Die Erfindung betrifft eine Bauplatte mit einem Kern aus Holzwerkstoff
und zwei den Kern zur Oberseite und zur Unterseite abdeckenden Deckschichten und
ein Verfahren zur Herstellung einer Bauplatte.
Bauplatten bestehen häufig aus einem Kernmaterial und darüber
angeordneten Deckschichten eines Werkstoffes. Kern- und Deckschichtmaterial können
dabei aus kleinen Partikeln bestehen, die durch Zugabe eines Bindemittels zu großformatigen
Platten verpresst werden können. Neben der Anwendung im Bauwesen können
derartige Platten beispielsweise auch in der Möbel- und Fußbodenindustrie
oder für die Herstellung von Versandkisten eingesetzt werden. Wichtig für
den Einsatz dieser Platten in den genannten Einsatzbereichen ist, dass die Platten
eine gleichmäßig geschlossene Oberfläche aufweisen, damit diese sich
für die Beschichtung mit verschiedensten Oberflächenwerkstoffen eignen,
um als dekoratives Element oder auch als Schalungsplatte eingesetzt werden zu können.
Neben den optischen Gestaltungsmöglichkeiten, die eine ebene
Oberfläche der Bauplatten bietet, gibt es noch weitere Anforderungen, denen
Bauplatten gerecht werden müssen. Hierzu zählen insbesondere Feuchtebeständigkeit
und gute Festigkeitseigenschaften. Werden Bauplatten im Außenbereich eingesetzt,
so ist es wichtig, dass sich diese Platten bei Feuchtebeanspruchung hinsichtlich
ihrer Festigkeitseigenschaften möglichst wenig verändern und möglichst
wenig quellen, um die Gebrauchstauglichkeit, die für Außenanwendungen,
z. B. für die Gestaltung von Terrassen, Gartenhäusern oder Dächern
bzw. den Einsatz als Schalungsplatte notwendig ist, sicherzustellen.
Zudem sind die Herstellungskosten für Bauplatten, die im Außenbereich
eingesetzt werden, aufgrund der verwendeten feuchtbeständigen Leime bzw. der
aufwändigen Beschichtung solcher Platten kostenintensiv in der Herstellung.
Gerade für den Einsatz im Außenbereich sind Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffe
(WPC = Wood Plastic Composites) bekannt geworden, bei denen in einem vorwiegend
aus Kunststoff bestehenden Matrixmaterial Holzpartikel bzw. Fasern und bestimmte
Additive eingelagert sind (vgl. Teischinger et. al., Holztechnologie 46 (2005) 2,
Carl Hanser Verlag, München, S. 30–34). Solche Werkstoffe werden in
der Regel im Extrusionsprozess oder im Spritzgussprozess, oder auch mittels anderen
Formgebungsverfahren hergestellt und weisen eine gute Feuchtebeständigkeit
auf. Durch die Beibringung von Holz zum Kunststoff kann zum einen eine Verbesserung
der technischen Eigenschaften und zum anderen auch eine Kostenreduzierung erreicht
werden. Durch die Zugabe von Holz zur Kunststofffraktion kann der Rohstoffmix verbilligt
werden, da die Kosten von Holz ca. um das 10-fache geringer sind als die Kosten
für Kunststoffe, zum Beispiel Polyolefine, die als Matrixmaterial genutzt werden.
WPC's bestehen aus einer Matrix aus Kunststoff mit darin eingelagerten Holzpartikeln.
Da WPC's in der Regel auf Extrudern hergestellt werden, ist die Extrusionsgeschwindigkeit
im Vergleich zu anderen Plattenherstellungsverfahren, wie z. B. auf kontinuierlichen
oder diskontinuierlichen Pressen, vergleichsweise langsam, so dass die Herstellung
von großformatigen Bauplatten aus WPC-Material beispielsweise im Extrusionsverfahren
nicht wirtschaftlich ist.
