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Die Erfindung bezieht sich auf witterungsbeständige Platten oder Formkörper aus Holzfaserwerkstoffen sowie auf ein Verfahren zur Herstellung derselben.
Es gibt eine Reihe von Holz- bzw. Faserwerkstoffen, deren Einsatz im Bauwesen bisher vorwiegend auf den Innenausbau beschränkt bleiben musste, weil ihre mangelhafte Witterungsbeständigkeit der Aussenanwendung sehr enge Grenzen setzt. Da diese, z. B. als Spanplatten Faser- oder Isolierplatten, Sperrholz- oder Tischlerplatten bekannten Materialien jedoch aus Gründen der Wirtschaftlichkeit, Isolationsfähigkeit und Leichtigkeit einen idealen und billigen Baustoff ergäben, wird seit langem immer wieder versucht, ihnen durch Art und Zusammensetzung der Rohstoffe und Bindemittel sowie durch Beschichtung der Aussenfläche die für diesen Einsatzzweck erforderliche Witterungs- und Alterungsbeständigkeit zu verleihen.
Dabei geht es in erster Linie darum, das Eindringen nicht nur von tropfbarem Wasser, sondern von Nässe bereits in Form höherer Luftfeuchtigkeit zu verhindern. Versuche, dieses Problem allein durch Art und Modifikation der üblichen Leimmischungen sowie durch hydrophobierende und antibakterielle Zusätze zu meistern, haben noch zu keiner verantwortbaren Lösung geführt, vor allem wenn die positiven Werkstoffeigenschaften wie niedrige Kosten, leichtes Gewicht, Wärmeisolation, Bruchfestigkeit und normale Verleimbarkeit erhalten bleiben sollen. Gerade sie werden z. B. gravierend beeinträchtigt, wenn zu notwendigerweise hoch zu dosierenden Bindemitteln oder mineralischen Zusätzen gegriffen wird, mit denen in letzter Zeit versucht wird, hinreichende Witterungsbeständigkeit zu erzielen.
Aus diesem Grund werden üblicherweise alle Massnahmen, die eine Zerstörung durch strukturelle Zusammensetzung in Grenzen zu halten versuchen, mit einem möglichst wirksamen Oberflächenschutz gekoppelt. Auch hiefür haben sich bis heute aber weder Werkstoffe noch Methoden finden lassen, die innerhalb des wirtschaftlich vertretbaren Rahmens den erforderlichen Langzeitschutz garantieren, da er ja nur solange gegenüber der Summe aller atmosphärischen Einflüsse wirksam bleibt, wie er auch gegenüber mechanischen Beschädigungen und Zerstörungen resistent ist. In dieser Hinsicht sind alle flüssig aufzubringenden Filmbildner am meisten gefährdet, selbst wenn es der Industrie inzwischen gelungen ist, Produkte hoher Beständigkeit gegenüber Nässe, UV- und Wärmestrahlung usw. zu entwickeln und rissbildende Versprödung weitgehend auszuschliessen.
Ein weiteres an sich sehr wirtschaftliches Verfahren, bei dem bereits im Produktionsprozess der Platten oder Formkörper kunstharzgetränkte Papiere aufgepresst werden, erbringt nur dünne und empfindliche Oberflächenbeschichtungen, deren materialbedingte Sprödigkeit zu Rissen führt, sobald sich das Trägermaterial in grösserem Umfang dehnt. Diese Gefahr ist bei der letzten Möglichkeit, die im nachträglichen Kaschieren mit von sich aus wetter-, schlag- und bruchfesten Materialien wie Metallblechen, Asbestzement, Kunststoff-Folien usw. besteht, zwar kaum noch gegeben, stattdessen ist aber unter witterungsbedingter Dauerbeanspruchung Loslösen zu befürchten, da die Unterschiede der Ausdehnungskoeffizienten in Verbindung mit der Wärmeeinstrahlung eine Zerstörung der Leimfuge bzw. Blasenbildung usw. zur Folge haben.
