DE1453416A1

DE1453416A1 - Verstaerkte,verpressbare Holzfaserplatte und ihr Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE1453416A1
Application number: DE19641453416
Authority: DE
Inventors: Allen Gilbert Dean; Caron Philipp Emery
Original assignee: Weyerhaeuser Co
Current assignee: Weyerhaeuser Co
Priority date: 1963-02-01
Filing date: 1964-01-15
Publication date: 1969-01-30
Also published as: US3367820A

Description

OlpL-lng. A. OrOnwok&r Dr.-ing. H. Kinktldey Dr.-lng. W. Stockma/r f «toft« ti MM«*/«·«.« ι E »Mi 196S

y^·· ,u. Si-j

Verstärkte, verpreßbare Holafagorplatte und ihr Herstellungsverfahren.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gegenstand und sein Herateilungsverfahren. Insbesondere betrifft diese- Brfindung.eine verstärkte, verpreßbare Holzfaserplatte und ein Verfahren zur Verbindung der verpreßbaren Platte mit dem verstärkenden Werkstoff.

Ea gibt viele Arten von ve.rpreßbaren Werkstoffen auf dem Harkt. Sine dieser Arten wird von der Weyerhaeuser Company in Tacoma, Washington, hergestellt und unter dem Namen "Pree-Toch" vertrieben.

Diesea Fabrikat enthält meistens einen Teil pulverisierten Zellstoff, vorzugsweise entfaserten Holzzellstoff. Dieser wird"älHrungefähr 1o #, vorzugsweise ca. 1Q bis 40 Gewichtspro»ent,eines thermoplastischen Binders und vorzugsweise ca. 1 bie 15 Gewichtsprozent eines hitzehärtbaren Harzes geraisch" Die so entstandene, verpreßbare Mischung wird dann in eine Platte verfilzt und dann zu einer vorläufig gepreßten, verpreßtoären,Paeerplatte vorgepreüt, die schließlich eine yi* Dichte von oa.· 0,3204 g/om^ wenigstens (20-lW. prö'cu.ft.)

aufweist. Diese Zwischenplatte wird einer Behandlung durch Dampf und andere heiße, wäßrige Dämpfe unterworfen und wird zu der vorgewählten Form verpreß"«*

3q± der Anwendung der vorliegenden Erfindung kann eine Vielzahl von '-pulverisier';en Zellstoffen als Ausgangswerkstofi benutzt worden. Obwohl au den geeigneten Werkstoffen Sägemehls, Spe'3_? Holzmehl und verschiedene, chemisch hergestellte CaIXuloaebreis gehören_; benutzt man vorzugsweise entfaserteu HeIz-jsellstoff. Dieser kann aus jeder geeigneten Quelle geworr^a v/erden, wie zum Beispiel aus Zuckerrohr, Stroh, Baumrinde u.a.* jedooh wird er vorzugsweise aus Holz von Bäumen verschiedener Arten gewonnen.

Das Harzbindersystem als eine'Art, die einzeln oder in Mtsohung mit jeder anderen zur Anwendung kommt, iät für den Zweck der vorliegenden Erfindung geeignet, wobei der im einzelnen gebrauchte Binder durch die von dem verpreßten Fabrikat^geforderten Eigenschaften, Stärke, Härte, Oberflächengüte, usw., bestimmt wird. Diese Werkstoffe -siacfc beispielsweise die verschiedenen Sorten von Asphalt und öilsonit; ebenso thermoplastische Zellstoffather, darunter Xthylcellulose* Benzylcellulose, u.a.;· thermoplastische Celluloseester, wie zum Beispiel Celluloseacetat; thermoplastische.Cumarone! thermoplastische Cuiaaronindenharze; thermoplastische*· Polyvinylharze, darunter Polyvinylacetat, Polyvinylchlorid und Mischpolymerisate davon; thermoplastisches Alkyd; tharmo-plastische Polystyrole; und harzförmige Rückstände aus der . Rohterpentindestillation. Als hitzehärtbare Harze eignen sieh die Kondensationsprodulcte von Harnstoff und einem Aldehyd und von einem Phenol.und einem Aldehyd, beispielsweise Formaldehyd-

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Phenol-Harze, die zumindest in den Vorstufen der Verpreßarbeit thermoplastische Eigenschaften haben.

