daß es sich hierbei um einen aufschäumbaren Kleber handelt, mit Hilfe eines Heißluftgebläses teilweise oder ganz entwickelt werden kann. Auf diesen Haftvermittler wird dann mit Hilfe eines Streukopfes das Fasermaterial aufgerieselt und dessen Schichtdicke mit Hilfe einer Fräswalze egalisiert, so daß ein gleichmäßiger Mattenvliesstrang entsteht, der mit Hilfe von Kalanderwalzen soweit vorverdichtet wird, daß ein handhabungsfähiger Mattenvliesstrang entsteht. Dieser Vliesstrang wird dann in der Weise weiterverarbeitet, daß er ein- oder mehrstufig in zumindest einem heißen Werkzeug zu Ende verdichtet und in die gewünschte endgültige Form gebracht wird.

Dieses Verfahren ist aus dem Grunde nachteilig, daß die Verformbarkeit des Faservliesstranges erst im heißen Werkzeug hergestellt wird. Da es einige Zeit benötigt, bis das Faservlies vollständig durchgewärmt ist, wird zum Herstellen der Formteile eine erhebliche Zeit benötigt. Auch ist das Formteil nach dem Verlassen des Werkzeugs noch wenig formstabil, da es sich noch im erwärmten Zustand befindet und somit die thermoplastischen Materialien noch verformbar sind. Auch die duroplastischen Bindemittel sind in diesem Verfahrensstadium noch nicht voll ausgehärtet. Ferner wird mit der DE-OS 14 53 411 ein Material beschrieben, welches aus Holzabfällen und einer Doppelbeleimung aus Thermoplasten und Duromeren besteht. Einsatzgebiet ist die Plattenfertigung und die Verwendung eines derartigen Materials als "Gußwerkstoff". Der thermoplastische Bestandteil dient hierbei dazu, das Fasermaterial in die Lage zu versetzen, bei Anwendung von Wärme zu fließen. Die DE-OS 26 03 111 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Platten aus kleinen Teilchen. Hierbei gelangen Deckschichten zur Anwendung, welche jedoch nicht thermoplastisch verformbar sind und als Trägerschicht für das warme Preßmaterial dienen. Ferner werden thermoplastische Folien als zusätzliche Beleimungsschichten zwischen den nicht thermoplastisch verformbaren Deckschichten und dem Preßgut eingesetzt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ausgehend vom bekannten Stand der Technik ein Verfahren zu schaffen, welche die effektive Fertigung oberflächenkaschierter Formteile ermöglicht sowie ein Verfahren der anfangs genannten Art in der Weise auszugestalten, daß die Zeit für die Herstellung der Formteile verkürzt wird und daß die Formteile nach dem Verlassen des die Endverdichtung und Endverformung bewirkenden Werkzeugs bereits eine erhebliche Formstabilität aufweisen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Faservlies einschließlich der dieses beidseitig bedeckenden Deckschichten vor dem Verpressen auf eine Temperatur erwärmt wird, die einerseits eine thermoplastische Verformung ermöglicht und andererseits über der Reaktionstemperatur der duroplastischen Beleimung liegt, und daß das erwärmte Faservlies im kalten Werkzeug verdichtet und ausgeformt wird.

Die Zusatzbeleimung mit duroplastischen Bindemitteln soll dafür sorgen, daß nach dem Erwärmen des Faservlieses auf Tiefziehtemperatur und dem Ausformen im kalten Werkzeug die ausgehärteten Duroplastanteile für die nötige Formstabilität in der Wärme sorgen, das heißt, es soll eine Schichtstruktur hergestellt werden, die sich zunächst thermoplastisch verformen läßt und nach der Verformung duroplastische Eigenschaften besitzt.

Eine geeignete Erwärmungstemperatur für das Faservlies und die Deckschichten, bei der sowohl die thermoplastische Verformbarkeit gegeben als auch die Reaktionstemperatur der duroplastischen Beleimung gegeben ist, liegt bei etwa 120°C. Zur schnellen und gleichmäßigen Erwärmung des Faservlieses wird dieses vorzugsweise von einem Heizmedium durchströmt. Zur endgültigen Vernetzung der duroplastischen Bindemittel können die Formteile nach der Ausformung einer zusätzlichen thermischen Nachbehandlung unterzogen werden, um eine vollständige Vernetzung bzw. Aushärtung der duroplastischen Beleimungsmittel sicherzustellen.

