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Dokumentenidentifikation DE4004556A1 22.08.1991
Titel Verfahren zum Herstellen eines in einer Tiefenform preßbaren Laminats aus Holzfasern, Verfahren zum Tiefformpressen eines solchen Laminats und mit einem solchen Verfahren hergestellte Oberflächenlage
Anmelder Swedoor AB, Vetlanda, SE
Vertreter Staeger, S., Dipl.-Ing.; Sperling, R., Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing., Pat.-Anwälte, 8000 München
DE-Anmeldedatum 14.02.1990
DE-Aktenzeichen 4004556
Offenlegungstag 22.08.1991
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.08.1991
IPC-Hauptklasse B27N 3/06
IPC-Nebenklasse B27N 3/08   B30B 3/00   B29D 9/00   B32B 21/02   B32B 21/08   
Zusammenfassung Verfahren zum Herstellen eines Laminats aus einer thermoverformbaren Oberflächenlage und einer Lage aus Holzfasern in einem kontinuierlichen Prozeß. Vorzugsweise besteht die Oberflächenlage aus harzimprägniertem doppelt gekrepptem Papier und wird kontinuierlich einer Bahn aus Holzfasern zugeführt, die auf einem Endlosförderband einem Paar Walzen großen Durchmessers zum Zwecke des Aufheizens und Pressens der Kompositstruktur zugeführt wird und unter der kombinierten Einwirkung eines Endlosstahlbands, das die Komposit-Bahnstruktur auf der der Decklage abgewandten Seite berührt.
Die Erfindung stellt ebenfalls ein Verfahren zum Thermoformen solcher kontinuierlich hergestellter Laminate durch Anwenden der Verformschritte Vorheizen, relativ langsames Pressen und kurzes Verweilen in der Form bereit.
Das formgepreßte oder thermogeformte Endprodukt ist vorzugsweise von laminiertem Tafeltyp und insbesondere einer sogen. Türhaut, die als eine Oberflächenlage für Innentüren verwendet wird. Die Decklage stellt eine hervorragende Oberfläche für eine Endoberflächenbehandlung zur Verfügung, beispielsweise Streichen, ohne daß Vorstreichmaßnahmen zu treffen wären.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Herstellen und Formpressen von Laminaten aus Holzfasern und auf eine Oberflächenlage. Genauer gesagt bezieht sich die Erfindung auf ein Herstellverfahren, basierend auf ein Verfahren zum Herstellen einer relativ dünnen Platte des MDF-Typs (Faserplatte mittlerer Dichte).

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Tiefenformen durch Anwendung von Wärme und Druck eines solchen Laminats mit einer wesentlichen Tiefenerstreckung.

Es besteht bereits seit langem ein Bedürfnis danach, billigere und verbesserte Produkte wie Oberflächenlagen für Innenbaukomponenten, wie Türen, Türstöcke etc. herzustellen und ein derartiges Bedürfnis wurde seit kurzem noch durch ständig zunehmende Holzpreise und Arbeitskosten verstärkt.

In der historischen Betrachtung kann ein erstes Verfahren, das sogen. HB-Verfahren genannt werden (HB steht für hard board) mit dem Holzfaserplatten hergestellt wurden.

Entsprechend dem HB-Verfahren wird das Holz in kleine Fasern zerteilt. Die Fasern werden dann in einer Suspension (üblicherweise 0,5 Gew.-% der Wasseranteile) eingeweicht und die Suspension durch Absaugen, Druck und Wärme entwässert. Das Ergebnis eines solchen Herstellvorgangs sind Platten mit normalerweise einer sehr hohen Dichte, üblicherweise 0,9 bis 1,0 kg/dm3. Die zugeführte Menge eines Klebers oder Binders ist, wenn überhaupt vorhanden, dann gering, da die in dem Holz enthaltene Bindersubstanzen selber verwendet werden für eine Adhesion der Fasern untereinander.

Ein weiterer Typ einer flächigen Baukomponente, die als Ersatz für Massivholz verwendbar ist, sind Holzfaserplatten. Derartige Platten werden durch Desintegration oder Zerteilen von massivem Holz in Mühlen in relativ große Teilchen hergestellt. Derartige Teilchen werden getrocknet und mit einem Kleber (90 Gew.-% Holz und 10 Gew.-%) vermischt. Die Dichte dieses Plattentyps liegt im Intervall 0,6-0,75 kg/dm3.