Ausgehend von dieser Problemstellung liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, die eingangs erläuterte Bauplatte dahingehend zu verbessern, dass
sie eine erhöhte Feuchtebeständigkeit aufweist und sich einfach und kostengünstig
produzieren lässt.
Zur Lösung der Aufgabe zeichnet sich eine gattungsgemäße
Bauplatte dadurch aus, dass die Deckschichten aus WPC-Material bestehen.
Damit können Bauplatten erzeugt werden, die trotz eines Kerns
aus Holzwerkstoff aufgrund der Deckschichten aus WPC-Material gute Feuchteeigenschaften
aufweisen und sich zum Beispiel für die Herstellung von Fensterbänken,
Gartenmöbeln oder Schalungsplatten für den Außenbereich eignen. Neben
der Verwendung der erfindungsgemäßen Bauplatte im Außenbereich kann
die Platte genau so gut im Innenbereich zum Beispiel als Kernmaterial für Wand,
Boden- oder Deckenpaneele eingesetzt werden. Dazu kann die erfindungsgemäße
Bauplatte mit den verschiedensten Beschichtungen versehen werden.
Als Kern der Bauplatte können herkömmliche Holzwerkstoffplatten,
beispielsweise OSB-Platten, Spanplatten oder Faserplatten, insbesondere MDF- oder
HDF-Platten eingesetzt werden. Werden Bauplatten mit hohen Festigkeitseigenschaften,
z. B. Biegefestigkeitseigenschaften gewünscht, so empfiehlt es sich, OSB-Platten
als Kern der Bauplatte einzusetzen. Soll aus der Bauplatte beispielsweise ein Fußbodenpaneel
hergestellt werden, so empfiehlt es sich, einen Kern aus einer HDF-Platte zu verwenden
und die Bauplatte dann mit entsprechenden Beschichtungen zu versehen.
Zur Homogenisierung der Platteneigenschaften der Kernplatte sowie
zur Verbesserung der Festigkeitseigenschaften kann der Kern der Bauplatte mehrlagig
gestreut sein. Insbesondere bei der Verwendung von OSB-Strands ist es vorteilhaft,
das Material der ersten Schicht in Produktionsrichtung zu orientieren.
Die Streuung der nächsten Schicht, der so genannten Mittelschicht, erfolgt
unter einem Winkel von 90° zur Produktionsrichtung. Auf diese Schicht kann
gegebenenfalls eine dritte Schicht gestreut werden, deren Späne oder Strands
ebenfalls in einem 90° Winkel zur Produktionsrichtung ausgerichtet sind. Auf
die letzte quer (90°) zur Produktionsrichtung ausgerichtete Strand- bzw. Spanschicht
erfolgt der Auftrag einer weiteren Schicht, einer Strand- oder Spandeckschicht,
aus Kernmaterial, wobei das Material in Produktionsrichtung orientiert wird. Der
auf diese Weise hergestellte Kern weist auf seiner Ober- und Unterseite eine abdeckende
Deckschicht aus WPC-Material auf. Die WPC-Schichten und die Kernschichten werden
im selben Pressvorgang in einer herkömmlichen Holzwerkstoff-Presseinrichtung
zur erfindungsgemäßen Bauplatte verpresst.
Es ist ebenfalls möglich, dass die Kernlage der Bauplatte nur
aus einer Schicht besteht. Hierdurch kann die Herstellung der Bauplatte weiter vereinfacht
werden.
Es hat sich gezeigt, dass bei der Herstellung der Bauplatte ein Feuchtegehalt
des Holzanteils von 0,5 bis 12% und ein Feuchtegehalt des WPC-Materials von 0,5
bis 5% vorteilhaft ist.