Im allgemeinen wird dieses Pa'bri^at in folgenden Arbeitsgängen j hergestellt!

1. Auswahl von gesundem, ganzem Holz für Späne.

2. Entfasern der Späne unter sorgfältig kontrollierten Bedingungen. Dazu gehört die Behandlung der Späne mit Dampf» bei sorgfältiger Kontrolle von Druck und Temperatur.

3. Zugabe eines ausgewählten Harzbindersystems zu den heißen, feuchten Fasern.

4. Trocknen der Faser-Harz-Mischung unter sorgfältig überwachten Bedingungen; dazu gehört die Feuchtigkeit, bei der der Trockenprozess ausgeführt wird, damit ein Verhärten der hitzehärtbaren Harze vermieden wird.

5. Kontinuierliches Verfilzen der getrockneten Fasern zu einer dicken Platte mit geringer Dichte.

6. Vorverdichten der kontinuierlichen Platte zur Erleichterung i

der Beförderung, des Versandes und der Verarbeitung.

7. Zerschneiden der Platten in die vom Weiterverarbeiter oder j

vom Endverbraucher gewünschten Stückgrößen.

8. Zusammenstellung der Stücke für den Versand. ί

Da dieser Werkstoff leicht in verschiedene Formen verpreßt |

v/erden kann, relativ fest ist und einen relativ niedrigen Stückpreis hat, erfreut er sich eines großen kommerziellen Erfolges.

Jedoch sind die verpreßten Oberflächen des obigen Fabrikates normalerweise bei den herkömmlichen chemischen Zusammenstellungen porös und in der Parbe marmoriert. Die Porosität und

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die Ot'erfläGhenunterschiedliehkeit der verpreßten Seile ergeben keine gleichmäßig gefärbte .Oberfläche ohne .ausgedehntο Ausfüllbehandlung der Oberfläche. ■ , j

Um diesen Mißstand zu beheben, hat man vorgeschlagen,'Kunststoff überzüge auf die zu streichenden oder zu benutzenden Oberflächen der Seile aufzutragen. Dabei entstand ein Hindernis für die Verdampfung der Feuchtigkeit, was die Blasenbildung auf der Oberfläche fördert. Die Blasenbildung kann durch die Anwendung langer, komplizierter Preßvorgänge oder durch die Niedrighaltung des Feuchtigkeitsgehaltes verringert werden. Diese Arbeitsgänge trieben die Endkosten des Fabrikats in die Höhe und sind deshalb im allgemeinen unbefriedigend.

Ein Zweck der Erfindung ist es, das Verfahren für die Fertigstellung verpreßbarer Holzfaserteile oder -platten zu verbessern.

Ein anderer Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren für die Fertigstellung von verpreßbaren Holzfaserteilen oder -platten bei einem annehmbaren Preis vorzusehen.

Ein weiterer Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, ver— preßbare Holzfaserplatten oder -teile herzustellen^ die höhere Stabilitäts- und Widerstandseigenschaften aufweisen. .

Diese und andere Zwecke und Vorteile der Erfindung werden dem Fachmann- in Verbindung mit der nachfolgenden, detaillierten Basehreibung und den Zeichnungen verständlich. Die Zeichnungen steilen dart .... *.: "■

Fig. 1 ist eins perspektivische Ansicht eines Gepäcks^üofcdeckels, auf dessen Innenseite eine verstärkte Paser " aufgepreßt, ist. . · ,.

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2 ί·ΐ »in !Eei'lsohnitt entlang der· Linie 2-2 aer/Fig. ί Btim VerprtB9en der Faserplatten oder -teile weiden diese

i^ßt vorbereitende Dampfatmosphäre gebracht. Dio ltotitttodl&# Zelt für die Dampfs at urierung ist Oa. 5 bis 60 Stkttfiittt WÄ4 dient »ur Aktivierung des Binders und zum PlaitifiiitjrtB der Holefasern. Diese vorbereitende Behandlung •rgilit OiB nötigen Grad der Verformbarkeit, damit das flache feil 04ar die flache Platte in einen gebogenen G-egenatand umgeblldei; werden kann.