Diese Nachbehandlung kann in einer Hilfsform durchgeführt werden, um ein unerwünschtes Verziehen der Formteile zu vermeiden. Bei einer mehrstufigen Verformung kann die Erwärmung des Faservlieses und der Deckschichten zugleich mit der Vorverdichtung und Vorverformung erfolgen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung dieses Verfahrens wird als thermoplastische Beleimung ein Einkomponentenschaum verwendet, der durch Feuchtigkeitszugabe aufschäumt. Weiterhin werden in das Faservlies vorzugsweise Styroporteilchen eingebracht.

Für das vorliegende Verfahren ist auch ein Faservlies aus Polypropylen- und Holzfasern sowie duroplastischen Bindemitteln geeignet. Hierbei werden die Polypropylen- und Holzfasern etwa zu gleichen Anteilen verwendet. Dieses Faservlies kann weiterhin Mit Polypropylen-Vliesdeckschichten bedeckt werden. Ein Faservlieszuschnitt mit umgebugten Abdeckschichten kann in der Weise hergestellt werden, daß das Faservlies bei oder nach der Vorverformung in grober Kontur durch Abquetschen auf der unbeschnittenen Abdeckschicht vorbeschnitten und bei der Endverformung die Abdeckschicht mit der entsprechenden Umbugzugabe abgeschnitten und umgebugt werden.

Für das vorliegende Verfahren kann beispielsweise ein kaschiertes Faservlies mit folgendem Aufbau verwendet werden:

Auf der Sichtseite befindet sich eine ungelochte Dekorschicht und auf der Rückseite eine relativ steife Abdeckschicht, wobei beide Schichten thermoplastisch verformbar sind. Das Faservlies enthält Holzfasern in einer Menge von etwa 300 bis 400 g/m2, wobei etwa eine Lage Styroporkugeln in diese Holzfasern eingebracht ist. Als thermoplastische Beleimung wird ein Einkomponentenschaum in einer Menge von etwa 300 bis 400 g/m2 verwendet, der durch Feuchtigkeitszugabe aufschäumt. Als duroplastische Zusatzbeleimung wird ein Phenol in einer Menge von etwa 20% der Einkomponentenschaummenge, das heißt etwa 80 g/m2 gewählt. Andere geeignete duroplastische Zusatzbeleimungen können aus Melaminen oder Acrylaten bestehen. Der Einkomponentenschaum kann aus Polyurethanen oder ähnlichen Stoffen bestehen.

Das Verfahren zur Herstellung dieses kaschierten Faservlieses wird in der Weise durchgeführt, daß zunächst auf die von einer Rolle abgezogene thermoplastisch verformbare Dekorschicht der unentwickelte Einkomponentenschaum (Isocyanat) aufgetragen wird, daß nachfolgend Fasern aufgerieselt und diese mit dem geblähten und/oder ungeblähten Styrolgranulat kombiniert werden, wobei der Faserschüttung und/oder dem Styrolgranulat mindestens ein zusätzliches duroplastisch vernetzendes Beleimungsmittel zugeführt wird, das in einem nachfolgenden Verfahrensschritt der Einkomponenentschaum entwickelt wird (beispielsweise durch Zugabe von Waser) und daß danach die rückseitige Deckschicht von einer Rolle abgezogen und auf die Fasermatte aufgebracht wird, wobei der Verbund der einzelnen Schichten durch Druckeinwirkung hergestellt wird. Der Einkomponentenschaum durchdringt die Faserschüttung beim Aufschäumen und verteilt die Fasern zwischen den Styroporteilchen.

Nach Herstellen dieses beidseitig kaschierten Faservlieses wird dieses in Stücke geeigneter Größe zugeschnitten, die dann auf eine Temperatur erwärmt werden, die zumindest der Verformungstemperatur der thermoplastisch verformbaren Deckschichten und der Reaktionstemperatur des duroplastischen Beleimungsmaterials entspricht. Diese Reaktionstemperatur liegt bei etwa 80°C, während die Tiefziehttemperatur der Abdeckschichten etwa 120°C beträgt. Daher erfolgt die Erwärmung vorzugsweise auf etwa 120°C. Beim Erwärmen der Faservlieszuschnitte auf diese Temperatur beginnt daher bereits das Aushärten der duroplastischen Beleimungsmittel. Nach diesem Erwärmungsvorgang werden die Zuschnitte in einem Werkzeug durch Anwendung von Druck in gewünschter Weise verdichtet und in die gewünschte Form gebracht, wobei ein kaltes Werkzeug, das heißt ein Werkzeug, dessen Temperatur niedriger ist als die Verformungstemperatur der thermoplastisch verformbaren Deckschichten, verwendet wird.