Es fehlt bis heute also ein Verfahren, bereits mit bestmöglicher Feuchteresistenz ausgerüstete Holz-, Span- bzw. Faserwerkstoffe zusätzlich mit einer unlösbaren und zugleich preisgünstigen Oberflächenbeschichtung zu versehen, die in höchstem Mass witterung-un alterungsbeständig ist, ohne Versprödung und Rissbildung allen Dimensionsschwankungen des Trägermaterials folgen kann, hohe Abrieb-, Verschleiss- und Schlagfestigkeit gegenüber mechanischen Einwirkungen jeder Art aufweist und zusätzlich durch Art oder Bemischungen des Oberflächenschutzes möglichst schwer entflammbar ist.
Bei einer bekannten Bauplatte wird auf ein Grundmaterial, z. B. eine Sperrholzplatte, eine zusätzliche Schicht aufgebracht, die aus. durch ein Bindemittel verbundenen und zusammen mit diesem zusammengepressten Holzteilen besteht. Das Bindemittel ist ein Kunstharz. Die aufgebrachte Schicht hat eine reliefartige Oberfläche in unregelmässiger Verteilung von erhöhten und vertieften Bereichen, wobei alle diese Bereiche im wesentlichen die gleiche Dichte aufweisen. Diese reliefartige Oberfläche wird von innen her unter Ausnutzung der durch zufallsbedingt unterschiedliche Spänedosierung bewirkten Dichteschwankungen beim Druck gegen ein formneutrales elastisches Medium hergestellt.
Bei einer solchen Ausgestaltung kann aber nicht von einer guten Witterungsbeständigkeit gesprochen werden, da zumindest teilweise Holzteilchen an der Oberfläche der Platte zu liegen kommen und daher der Witterung ausgesetzt sind.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Voraussetzungen zur Herstellung von echt witterungsbeständigen Platten oder Formkörpern aus Holzfaserwerkstoffen zu schaffen.
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Erfindungsgemäss sind diese witterungsbeständigen Platten oder Formkörper dadurch gekennzeichnet, dass sie aus dem die Formgebung und-Stabilität bewirkenden, vorwiegend aus lignocellulosehaltigen Fasern und/oder Spänen und/oder anderweitig aufbereiteten organischen Rohstoffen, Bindemitteln und Zusätzen zusammengesetzten Trägermaterial einerseits und einer fest haftenden Aussenschicht aus der Gruppe witterungsbeständiger vulkanisierbarer Elastomeren anderseits bestehen, welche ohne zusätzliches verbindendes Medium vorwiegend durch gegenseitige mechanische Verankerung in den einander zugekehrten Randzonen von Trägersubstanz und Aussenbeschichtung fest miteinander verbunden sind.
Durch diese erfindungsgemässen Massnahmen können absolut witterungsbeständige Platten oder Formkörper geschaffen werden, wobei eine Versprödung oder Rissbildung verhindert werden kann.
Ferner ist eine hohe Abrieb-, Verschleiss- und Schlagfestigkeit gegenüber mechanischen Einwirkungen jeder Art gewährleistet.
Die erfindungsgemäss vorgeschlagenen witterungsbeständigen Platten oder Formkörper aus Holz- faser-bzw.-spannwerkstoffen gehen zunächst von der Tatsache aus, dass sich Kautschuk als wetterbeständige, vor allem gegen Nässeeinwirkung schützende Beschichtung seit langem bewährt hat. Der ursprünglich ausschliesslich verfügbare Naturkautschuk konnte inzwischen unter gleichzeitiger Verbesserung der Gebrauchseigenschaften durch eine Reihe synthetischer Produkte ersetzt werden. So ist durch Einbau von Stabilisatoren und weiteren Wirkstoffen unter anderem die Versprödung und Rissbildung unter Einwirkung von Regen, Ozon, Licht-, UV- und Wärmestrahlung so weitgehend eliminiert worden, dass heute z. B. für Dachfolie aus Synthesekautschuk eine schadensfreie Anwendungsdauer von 50 Jahren angesetzt werden kann.
Diese hochwertigen Synthesekautschuktypen oder adäquaten Produkte aus der Gruppe der Elastomeren lassen sich über ihren jeweiligen Eigencharakter hinaus durch Modifikationen der chemischen Zusammensetzung sowie durch Art und Menge eventuell beigemischter Füllstoffe vor allem hinsichtlich Elastizität, Härte und Abriebfestigkeit weitgehend variieren. Da nun die Aussenbeschichtung z. B. einer Spanplatte im Sinne dieser Erfindung in erster Linie Schutzfunktionen gegenüber zerstörenden Witterungseinflüssen und mechanischen Beschädigungen zu erfüllen hat, kann die reversible Gummielastizität soweit zugunsten höherer Oberflächenstabilität beschränkt werden, dass sie-sofern sie nicht noch weitere Funktionen z.