fc&tgb&re Platte- wird nun von der Dampf vorrichtung abgenomaea und awieohen zwei aufeinander pasaende, starre formen gelegt. Im allgemeinen werden Zentriernasen benutzt, um die Platte sehr genau in die Form zu legen. Dieses EinricJvfceB de« Eohlinga oder der Platte ermöglicht es, sie auf ein HindpitiaeB auzuschneiden und die Schneideabfalle herab-

Die For» ait der Platte wird nun unter einem Druck von H bie ?Ö kg/om (200 bis 1000 pai) und bei einer temperatur von $6 fei* Tgi^öQ (150 bis 575°f) geschlossen. Wenn gewünscht, kann Aer Druok eur freigäbe der Volatile verringert werden und dann wtederum 15 bis 180 Sekunden lang verstärkt werden. Dann wird das 5til ht^ausgenommen^ und es erscheint''ein geformter, fertiger Gegenstand.

Ba ha.% »ich herausgestellt» daß unbearbeitet© oder mit Harz ^vearb<itt|t|Gewtl5e wäbtend des noraalen Preßvorganges als ~. *»«■■ geeignet* !»ösung für das Problem der ffertigbearbeitung . in did OfceyfXilöht der fßeerglatte varpreßt warden können. Die G-ewebe, mit denen a*t, besten Ergebnisse erzielt wurden,

waren verschiedene Arten grober Leinwand, gewebte Papiergewöbe, Glasfaser und Baumwollnetze oder -geYfebe»

Ohne Harzbehandlung des Gewebes vor dem^Vorpressen erreicht man eine ziemlich, gute Adhäsion. Eine bessere Adhäsion erzielt man duroh Anwendung von Harzen auf der G-ewebeoberf lache. Vtrwendbare Klebstoff© sind u.a.* Polyvinylacetat-, Phenol-Formaldehyd-, Harns toff-Formaldehyd- und Melamin-Formaldehyd-Harze. Pie klaren Melamin-Harae sind besonders nützlich auf farbigen G-eweben.

Das Grundverfahren der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Faserplatte 5 bie 60 Sekunden in der Dampfkammer vorbereitet wird, daß das Gewebe auf die Oberfläche der Faserplatte gelegt wird_? daß die: Teile im gleichen Arbeitsrythmus■ und .unter den gleichen Preßbedingungen geformt und ausgehärtet werden, als ob kein G-ewebe verwendet würde, wie es oben bei dem Preßverfahren angegeben ist.

Darilberhinaus kann-das Verfahren dahingehend abgeändert werden, daß die Faserplatte in der Dampfkammer vorbereitet wird, daß mit Harz behandeltes Gewebe oder Material auf die Oberfläche der- Faserplatte gelegt. wird..un_d daß das Teil im gleichen Arbeitsrhytmus und unter den gleichen Preßbedingungen geformt und ausgehärtet wird, als ob kein Gewebe verwendet würde.

Das Gewebe kann auch während der Herstellung der Faserplatte auf deren Oberfläche gelegt werden. Einer der Arbeitsgänge bei der Herstellung dieses Fabrikates besteht darin, die kontinuierliche Platte gur Erleichterung der Beförderung, des Versandes und der Weiterverarbeitung vorzuverdichten* Dieses wird dadurch bewerkstelligt, daß die kontinuierliche Platte

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zwischen zwei Walzen hindurchgeführt wird, die übereinander mit vorgegebenem Abstand angeordnet sind, Während die konti- ' nuierliche Holzfaserplatte zwischen die Walzen eingeführt" wird, wird kontinuierlich ein Gewebe auf die Platte gelegt und durch die Walzen in diese eingedrückt. Danach kann die verpreßbare Holzfaserplatte, wie oben erwähnt, au::' rjede gewü,; te Form und Umriß gebracht werden, wobei sich das Gewebe mit dem fertigen Artikel verbindet. Es ist zu bemerken, daß das Gewebe bei diesem Arbeitsgang unbearbeitet oder mit einem Harz bearbeitet sein kann.