Der Aufbau eines in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellten kaschierten Faservlieses ist in der Fig. 1 dargestellt. Hierin bedeuten 1 eine eine thermoplastisch verformbare Dekorschicht, 2 eine dieser gegenüberliegende, ebenfalls thermoplastisch verformbare Deckschicht, 3 das eigentliche Faservlies mit den in den Einkomponentenschaum eingebetteten Holzfasern 4 und die aufgeblähten Styroporteilchen 5.

Ein weiteres bei dem vorliegenden Verfahren verwendetes Faservlies kann die folgende Zusammensetzung aufweisen: Fasern, insbesondere Abfallfasern aus Polypropylen; etwa die gleiche Menge Holzfasern, gegebenenfalls mit einem erheblichen Anteil an staubförmigen Partikeln; und etwa 2 bis 5% duroplastische Bindemittel, beispielsweise aus Phenolen, Melaminen, Acrylaten oder Kombinationen aus diesen. Die Kaschierung dieser Faservliese kann mit thermoplastischen Polypropylen-Wirrfaservliesen erfolgen, die mit einem relativ hohen Anteil von Duroplasten, zum Beispiel Acrylaten und Melaminen vorbeleimt sind. In diese Beleimung kann gegebenenfalls ein pulverförmiges Schaumtreibmittel eingearbeitet sein.

Das zunächst locker verdichtete Faservlies wird zum Vorwärmen auf Verformungstemperatur von einem Heizmedium, vorzugsweise Dampf, durchströmt und so im gesamten Volumen verhältnismäßig schnell und gleichmäßig aufgewärmt. Auch hier ist die Reaktionstemperatur der duroplastischen Bindemittel niedriger als die Verformungstemperatur der thermoplastischen Bestandteile, so daß der Vernetzungsvorgang schon während des Aufwärmens des Faservlieses eingeleitet wird und sich dann während des Verdichtungs- und Ausformvorganges fortsetzt.

Auch hier kann nach der endgültigen Verdichtung und Ausformung noch eine thermische Nachbehandlung zur vollständigen Aushärtung der duroplastischen Bindemittel erfolgen. Das auf Verformungstemperatur aufgewärmte kaschierte Faservlies wird dann in einem gegenüber dem Faservlies kalten Werkzeug verdichtet und geformt, wobei die nötige Formstabilität zunächst durch Abkühlung der Außenpartien über die thermoplastischen Bestandteile sichergestellt wird. Durch das Nachvernetzen der duroplastischen Bestandteile erhält das Formteil dann seine endgültige verbesserte Beständigkeit gegenüber Temperatureinflüssen.

Die Oberflächenbeschichtung der Faservliese mit den Polypropylenvliesen bietet die folgenden Vorteile:

Durch die Abdeckung der Oberflächen ist es möglich, den Fasern staubförmige Holzpartikel beizumischen, ohne daß diese zu Produktionsstörungen durch Verschmutzung führen; hierbei ist auch zu berücksichtigen, daß auch bei reinem Fasermaterial nicht zu vermeidende Staubanteile auftreten.

Die Polypropylenvliese wirken, da sie sich wie die Polypropylenfasern im Innern des Faservlieses bei Verformungstemperatur "auflösen", als zusätzliche Oberflächenbeleimung und verbessern die mechanischen und vor allem auch die Wasseraufnahmeeigenschaften des Formteiles.

Die Polypropylen-Oberflächenbeschichtung kann zusätzlich als Klebeschicht verwendet werden, um beispielsweise weitere Abdeck- bzw. Kaschierschichten in einem Arbeitsgang festhaftend aufzubringen. Hierbei handelt es sich bevorzugt um Teppichkaschierungen.

Die Zusatzbeleimung der Oberflächenbeschichtung mit Duroplasten ist vor allem aus den folgenden Gründen vorteilhaft:

Es werden die Naßfestigkeit und die mechanischen Eigenschaften des Formteils verbessert.

Es wird ein Verkleben des geschmolzenen Polypropylenvliese beim Verformen mit den Werkzeugflächen niedrigerer Temperatur verhindert. Diese Wirkung wurde experimentell festgestellt.