B. als Scharnier, Kantenschutz usw. zu übernehmen hat-lediglich in der Lage sein muss, dem normalen Dehnen und Schwinden des Trägermaterials ohne Rissbildung zu folgen. Es kann normalerweise also von vornherein eine harte und zähe Kautschukeinstellung gewählt werden, die weiterhin durch Armierungen in Form von Vliesen und Geweben, Fasern sowie Beimischungen mineralischen, metallischen oder andern Ursprunges nach dem Auf-und Ausvulkanisieren eine Schutzschicht von höchster Schlag- und Abriebfestigkeit ergibt.
Das Entscheidende des Erfindungsgedankens liegt jedoch nicht allein in der Verwendung hochwitterungsbeständiger Synthesekautschukmischungen als Aussenbeschichtung, sondern auch in der Tatsache, dass diese Schicht mit dem Trägermaterial aus Holzfaserwerkstoffen ohne jegliches verbindende Medium auf Klebstoffbasis, also auch ohne die im Vorangegangenen aufgezeigten Gefahrenquellen, bereits im Herstellprozess eine quasi unlösbare Verbindung eingegangen ist.
Diese witterungsbeständigen Platten oder Formkörper bestehen also aus einem allen einsatzbedingten Beanspruchungen gewachsenen Verbundwerkstoff in Form einfacher, beidseitig oder auch bereits kantengeschützter Platten bis hin zu einsatzfertigen Wand- oder Dachelementen für das Bauwesen bzw. in einem Arbeitsgang gepressten Behältern oder Gefässen, die Flüssigkeiten oder feuchtes Gut aufnehmen und transportieren können.
Erfindungsgemäss wird ferner ein Verfahren zur Herstellung solcher witterungsbeständiger Platten oder Formkörper vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die lose oder bereits vorverdichtete Mischung aus lignocellulosehaltigen Fasern und/oder Spänen und/oder anderweitig aufbereiteten organischen und/oder anorganischen Rohstoffen sowie Bindemitteln und Zusätzen, welche später die Formgebung und-Stabilität bewirkende Trägerschicht bildet, einerseits-sowie ein vor-oder noch unvulkanisiertes Gemisch aus witterungsbeständigem, vorwiegend Natur-und/oder Synthesekautschuk und/oder andern vulkanisierbaren elastomeren Vorprodukten, Wirkstoffen, Beimischungen und eventuellen Armierungen, das die spätere (n) witterungsbeständige (n) Aussenschichte (n) bildet, anderseits,
lose oder vorgeformt gemäss dem Aufbau des späteren Verbundwerk-
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stoffes gemeinsam in einem weiterverarbeitenden Presswerkzeug angeordnet werden, wo unter richtig dosierter Einwirkung von vorwiegend Druck, Temperatur und Zeit durch gleichzeitigen Ablauf von restlicher oder gänzlicher Materialverdichtung und Bindemittelkondensation der Trägerschicht einerseits, sowie teilweiser oder gänzlicher Vulkanisation der Aussenschicht (en) anderseits ein plattenförmiger Verbundwerkstoff oder Formkörper entsteht, dessen witterungsbeständige Aussenschicht (en) und dessen Trägerschicht sich innerhalb der einander zugekehrten Randzonen durchdringen und dort während des Pressvorganges eine weitgehend unlösbare vorwiegend mechanische Verbindung eingehen.
Ein solches Verfahren basiert auf der technischen Voraussetzung, dass sich die zwei folgenden, unter ähnlichen oder gleichen Einwirkungsbedingungen ablaufenden Prozesse so koppeln lassen, dass sie sich vorzugsweise gleichzeitig vollziehen,
1. Verdichten des Späne-Fasergemisches der Trägerschicht und Aushärten der darin enthaltenen
Bindemittel, - sowie
2. Verdichten und Vulkanisieren der als Deckschicht (en) aufgebrachten Mischung aus rohem Natur-und/oder Synthesekautschuk bzw. andern Elastomeren und geeigneten Füllstoffen und Zusätzen.