Das obige Verfahren kann weiterhin abgeändert werden, wenn man flaohe, dekorative Tafeln herzustellen wünscht. Dies wird dadurch erreicht, daß man die anfängliche Dampfbehandlung der Holzfaserplatte wegläßt. Die flachen Tafeln w,er«len dadurch gebildet, daß man eine Platte von vorbestimmter Größe zwischen zwei beheizte Pressenplatten o.a. legt, das verstärkende Gewebe in der gewünschten Farbe, unbehandelt oder mit einem Harzklebstoff behandelt, auf die Platte legt und dann die Platte μηά das verstärkende Gewebe einer Temperatur von bis 204⁰C (25O-4OO°F). ,während 1 bis 20 Minuten, sowie einem Druck von 3,5 bis 70 kg/cm² (50-1000 psi), aussetzt, damit das Harzbindersystem ausgehärtet wird. Durch dieses Verfahren entsteht ein steifes Fertigteil von schwacher oder mittlerer Dichte, bei dem das verstärkende Gewebe in die Tafelober-i fläche eingebettet ist.

Bei dem oben angeführten Verfahren benutzt man einen gewöhnlichen Preßzyklus. Bei diesem Arbeitsablauf braucht man keine zusätzliche Zeit darauf z.u· verwenden, das Gewebe auf die fertiggeformte Holzfaserplatte in einer, getrennten Arbeits-

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aufzutragen, wie das früher getan worden ist. ■ ·. .

Das im Vorangehenden beschriebene Verfahren wird an den folgenden Beispielen weiter -dargestellt:

BEISPIEL I ........

Eine'Tafel aus einer verpreßbaren Holzfaserplatte mit einer vorgegebenen Größe wurde zuerst ausgesucht. Dann wurde grobe Leinwand mit einem Gewicht von 339 g/m (10 oz. pro sq.yd.) auf eine'r "Seite mit einer wäßrigen Alkohollösung von Kqnsanto's MF-300-Melamin-H8rz besprüht. Dann ließ man das . ll.-u'v*. .-in ilpr l'iU/ft iro.-lvUiiu» IVi ο νf-,t'\vt>nd«»<·< > XbWi'uwxxf.a War 339 g feste Teile pro m (10 oz. pro sq*yd.). Dann wurde das grobe Leinen auf dieselbe Größe wie die für dieses Beispiel verwendete Faserplatte zugeschnitten. Die Faserplatte wurde dann 10 Minuten lang mit Dampf behandelt und das .'grobe Leinen mit der Harzseite zur Faserplattenoberfläche auf die Oberfläche gelegt. Die Faserplatte wurde mit dem- Leinen bei 149⁰C

O') und 42 lcg/cm" (600 psi) und bei einer gesamten PreS-zeit von 45 Sekunden geformt. Der hohe Harzgehalt erlaubte ein Du5ßhschlagsiL..Jles· BarzeB auf die i^

BEISPIEL II . '» ' · ' ,

Eine ausreichend verpreßbare Holzfaserplatte kann mit dem-Verfahren nach Beispiel I erstellt werden, indem man jedoch den Arbeitsgang des Besprühens der Leinwand mit Harz unterläßt. Auf diese Weise wird das Leinen einfach in die Faserplatte ' eingedrückt, da der Dampfdruck die Holzfasern ja weich macht und den Harzbinder in der Holzfaserplatte aktiviert.

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BEISPIEL III ' \

Bin Gepäekstückdeckel mit Gewebe oberfläche wurde hergestellt,* j indem man zuerst eine. Faserplatte von geeigneter GröiSe aussucht." Bin Papiergewebe mit 39 Fäden'^;pro Meter \*\0 Fäden pro inch) ί

wurde mit 2^39 g/m (2 g/sq..yd.) eines geeigneten Haraes besprüht und dann getrocknet. Das Gewebe-.wurde auf die ö-röf?..,· ;

der Faserplatte zugeschnitten.und auf die Plattenoberfläciie _{ mit der Harzseite zur Platte aufgelegt. Faserplatte· und Gewebe wurden während 45 Sekunden bei 171⁰C (340⁰F) und 35 kg/ca² (500 psi) in der Gepäckteilform zusammengedämpft, verformt und ausgehärtet-