Das Einbringen von pulverförmigen Schaumtreibmitteln in die mit Duroplasten vorbeleimten Vliesdeckschichten sorgt dafür, daß beim Aufwärmen eine gewisse Porigkeit der Deckschichten entsteht, die ein Entdampfen bzw. Entlüften der Formteile beim Verpressen begünstigt.

Es ist nicht in jedem Falle möglich, die endgültige Verdichtung und Ausformung in einer Stufe durchzuführen. Bei einer mehrstufigen Ausformung ist es vorteilhaft, die Vorformung und Teilverdichtung mit dem Aufwärmen des Faservlieses zu koppeln.

Weiterhin läßt sich bei der stufenweisen Verdichtung und Ausformung ein Kaschierverfahren realisieren, bei dem die Kaschierung zusammen mit der Formgebung aufgebracht wird, und zwar so, daß ein Randüberstand beim Umbugen erzeugt werden kann. Hierzu wird das Faservlies in einer ersten Station erwärmt, unter Teilverdichtung vorgeformt und das Vorformteil in grober Kontur durch Abquetschen auf der Kaschierschicht vorbeschnitten. Die Kaschierschicht selbst bleibt dabei in voller Ausdehnung erhalten. In der zweiten Station wird dann endverdichtet, wobei gleichzeitig die Kaschierung mit entsprechender Umbugzugabe abgeschnitten und umgebugt wird.

Ein derartiges Vorgehen wird dadurch ermöglicht, daß das Faservlies, das ca. 50% Thermoplastanteile enthält, bei der Verformungstemperatur begrenzt fließfähig ist, so daß das vorbeschnittene, aber nicht ganz konturgenaue Vorformteil an den Konturrändern die Form noch entsprechend ausfüllen kann.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Herstellung oberflächenkaschierter Formteile aus Zellulose- und/oder Lignozellulose- Fasermaterial, unter Beimischung einer thermoplastischen sowie einer duroplastischen Beleimung und durch ein- oder mehrstufiges Verpressen zu Formteilen, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial in Form von Fasermatten vorliegend, wie an sich bekannt, mit Deckschichten aus thermoplastisch verformbarem Material beaufschlagt wird und danach einschließlich der dieses beidseitig bedeckenden Deckschichten vor dem Verpressen auf eine Temperatur, bei der die Deckschichten thermoformbar sind und eine dauerhafte Verklebung der duroplastischen Beleimung möglich wird, erwärmt wird, und daß das erwärmte Faservlies im kalten Werkzeug in Form von Zuschnitten dadurch verdichtet und ausgeformt wird, daß die Deckschicht aus thermoplastisch verformbarem Material nach dem Erwärmen und Verformen in dem kalten Werkzeug zuerst formstabil durch direkte Anlage am kalten Werkzeug gehalten wird und das Formteil mittels dieser Formstabilität bis zum endgültigen Auskühlen und bis zum Aushärten des warmhärtenden Bindemittels formstabil bleibt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Faservlies einschließlich der Deckschichten auf 120°C erwärmt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Faservlies zur Erwärmung von einem Heizmedium durchströmt wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur endgültigen Vernetzung der duroplastischen Bindemittel die Formteile nach der Ausformung einer thermischen Nachbehandlung unterzogen werden.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachbehandlung in einer Hilfsform durchgeführt wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschichten eine duroplastische Zusatzbeleimung erhalten.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformung mehrstufig durchgeführt wird und die Erwärmung des Faservlieses und der Deckschichten zugleich mit der Vorverdichtung und Vorverformung erfolgt.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als thermoplastische Beleimung ein Einkomponentenschaum verwendet wird, der durch Feuchtigkeitszugabe aufschäumt.
  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in das Faservlies Styroporteilchen eingebracht werden.
  10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als thermoplastische Beleimung ein Fasermaterial verwendet wird.
  11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Faservlies aus Polypropylen- und Holzfasern und duroplastischen Bindemitteln verwendet wird.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Polypropylen- und Holzfasern zu gleichen Anteilen verwendet werden.
  13. 13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Faservlies mit Polypropylenvliesdeckschichten bedeckt wird.
  14. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vliesdeckschichten mit einem pulverförmigen Schaumtreibmittel versehen werden.
  15. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 und 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Faservlies bei oder nach der Vorverformung in grober Kontur durch Abquetschen auf der unbeschnittenen Abdeckfolie vorbeschnitten und bei der Endverformung die Abdeckfolie mit der entsprechenden Umbugzugabe abgeschnitten und umgebugt werden.






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