Wieder eine andere Plattenart, die als Bauelement verwendbar ist, ist die MDF-Platte. MDF steht für Faserplatte mittlerer Dichte. Platten dieses Typs werden durch Zerfasern von Holz in eine Fasergröße im wesentlichen der gleichen Abmessung wie für Hartplatten hergestellt. Jedoch wird bei dem MDF-Verfahren Gebrauch gemacht von einem Binder, der dem ganzen hinzugefügt wird. Die Mischung aus Binder und Fasern wird getrocknet und das Endprodukt weist allgemein eine Dichte im Bereich zwischen 0,6 bis 0,80 kg/dm3 auf. Es ist üblich, eine Kombination aus aushärtbaren Harzen und natürlichen Harzen zu verwenden. Es kann das MDF-Verfahren als eine Kombination zwischen dem Hartplatten-Verfahren (Faserherstellung) und Spanplattenherstellung (hinzufügen eines Klebers und Herstellen von Platten aus getrockneten Fasern) gesehen werden.

Elemente in Gestalt relativ dünner Platten weisen eine Dicke von ca. 2 bis 10 mm auf und sind im Stand der Technik mit einer tiefen geformten Struktur bekannt. Sie erwiesen sich kommerziell als sehr erfolgreich. Beim Herstellverfahren solcher Elemente wird Gebrauch gemacht von Holzspänen und einer harzimprägnierten Oberflächenlage, die als Stützlage während des Verfahrens dient, wobei das Verfahren Heizen und Pressen der Kompositstruktur in das tiefengeformte Endprodukt umfaßt, z. B. eine sogen. Türhaut. Grundsätzlich ermöglicht dieses Verfahren auch ein Bereitstellen einer Außenoberflächenlage einer bestimmten Struktur, z. B. die Struktur einer Holzfaser.

Dieses Verfahren macht jedoch Gebrauch von einem Halbfertigprodukt, d. h. es werden als Ausgangsmaterial Späne verwendet, d. h., daß innerhalb des tatsächlichen Türhautherstellungsverfahren wesentliche Handhabungskosten auftreten, die notwendigerweise die Kosten des Endprodukts beeinflussen.

Gemäß eines weiteren Verfahrens wird eine Holzfaserplatte des MDF-Typs relativ geringer Dicke (üblicherweise 4 mm), das als Massenprodukt hergestellt ist, verwendet und das der Art nach thermoplastische Eigenschaften aufweist, wenn es erwärmt wird. Die Platte wird vorgeheizt, so daß die Holzfasern und der darin enthaltene Binder eine dehnbare weiche Raumstruktur bildet. Diese erwärmte und weiche Kompositstruktur, die sich immer noch in einer integralen, plattenähnlichen Kondition befindet, wird durch Anwenden eines anwachsenden Drucks unter ständiger Wärmezufuhr formgepreßt und die Druck- und Wärmezufuhrschritte unterbrochen, bevor die Fließgrenze der dehnbaren Plattenmasse erreicht wird. Im vorliegenden Text bedeutet die Definition "ein Bindemittel, das erwärmt thermoplastische Eigenschaften aufweist" nicht, daß es sich um einen üblichen thermoplastischen Bindertyp in der Platte handelt. Vielmehr ist das wesentliche, daß anstelle eines aushärtbaren Binders die Platte thermoplastische Charakteristika aufweist, wenn sie erwärmt wird. Obwohl nicht verifiziert, können derartige Charakteristika das Ergebnis inherenter Binder in den Fasern sein oder möglicherweise das Ergebnis einiger kombinierter Effekte des inherenten Binders und eines zugesetzten Materials. Falls erforderlich und als Abschlußschritt kann die Platte auch gekühlt werden, aber üblicherweise kann sie unmittelbar nach dem Verformungsschritt gehandhabt werden. Die oben diskutierte Platte hat jedoch einen Nachteil, der darin besteht, daß es manchmal erforderlich ist, eine zusätzliche Oberflächenbehandlung durchzuführen, was selbstverständlich zusätzliche Kosten für dieses dem Grunde nach als Massenprodukt hergestellte Platte bedeutet.

Der Stand der Technik zeigt auch Techniken zum Thermoformen von Platten, die auf Holzfasern oder Holzspänen basieren.