Da sich sowohl die Bindemittelkondensation als auch die Vulkanisation vor allem unter Druck, Temperatur (zirka 175 C) und Zeit vollziehen und da weiterhin die Vulkanisationsdauer bzw.
- temperatur in Abhängigkeit von Beschleunigungen, Füllstoffen und der Schichtdicke variiert und den für das Aushärten der Bindemittel erforderlichen Werten angepasst werden kann, lassen sich das Auf-und Ausvulkanisieren (letzteres eventuell unter Einbeziehung der abnehmenden Restwärme beim Auskühlen) der Deckschicht (en) einerseits und das Abbinden der Trägersubstanzen anderseits soweit synchronisieren, dass beide Prozesse gemeinsam und gleichzeitig ablaufen können. Beide Materialkomponenten werden also zugleich in der Reihenfolge, die dem Aufbau des fertigen Verbundwerkstoffes entspricht, in das formgebende Heisspresswerkzeug eingebracht und in ein und demselben Herste11prozess zum endgültigen plattenförmigen Verbundwerkstoff oder Formkörper mit witterungsbeständiger Aussenschicht verarbeitet.
Hiebei können dieselben Maschinen und Anlagen zum Einsatz kommen, wie sie für die Produktion herkömmlicher Spanplatten oder Spanholz-Formkörper erforderlich oder bereits vorhanden sind.
Um eine einfache, einseitig witterungsbeständig beschichtete Spanplatte zu erhalten, muss z. B. vor dem Streuen der die spätere Trägerschicht bildenden Faser/Späne-Bindemittelmischung die vulkanisierbare Aussenschicht (eventuell unter vorherigem Aufbringen eines Trennmittels) auf der Beschickungsunterlage (z. B. Blech, Metallgewebe usw. ) gebildet werden. Sie kann entweder in bereits vorgefertigter und gegebenenfalls vorvulkanisierter Bahn aufgelegt oder aber in der Reihenfolge ihres eigenen Aufbaues durch maschinelles Streuen, Giessen, Sprühen u. dgl. in der erforderlichen Quantität aufgebaut werden.
Nach dem Auftragen des sogenannten Spänekuchens und eventuell erforderlichen Phasen des Vorverdichtens folgt dann das Heisspressen und die Weiterbehandlung in der für Spanplatten üblichen Weise.
Selbstverständlich kann dieser hier nur prinzipiell dargestellte Prozess auch in anderer Reihenfolge und mit anderer Anordnung, Anzahl und Menge der verwendeten Substanzen ablaufen, so dass z. B. die vulkanisierbare witterungsbeständige Deckschicht zuletzt und zuoberst bzw. auf beiden Seiten gebildet wird. Weiterhin kann es sich verfahrenstechnisch als notwendig erweisen, das Faser/Späne-Bindemittelvlies mit oder ohne Wärmezufuhr einer gesonderten Vorverdichtung zu unterziehen, um vor allem für die Herstellung von Formkörpern einen Vorpressling zu erhalten, bevor das Aussenbeschichtungsmaterial aufgebracht wird und die endgültige Verpressung erfolgt.
Schliesslich kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der (den) witterungsbeständigen Deckschicht (en) ihrerseits eine z. B. dekorativen, reflektierenden oder andern Effekt bewirkende Oberflächenschicht oder -struktur auf- bzw. einvulkanisiert werden, indem z. B. Aluminiumpulver oder -folie, Farbpigmente, körniges Material usw. am Anfang und/oder Ende des Schichtaufbaues stehen und in den Verbundprozess einbezogen werden. Ausserdem lässt sich der witterungsbeständigen Oberfläche eine plastische ornamentale Struktur verleihen, wenn das Presswerkzeug entsprechend ausgebildet ist.
Diese witterungsbeständige Vulkanisationsbeschichtung ist natürlich nicht nur auf Verbund-
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werkstoffe mit faser- oder spanförmigen Trägermaterialien beschränkt, sie kann z. B. ebensogut für Sperrholz oder Tischlerplatten eingesetzt werden und ist prinzipiell auf mehreren Aussenflächen und dort auch nur partiell möglich. Schliesslich sollen auch alle nicht lignocellulosehaltigen organischen oder anorganischen Trägermaterialien in den erfindungsgemässen Grundgedanken einbezogen werden, wenn sie eine witterungsbeständige Aussenbeschichtung aus vulkanisierbaren Kautschuk-oder Elastomermodifikationen erhalten sollen.