Es ist zu bemerken, daß mit diesem Verfahren eine te-xtilbewehrte Oberfläche hergestellt werden kann und daß die Auswahl von I?arbe und Gewebeart der Oberfläche,auf die das Gewebe aufgepreßt wird, einen dekorativen Anblick verleiht. Die verwendeten Gewebe müssen eine gewisse Gewebelockerheit aufweisen. Das Gewicht der für die vorliegende Erfindungbenutz-

2 ten Leinwand soll in der Größenordnung von 238-408 g/m

2 ' (7-12 OST. pro sq,.yd) sein, vorzugsweise ca. 356 g/m (10-1 /2 oz. pro sq.»yd.). Ein Papiergewebe sollte zwischen 35 und 55 Fäden pro· Meter (8-14-Fäden/ineh) und ein Gewicht von 10,75 bis 12,9 g/dm (10-12 g/sq.ft.) haben« Es ist zu bemerken, • daß ein Papiergewebe mit mehr als 71. bis 79 Fäden/m (18-20 Fäden/inch) schwierig zu behandeln iat und daß exzessiv hohe Drücke benötigt werden, um die breite Fadenoberfläche in die Oberfläohe der verpreßbaren Teile zu drücken. Drücke von dieser Stärke verdichten die Tafeln übermäßig _t und die Verbindung' von hoher ladenkonzentration und dem Gebrauch von Harz kann .

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zähe Häute an der Oberfläche ergeben und ein Blasenproblem aufwerfen.

Auf der Zeichnung wird ein .im" allgemeinen mit 1 bezifferter· Gepäckstückdeckel dargestellt. Der Deckel 1 besteht aus einer

flachen Safe! 2 und ist, wie oben angegeben, aus Holzfasern und einem Binder zusammengesetzt.

Ein Gewebe 3 wird auf die Innenseite des Deckels 1 nach dem "oben beschriebenen Verfahren aufgepreßt. Dieses Material steigert beträchtlich die Widerstandsfähigkeit des Deckels 1 und verbessert seine Verformbarkeit- · ·

Durch die vorliegende Erfindung kann mit geringen Kosten eins besondere Oberfläcis in einem, einzigen Preßvorgang erhalten werden^ ohne die Preßzeit für die verpreßbare Holzfaserplatte zu erhöhen.

Zwei wichtige Vorteile werden durch den Gebrauch von Geweben" auf· Plattenoberflächen dieser Art erreicht. · -

Erstens hilft das Gewebe, die Paserplatte während der Arbeitsgänge des PreßVerfahrens zu halten, und verbessert . -.somit die Verformbarkeit der Faserplatte.

Zweitens erhöht "das in die Oberfläche des Teiles eingepreßte Gewebe die Widerstandsfähigkeit des· Teiles und erleichtert tiefes und steiles Ausziehen, wie es an den Seiten eines Gepäckstückdeckels auftritt. Das ist besonders bei den Gepäeks"tückdeekeln bemerkenswert,, bei denen man mit dem normalen Beech-Schlagversuchgerät an Faserplattendeckeln mit Gewebeoberfläche eine um 50 i» erhöhiie Schlagzähigkeit gegenüber einfachen Faserplattendeckeln gemessen hat.

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auch verschiedene spezifische Beispiele! der f v/eisen .Anwendung dor obigen Erfindung beeehrieban wurden u, · ist es doch offensichtlich,? da3 viele Vertausohunge» und Abänderungen an dieaes Vorfahren vorgenommen werden lcönnjii, ohne &en Rahaen der Erfindung au verlassen. Daher sind die

.,aitierten Beispiele und die im Vorangehenden aufgeführten Verfahren selbstverständlich sur Beschrei"bung angegeben word sie

^v und nicht dazu bestiicmt, den Nahmen der Erfindung zu "begrenzen.

Sämtliche au3 der Beschreibung entnehmbaren Merkmale können .>. auch, in beliebigen Kombinationen erfindungsvie sent lieh. sein.