Die Abmessungen der Holzbestandteile im Holzwerkstoffkern der Bauplatte
betragen z. B. bei einem Spanplattenkern für die Deckschichtspäne <
0,2 mm (Länge) und für die Mittelschichtspäne > 0,2 mm bis <
0,5 mm (Länge). Bei einem Faserplattenkern ist eine Faserlänge von 0,8
bis 4 mm vorteilhaft. Bei einem OSB-Kern können die Deckschicht- und Mittelschichtstrands
eine Länge von 50 bis 250 mm, eine Breite von 10 bis 30 mm und eine Dicke von
0,3 bis 1,5 mm aufweisen, um ausreichende Festigkeitseigenschaften der Bauplatte
zu ermöglichen. Als Rohstoffe für den Kern aus Holzwerkstoff und für
den Holzanteil der WPC-Schichten können Nadelhölzer, Laubhölzer,
Flachs, Hanf und Stroh eingesetzt werden.
Es hat sich gezeigt, dass der Kunststoffanteil in den Deckschichten
aus WPC-Material vorteilhafterweise 20 bis 80% beträgt. Bei diesen Kunststoffanteilen
kann zum einen eine gute Feuchtebeständigkeit des WPC-Materials erreicht werden
und zum anderen eine kostengünstige Rohstoffbasis für die Bauplatte erzielt
werden. Der Kunststoff kann beispielsweise als Kunststoffgranulat zugegeben werden.
Die erfindungsgemäße Bauplatte weist eine Rohdichte größer
als 500 kg/m3, insbesondere eine Rohdichte zwischen 500 und 700 kg/m3
auf. Bauplatten in diesem Rohdichtebereich lassen sich aufgrund des geringen Gewichts
leicht verarbeiten.
Vorteilhafterweise kann zwischen den Deckschichten des WPC-Materials
und in dem Kern der Bauplatte ein Vlies eingebracht sein. Das Vlies kann einen Klebstoff
oder einen Haftvermittler enthalten, um die Verbindungsfestigkeit zwischen WPC-Deckschichtmaterial
und Kernmaterial aus Holzwerkstoff zu verbessern. Außerdem können durch
das Einlegen eines Vliesmaterials die Festigkeitseigenschaften der Bauplatte verbessert
werden. Je nach Art des verwendeten Vliesmaterials können die Festigkeitseigenschaften
der Bauplatte verändert werden.
Um statischen Aufladungen des WPC-Deckschichtmaterials entgegen zu
wirken, ist es vorteilhaft, dem WPC-Material elektrisch leitfähige Kunststoffe
beizugeben. Vorteilhafterweise können hierfür Kunststoffe auf Basis von
Polyanillin oder Polypyrrol eingesetzt werden.
Das Verfahren zur Herstellung einer Bauplatte zeichnet sich durch
folgende Schritte aus:
- – Streuen einer unteren Deckschicht aus WPC,
- – Streuen einer oder mehrere Kernschichten aus beleimten Holzwerkstoffschnitzeln
oder Fasern auf die WPC-Schicht,
- – Streuen der oberen Deckschicht aus WPC auf die letzte Kernschicht,
- – Verpressen des gestreuten Kuchens unter erhöhter Temperatureinwirkung
zu einer Platte und
- – Abkühlen der Platten unter Druckeinwirkung.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Bauplatte orientiert
sich an der klassischen Holzwerkstoff-Herstellung. Die Holzwerkstoffschnitzel oder
-fasern werden beispielsweise in Zerspanern oder Refinern hergestellt, anschließend
getrocknet und mittels einer Beleimeinrichtung mit Klebstoff versehen. Als WPC-Material
kommen Holzfaser-Kunststoff-Mischungen mit einem Anteil von 20 bis 80% Kunststoff
zum Einsatz. Die Kunststoffe werden aus der Gruppe der Thermosplaste ausgewählt.