Es sei ausdrücklich betont, dass es sich in der schriftlichen und zeichnerischen Darstellung des Erfindungsgegenstandes nur um Beispiele handelt und dass andere und weitere Lösungen im Bezug auf Anwendung und Verfahren nicht ausgeschlossen werden, solange der erfindungsgemässe Grundgedanke wirksam bleibt.
Mit Hilfe der folgenden Zeichnungen wird die Erfindung an Hand einiger Anwendungsbeispiele und prinzipieller Verfahrensabläufe erläutert. Es zeigen : Fig. 1 eine links einseitig, rechts doppelseitig beschichtete Platte ; Fig. 2 einen Schnitt durch eine Fassadenplatte ; Fig. 3 einen Schnitt durch ein links einseitig, rechts doppelseitig beschichtetes Gefäss ; Fig. 4 einen Schnitt durch einen Fertigbauteil ; die Fig. 5 und 6 zwei Prinzipdarstellungen zur Erläuterung von zwei Herstellungsverfahren.
Fig. l zeigt einen Schnitt durch eine links einseitig, rechts doppelseitig witterungsbeständig beschichtete Platte. Das Trägermaterial-l-aus einer vorwiegend lignocellulosehaltigen Faser/SpäneBindemittelmischung und die Aussenschicht (en)-2-aus einer witterungsbeständigen vulkanisierbaren Synthesekautschukmischung durchdringen einander innerhalb der einander zugekehrten Randzonen --3--, wobei dort eine feste gegenseitige Verankerung beider Substanzen erfolgt.
In Fig. 2 ist ein Schnitt durch eine mit witterungsbeständiger Aussenschicht --2-- versehene Fassadenplatte aus Holzfaser- bzw. Holzspanwerkstoff ersichtlich. Durch Abwinkelung wird auch bei Kanten und Seitenflächen Witterungsschutz erzielt, indem die Elastizität der Aussenbeschichtung - -2-- eine Scharnierfunktion --4-- übernimmt. Die eingeleimt Holzleiste --5-- stabilisiert gegebenenfalls eine solche Abwinkelung.
Fig. 3 stellt einen Schnitt durch ein links einseitig, rechts doppelseitig mit witterungsbeständiger Aussenbeschichtung --2-- versehenes Gefäss dar, dessen formgebende Kern- und Träger- schicht-l-aus lignocellulosehaltiger Faser/Späne-Bindemittelmischung besteht.
Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch einen mit einer Fensteröffnung versehenen, als Fertigbauelement ausgebildeten Formteil aus einer Stabilität und Form verleihenden Faser/Späne-Bindemittel- mischung als Trägersubstanz-l-und einer witterungsbeständigen Aussenbeschichtung --2--.
InFig. 5 ist ein. Verfahren zur Herstellung von witterungsbeständigen Platten und Formkörpern gemäss der Erfindung im Prinzip dargestellt. Auf einer Beschickungsunterl age --10-- wird nach Aufsprühen eines Trennmittels --6-- in granuliertem Zustand die noch unvulkanisierte Kautschuk- mischung --7-- und anschliessend die Faser/Späne-Bindemittelmischung --8-- aufgestreut, wobei der sogenannte Spänekuchen --9-- gebildet wird. Dieser wird anschliessend in der Heisspresse --12-- unter Einwirkung von Druck, Hitze und.
Zeit verdichtet, wobei unter gleichzeitiger Bindemittelkondensation des Faser/Spänegemisches-l-sowie Vulkanisation der witterungsbeständigen Aussenschicht --2-- die Schichten --1 und 2-- mechanisch fest ineinander verankert werden und so der fertige Verbundstoff entsteht.
Fig. 6 zeigt ein anderes mögliches Herstellungsverfahren. Hier wird auf der Beschickungsunterlage-10-- zuerst der Spänekuchen --9-- gebil det und die spätere Aussenbeschichtung --2-- abschliessend als folienförmige noch unvulkanisierte Kautschukmischung --11-- aufgebracht. Die Weiterverarbeitung erfolgt dann wie bei der Erläuterung zu Fig. 5.
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