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Claims

Patentansprüche

1.) Verfahren zur Herstellung verstärkter, verpreßbarer Holzfaserplatten, die von einem Harzbindesystem und Holzfaser gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserplatten eine bestimmte Zeit lang mit Dampf bearbeitet werden, damit das Bindersystem aktiviert und die Holzfaser erweicht wird, daß ein Verstärkungsgewebe auf die dampfbehandelte Paserplatte aufgelegt wird,und daß dann das Gewebe bei einem bestimmten Druck und einer bestimmten temperatur während einer bestimmten Zeit in die Faserplatte eingedrückt wird.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Dampfbehandlung 5-60 Sekunden dauert.

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(ArU^ ^f'<- TW?.! Sofa3das Kneferunqnas. v.4.9.1%7>,

Bantrkonton:

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3·) Verfahren nach &*η Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sindrücken des Gewebes in die Platte bei einer temperatur 65,5-191⁰O (150-3?5°F) und einen Druck von 14«?0 kg/cm² (200-1000 psi) erfolgt.

4«) Verfahren naoh &%a. Ansprüchen 1 bis 3» dadurch g e -kennzeichnet , daß daa Eindrücken des Gewebes während 15-180 Sekunden erfolgt.

5·) Verfahren naoh wenigstens einem ä.%v vorangehenden Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet , daß da« verstärkende Gewebe vor dem Eindrücken mit einer wäßrigen Har*lö«ung besprüht und dieaβ getrocknet wird.

6.) Verfahren wenigsten« nach Anspruch 1, dadurch g e -kenne eichnet , da£ das Gewebe aus grober Leinwand besteht·

7·) Verfahren wenigsten· naoh Anspruch 1, dadurch g e -kenn« «lohnet , daß das Gewebe aus Papiergewebe besteht·

8·) Verfahren wenigstens nach Anspruch 1 sur Herstellung von dekorativen, verstärkten Holzfasertafelteilen, bestehend aus «ine« Harmbiadertyite» und aus Holzfaser, dadurch

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g s k ι aaz β i ο tie t _% daß sin Verstärkungsgewebe Tea ©iner ausgewählten Farbe auf eine Holzfaserplatte gelegt wird und daß man di© Hoisfaserplatt© und das Gewebe •ine? fem^eratur v©n 121-204⁰G (25CMs-OO⁰I) und einem Bru©k VQn 3*5-7" kg/os*⁵ (5CM 00 psi) während 1-20 Minuten aussetst. ·

9.) ¥@rfsiiren aaok Anspruch 8, daduröh g © k e η η -=■ · % φ i ο h η @ t , d®B das Yerstärkungsgewebe mit_t Harz vor behandelt

10.) ferstärkt®, verpreßbar® Holzfaeerplatte» dadurch g e · kennzeichnet , daß sie einen entfaserten, durch ein Harsbind© syst ©la gebundenen Holzzellatof f und ein gewebe artiges Vefetärkungsmaterial aufweist, das in ihre Oberfläche eingepreßt ist,

11.) Holzfaserplatte nach Anspruch 10, dadurch g e kennzeichnet , daß das Verstärkungsgewebe mit Harz vorbehandelt iat.

12.) Holzfaserplatte nach Anspruch 10, dadurch g e kann*« lehnet, daß das Gewebe aus grobem Leinen besteht«

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13·) Holzfaaerplatte nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe aus einem Papier* gewebe besteht.

14.) Holzfaserplatte nach wenigstens den Ansprüchen 10 und

12, dadurch gekennzeichnet , daß das Leinen ein Gewicht in der Größenordnung von 238-408 g/m (7-12oz-pro sq. yd.) aufweist.

15.) Holzfaserplatte nach wenigstens den Ansprüchen 10 und

13, dadurch gekennzeichnet , daß das Papiergewebe 35-55 Fäden pro Meter (8-14 Fäden pro inch) und ein Gewicht von 10,75-12,9 g/cm² (10-12 g/sg..ft.) aufweist.

16.) Verfahren nach den Ansprüchen 1-4 und gegebenenfalls 5, bei dem die verpreßbare Holzfaserplatte durch kontinuierliches Verfilzen harzbehandelter Holzfasern zu einer dicken Platte geringer Dichte und anschließendes kontinuierliches Vorverdichten mittels Durchführen der Platte durch ein Hollenpaar hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe kontinuierlich auf die verfilzte Platte vor dem Vorverdichten aufgelegt wird.

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