Bei der Herstellung erfolgt zuerst die Streuung einer unteren Deckschicht
aus WPC-Material mit einem ersten Streukopf. Auf diese untere WPC-Schicht erfolgt
dann der Auftrag einer oder mehrerer Kernschichten aus beleimten Holzwerkstoffschnitzeln
oder Fasern mit einem oder mehreren weiteren Streuköpfen. Auf die letzte Kernschicht
wird dann die abdeckende Deckschicht aus WPC-Material gestreut. Der fertig gestreute
Kuchen wird in eine Holzwerkstoffpresse eingefahren und unter erhöhter Temperatur-
und Druckeinwirkung zu einer Platte verpresst. Unter Einwirkung von Temperatur und
Druck härten die Klebstoffe der Kernschicht aus und die thermoplastischen Kunststoffe
der WPC-Schichten verbinden sich mit den Holzbestandteilen der Bauplatte. Hierzu
können herkömmliche kontinuierliche oder diskontinuierliche Pressen verwendet
werden. Um ein Anhaften des WPC-Materials an den Stahlbändern oder Pressblechen
der Presseinrichtung zu verhindern, kann auf das WPC-Material und/oder
die Pressbleche bzw. Stahlbänder ein Trennmittel aufgebracht werden. Um die
thermoplastischen Decklagen aus WPC-Material nach dem Verpressen wieder zu verfestigen,
ist eine Rückkühlung der Platten notwendig. Die Abkühlung der Platten
erfolgt dazu unter Druckeinwirkung.
Zur Rückkühlung können kontinuierliche Pressen mit
einer integrierten Kühlzone verwendet werden oder die Rückkühlung
der Platten kann nach der Presse durch leistungsstarke Ventilatoren erfolgen. Es
ist ebenfalls möglich, die letzten Heizkreise der kontinuierlichen Presse nicht
zu betreiben bzw. durch aktives Kühlen zur Rückkühlung der Platten
einzusetzen. Es ist zudem möglich, die Platten in einer speziellen Kühlpresse
zu kühlen, die der Heißpresse nachgeordnet ist, wobei diese Presse sowohl
kontinuierlich als auch diskontinuierlich betrieben werden kann.
Der Kunststoffanteil des WPC-Materials kann aus Polypropylen (PP),
Polyethylen (PE), Polyethylenterephthalat (PET) einzeln oder in Kombination miteinander
bestehen. Gegebenenfalls können diese Kunststoffe auch mit Haftvermittlern
auf Basis von Maleinsäureanhydrid, PMDI oder Silanen modifiziert werden.
Als Klebstoffe für den Holzwerkstoffkern der Bauplatte können
Harnstoffformaldehyd-(UF), Melamin-Harnstoffformaldehyd-(MUF), Phenolformaldehyd-(PF),
Melamin-Harnstoff-Phenolformaldehyd-(MUPF), PMDI-, Silan-, Polyethylenamin-(PEI),
Polyvinylamin-(PVAm) oder Protein-Klebstoffe verwendet werden. Gegebenenfalls können
auch diese Klebstoffe mit Haftvermittlern auf Basis von Maleinsäureandhydrid,
PMDI oder Silanen modifiziert werden.
Anhand einer Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
näher erläutert werden. Es zeigt:
1 ein Verfahrensschema zur Herstellung der Bauplatte
mit Holzwerkstoffkern und Deckschichten aus WPC-Material und
2 ein Rohdichteprofil der erfindungsgemäßen
Bauplatte.
1 zeigt ein Schema zur Herstellung der erfindungsgemäßen
Bauplatte, bestehend aus zwei Deckschichten 2, 3 aus WPC-Material
und einem dazwischen angeordneten Kern 1 aus Holzwerkstoff. Der Kern
1 besteht aus einer mehrlagigen Holzwerkstoffplatte, in diesem Fall aus
einer OSB-Platte aus mehreren Lagen rechtwinklig zueinander ausgerichteter Strands.