Entsprechend eines ersten Verfahrens wird eine Platte entweder aus Holzfasern oder Holzspänen verwendet, denen ein wärmeaushärtbarer Binder zugesetzt ist, der jedoch nicht voll ausgehärtet ist. Diese Platte wird in Kombination mit einer Oberflächenlage aus Papier oder Massivholz verwendet. Diese Methode erfordert, daß die Oberflächenlage auf die Faserplatte oder Spanplatte auflaminiert wird, wenn vor dem Schritt des Tiefformens die Vorheizung durchgeführt wird.

Der Grund hierfür liegt im wesentlichen darin, daß der Stand der Technik kein Verfahren für die Massenherstellung eines Laminats des aktuellen Typs kennt.

Daher wäre es von großem Vorteil, zu Beginn ein Material in Laminatform des Typs zu verwenden, wie es oben erwähnt ist, jedoch in großem Umfang in einer Massenproduktion.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die oben dargelegten Erfordernisse zu erfüllen. Es wurde unerwarteterweise herausgefunden, daß das gegenwärtig verwendete kontinuierliche Verfahren zum Herstellen von dünnen MDF-Platten in großem Umfang auch verwendbar ist in Kombination mit einer Oberflächenlage, die kontinuierlich in den Prozeß der MDF-Plattenproduktion anzuliefern und einzugliedern, ohne die thermoformenden Eigenschaften der Oberflächenlage und somit auch die Tiefformeigenschaften des Laminats zu zerstören.

Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Formpressen eines Laminats aus Holzfasern und einer Oberflächenlage bereit. Das Verfahren ist gekennzeichnet dadurch, daß die Oberflächenlage kontinuierlich auf eine Bahn aus Holzfasern in einem kontinuierlichen Prozeß zum Herstellen von Platten zugeführt wird und daß als ein Endprodukt das genannte formverpreßbare Produkt erhalten wird.

In einem Ausführungsbeispiel ist der kontinuierliche Prozeß ein Prozeß zum Herstellen von MDF-Platten.

Vorteilhafterweise wird die Oberflächenlage ausgewählt aus einem mit Harz imprägnierten Krepp-Papier mit einem Oberflächengewicht im Intervall zwischen 30 g/m2-150 g/m2.

Die Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Formpressen eines Laminats aus Holzfasern und einer Oberflächenlage bereit. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Laminat eine Massenprodukt-Lage ist, wobei das Laminat vorgeheizt ist, so daß die Holzfasern und der Binder zum Herstellen einer Verbindung zwischen den Fasern eine dehnbare voluminöse Struktur bildet, die an einer Oberflächenlage von thermoverformbarem Typ anhaftet, wobei die voluminöse Masse, immer noch in integraler Form, und die Oberflächenlage durch Aufbringen eines wachsenden Drucks bei Wärmezufuhr formgepreßt wird und daß die Preß- und Heizschritte unterbrochen werden, bevor die Fließgrenze der zur Platte geformten fasrigen Masse und Oberflächenlage erreicht ist.

Vorteilhafterweise wird das Laminat aus einer Laminatgruppe gewählt, in der die Holzfaserlage eine Dichte im Bereich zwischen 400-900 kg/m3 besitzt.

In einem anderen Ausführungsbeispiel wird das Laminat derart gewählt, daß es eine einheitliche Anfangsdicke von etwa 2- 12 mm aufweist, und die zusätzlichen Schritte werden so gewählt, daß nach dem Formpressen, als Wanddicke betrachtet, die Anfangsdicke etwas reduziert ist, jedoch immer noch im wesentlichen gleichförmig.

Allgemein und vorzugsweise überschreitet das Tiefenformen eine Tiefe von mehr als 8 mm nicht.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der gesamte Zyklus Vorheizen, Pressen und Kühlen zeitlich so gewählt, daß er in einen Zeitintervall zwischen 3-5 Minuten fällt.

Vorzugsweise wird das Laminat als eine MDF-Platte ausgewählt, laminiert mit einer Oberflächenlage aus Krepp-Papier, deren Oberflächengewicht zwischen 30 g/m2-150 g/m2 beträgt.

Gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels wird die Endtemperatur während des Formpressens so gewählt, daß sie in dem Bereich zwischen 150-200°C liegt, wobei der Druck in der Form während des Formpressens langsam von 0 bis ca. 40 kg/m2 erhöht wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt in schematischer Wiedergabe eine Anordnung zum kontinuierlichen Zuführen einer Deck- oder Oberflächenlage zu einem Faserbett oder eine Faserbahn.

Die Bezugsziffer 10 bezeichnet einen Maschinentisch, mit einem Endlosförderband 11 für den horizontalen Transport einer Bahn 12 aus Holzfasern, wobei die Fasern für eine MDF-Plattenproduktion entsprechend dimensioniert sind.

Oberhalb des Förderbands 11 und der Bahn 12 ist eine Walze 13 mit Deckmaterial angeordnet, die auf einer horizontalen drehbaren Welle 14 aufgesetzt ist.

Die Bahn 12 aus MDF-Fasern und die Oberlage 13 werden beide mit derselben Geschwindigkeit in im wesentlichen horizontaler Richtung einem Spalt 15 zwischen zwei Walzen 16 und 17 angeliefert. Diese weisen jeweils einen großen Durchmesser auf und sind jeweils drehbar auf einer Achse 18, 19 angeordnet. Sie drehen in Richtung der Pfeile 20 und 21.

Weiter im Inneren des Walzenspalts 15 wird die zusammengesetzte Struktur aus Oberlage und Bahn zwischen den beiden Walzen mit dem großen Durchmesser 16 und 17 gepreßt und wenn die Komposit-Bahnstruktur den Walzenspalt 15 am Ausgangsende verläßt, wird ein Endlosstahlband 22, das um die Walzen und weitere Walzen 23 und 24 herumgeführt ist, gegen die Bahn und die Oberlage geführt und damit die gesamte Struktur gegen die Walze 16 gepreßt.

Die Geschwindigkeit der Walzen 16, 17 und des Endlosbands 22 wird so gewählt, daß keine erkennbare Relativbewegung zwischen dem Band und der Faserbahn/Oberlagenstruktur feststellbar ist.

Grundsätzlich werden die Förderbandgeschwindigkeit, die Drehgeschwindigkeit der Walzen und die Geschwindigkeit des Endlosbandes sowie die Laminattemperatur und der Druck so eingestellt, daß ein Optimum an Adhäsion im Inneren der Faserlage und ebenfalls eine adäquate Adhesion zwischen der Oberlage und der Faserlage erreicht wird, wenn die gesamte Struktur den Walzenspalt zwischen den Walzen 23 und 26 als fertiges Laminat verläßt.

In einem solchen Fall, in dem Fasern für eine übliche Faserplatte mittlerer Dichte die Bahn 12 formen, erfordert das Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Temperatur von ca. 180°C während einer Druckbeaufschlagungszeit von ca. 20 Sekunden. Das Zusammenpressen der Fasern in der Bahn 12 in dem Walzenspalt 15 kann grundsätzlich dem entsprechen wie es in üblichen kontinuierlichen Verfahren zum Herstellen von Faserplatten mittlerer Dichte der Fall ist.

Als ein Beispiel der Parameter für die Kompositlagenstruktur für den kontinuierlichen Prozeß entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung seien folgende Werte angegeben: Es wird ein Trockengewicht der Faserlage des Endprodukts innerhalb des Bereichs um 400-900 kg/m3 verwendet. Die Gesamtdicke der Lage 12 und der Decklage 13 vor dem Walzenspalt 15 liegt vorzugsweise zumindest 10% über der Dicke des Endlaminats von 2-12 mm.

Die Decklage 13 ist vorzugsweise ein doppelt gekrepptes harzimprägniertes Papier mit einer Oberflächenlage von 30 g/m2- 150 g/m2.

Wie eingangs der Beschreibung erwähnt, stellt die Erfindung auch ein Verfahren zum Herstellen einer tiefengeformten Innenausbau-Komponente zur Verfügung, beispielsweise eine sogen. Türhaut, d. h., die äußerste Lage von Innentüren.

In einem solchen Fall beträgt die Zykluszeit für das gesamte Formpressen oder Tiefformen mit Vorheizen, Pressen und Kühlen ca. 3-5 Minuten.