Zur Herstellung der Bauplatte wird mit einem ersten Streukopf 8 das WPC-Material,
das aus einer Holzfaser-Kunststoff-Mischung mit einem thermoplastischen Kunststoffanteil
von 80% besteht, auf das Formband aufgestreut. Hierauf wird mit einem zweiten Streukopf
9 eine aus Strands bestehende erste Schicht 4 des Kerns
1 aus Holzwerkstoff gestreut. Die Strands der Schicht 4 sind in
Produktionsrichtung orientiert. Mittels eines dritten Streukopfes 10 wird
das Mittelschichtmaterial 5 des Kerns 1 in einem Winkel von 90°
zur Produktionsrichtung auf die Schicht 4 aufgestreut. Auf die erste Mittelschicht
5 des Kerns 1 erfolgt der Auftrag einer zweiten Mittelschicht
6 mittels des Streukopfes 11. Auch hier sind die Strands in einem
Winkel von 90° zur Produktionsrichtung orientiert. Auf die Mittelschicht
6 des Kerns 1 erfolgt die Streuung der Deckschicht 7
des Kerns 1 mittels des Streukopfes 12. Die Ausrichtung der OSB-Strands
in der Deckschicht 7 des Kerns 1 erfolgt parallel zur Produktionsrichtung.
Zuletzt wird die Deckschicht 7 des Kerns 1 mit einer abschließenden
Deckschicht 3 aus WPC-Material abgedeckt. Die WPC-Deckschicht
3 wird mittels eines Streukopfes 13 auf die Deckschicht
7 aufgestreut. Die WPC-Schichten 2, 3 enthalten einen
Kunststoffanteil von 80%. Die Feuchte der Matte, die aus den WPC-Deckschichten
2, 3 und der Holzwerkstoffkernschicht 1 besteht, beträgt
für die WPC-Schichten 2, 3 ca. 5% und für den Kern
1 aus OSB ca. 12%.
Die Strands des Kerns 1 aus OSB bestehen aus Nadelholz und
haben eine Länge von 50–250 mm, eine Breite von 10–30 mm und
eine Dicke 0,3 bis 1,5 mm.
Das WPC-Material in den Deckschichten 2, 3 besteht
aus einer Mischung aus Polypropylen, Polyethylen und Polyethylenterephthalat, die
mit Haftvermittlern auf Basis von Maleinsäureanhydrid modifiziert wurden. Die
Kernschicht 1 der Bauplatte ist mit einem PMDI-Harz beleimt, das ebenfalls
mit einem Haftvermittler auf Basis von Maleinsäureanhydrid modifiziert wurde.
Um Anhaftungen an den Stahlbändern der Presseinrichtung
14 zu verhindern, ist auf die Deckschichten 2, 3 aus
WPC-Material ein Trennmittel 15 aufgebracht. Der gestreute Kuchen, bestehend
aus Deckschichten 2, 3 aus WPC-Material und einem Kern
1 aus Holzwerkstoff wird in der Presseinrichtung 14 unter erhöhter
Temperatur- und Druckeinwirkung zu einer Bauplatte verpresst. Durch die Temperatureinwirkung
schmilzt der thermoplastische Kunststoff des WPC-Materials auf und verbindet sich
mit den Holzfasern zu den Deckschichten 2, 3 und mit dem Kern
1. In der Presse wird ebenfalls der PMDI-Klebstoff des Kerns
1 ausgehärtet.
Um die thermoplastischen Decklagen 2, 3 nach dem
Pressen zu verfestigen, werden die Platten rückgekühlt. Hierzu wird eine
kontinuierliche Presse mit integrierter Kühlzone verwendet. Durch das Abkühlen
der Bauplatte unter Druckeinwirkung bleibt die Platte maßgenau.
2 zeigt das Rohdichteprofil der Bauplatte, bestehend
aus einem Kern 1 und Deckschichten 2, 3. Es zeigt sich,
dass in den Deckschichten 2, 3 keine Rohdichteschwankungen zu
erkennen sind. Dahingegen weist der Kern 1 den üblichen Rohdichteverlauf
einer Holzwerkstoffplatte auf.
- 1
- Kern
- 2
- Deckschicht WPC
- 3
- Deckschicht WPC
- 4
- Untere Deckschicht Kern
- 5
- Mittelschicht Kern
- 6
- Mittelschicht Kern
- 7
- Obere Deckschicht Kern
- 8
- Streukopf
- 9
- Streukopf
- 10
- Streukopf
- 11
- Streukopf
- 12
- Streukopf
- 13
- Streukopf
- 14
- Presseinrichtung
- 15
- Trennmittel