Vorzugsweise wird das Vorheizen durch Kontaktheizen und Strahlung bewerkstelligt. Wenn Türhaut formgepreßt wird, liegt die Endtemperatur in dem Bereich zwischen 150-200°C und während des tatsächlichen Formschritts wird der Druck langsam von 0 auf 30 kg/cm2 erhöht.

Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel wurde eine aus einer Massenlaminatproduktion, hergestellt durch Verwenden der bereits oben beschriebenen kontinuierlichen MDF-Herstellweise ausgeschnittene Platte in einem Preßwerkzeug vorgeheizt, welche aktive Zonen positiver und negative Ausformung aufweist. Während eines Zeitintervalls von ca. 90 Sekunden wurde der Druck gegen die vorgeheizte Platte kontinuierlich von 0 bis 40 kg/cm2 erhöht, bei einer relativ langsamen Druckzunahme. Gleichzeitig wurde die Temperatur auf ein Endniveau von etwa 150-200°C angehoben.

Nachdem diese Parameter aus einem Anfangszustand heraus erreicht worden sind, bei dem das Laminat aus einer Massenproduktionsstätte erhalten worden ist, die natürlich nicht notwendigerweise dort zu stehen braucht, wo die Türhautherstellung stattfindet, führt die Verpreßprozedur nach einer Verweilzeit von ca. 30 Sekunden nach dem abschließenden Druck zu einer vollständig ausgeformten stabilen Laminatplatte mit tiefengeformten Nuten und Rippen, die jeweils darin eine Ausdehnung senkrecht zur Platte von maximal ca. 8 mm aufweisen.

Obgleich das beschriebene Verfahren verschiedene spezifischen Parameter beschreibt, versteht es sich, daß die erfinderische Idee lediglich durch den Umfang der Patentansprüche begrenzt ist.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Herstellen eines formpreßbaren Laminats aus Holzfasern und einer Oberflächenlage, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenlage kontinuierlich auf eine Bahn aus Holzfasern in einem kontinuierlichen Herstellprozeß von Platten zugeführt wird und daß als Endprodukt das oben bezeichnete Laminat erhalten wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kontinuierliche Prozeß ein Prozeß zum Herstellen von Tafelplatten mittlerer Dichte ist.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenlage gewählt wird als ein harzgetränktes und doppelt gekrepptes Papier mit einem Oberflächengewicht im Bereich zwischen 30 g/m2-150 g/m2.
  4. 4. Verfahren zum Formpressen eines Laminats aus Holzfasern und einer Oberflächenlage, dadurch gekennzeichnet, daß das Laminat als ein Massenprodukt-Laminat aus Holzfasern und einer thermoverformbaren Oberflächenlage gewählt wird, daß das Laminat derart vorgeheizt ist, daß die Holzfasern und der Binder, der zwischen den Fasern eine Adhäsion bereitstellt, eine dehnbare bauschige Materialmasse bildet, die an der Oberflächenlage adhäsiv anhaftet, daß die bauschige Materialmasse und die Oberflächenlage, in einem integralen aufgebauschten Zustand durch Aufbringen eines zunehmenden Drucks und Zuführen von Hitze formgepreßt wird, und daß die Preß- und Wärmeschritte beendet werden, bevor die Fließgrenze des plattenförmigen aufgebauschten Materials und der Oberflächenlage erreicht wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Laminat ein solches aus einer Holzfaserlage mit einer Dichte im Bereich zwischen 400-900 kg/m3 gewählt ist.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Laminat ein solches gewählt wird, das eine gleichförmige Anfangsdicke zwischen 2-12 mm aufweist, und daß die Dicke nach dem Schritt des Formpressens reduziert, jedoch überall gleichbleibend ist.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Formpressen bis zu einer maximalen Tiefe von ca. 6 mm durchgeführt wird.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeug-Zykluszeit Vorheizen, Pressen und Kühlen so gewählt wird, daß sie zwischen 3-5 Minuten liegt.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Laminat eine laminierte Massenprodukttafelplatte mittlerer Dichte gewählt wird, die mit einer Oberflächenlage aus doppelt gekrepptem Papier mit einem Oberflächengewicht von 30 g/m2-150 g/m2 laminiert ist.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Endtemperatur während des Formpreßschritts so gewählt ist, daß sie in den Bereich zwischen 150-200° liegt und daß der Druck langsam in der Form von 0 bis etwa 40 kg/cm2 erhöht wird.






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