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Verfahren zum Herstellen von Preßwerkstoff-Formteilen ==========================================
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Preßwerkstoff-Formteilen,
bei dem mit Bindemittel - vorzugsweise mit Äminoplasten, deren Homologene sowie
iischharzen - benetzte, in Schnitzel-, Saser- oder Körnerform vorliegende, vorwiegend
lignozellulosehaltige Rohstoffe -insbesondere Holzspäne, Sägespäne, Holzmehl, Korkschrots
zerkleinerte Flachsschäben, Bagasse, Kokosfasern und andere lignozellulosehaltige
Stoffe - mit einer ein- oder beidseitigen Decklage aus gleichen oder ähnlichen zerkleinerten
xaterialien, aus Papier, Gewebe, Furnieren oder Folien anderer Stoffe warm bis zur
Verfestigung des Bindemittels in einem Arbeitsgang verpreßt werden.
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Aus derartigen Rohstoffen bestehende Formteile werden im allgemeinen
auf Pressen hergestellt, deren beheizte Preßstempel bereits die Negativform des
herzustellenden Gegenstandes aufweisen. Beim Verpressen wird das auf die Rohstoffteilchen
aufgebrachte Bindemittel flüssig, so daß es wie ein Schmiermittel zwischen den einzelnen
Rohstoffpartikeln wirkt. Dadurch können sämtliche, auch verhältnismäßig feine Hohlräume
von dem material vollkommen ausgefüllt werden, so daß sich ein getreues Abbild
der
Preßform ergibt. Voraussetzung ist allerdings die gute "Schmierungn durch d ie Bindemittel,
mithin also auch ein verhältnismäßig hoher Bindemittelanteil.
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Durch die Verwendung beheizter Formen und dem Zwang zu einem hohen
Bindemittelanteil werde derartige Formteile allerdings sehr teuer. Es werden daher
in aller Regel nur verhältnismäßig kleine Formteile nach diesem Verfahren hergestellt,
die es gestatten, das Investitionsrisiko zu überblicken und die auch technisch ohne
Schwierigaeiten, d.h. ohne zu hohe Ausschußquote, herstellbar sind. Größere Gegenstände,
wie beispielsweise strukturierte Platten, sind auf diese Art und Weise wirtschaftlich
vertretbar nicht herzustellen.
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Wird eine glatte, gegebenenfalls hochglanzpolierte oder satinierte
Oberfläche gewüiischt, so wird die Oberfläche des Preßkuchens mit Beschichtungspapieren,
die im allgemeinen mit einer gewünschten Musterung bedruckt sind, bedeckt und der
Preßkuchen unter Zuhilfenahme von Preßblechen (Overlays> verpreßt. Eine ausgezeichnete
Oberflächengüte ergibt sich auch, indem auf die Beschichtungspapiere noch Kunstharz
aufgetragen wird, das sich beim Preßvorgang ebenfalls verflüssigt und eine oberflächige,
sehr haltbare Deckschicht ergibt.
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Die Herstellung solcher ebener, nicht strukturierter Platten stößt
kaum auf wesentliche Schwierigkeiten.
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Hingegen gelingt es nicht, großflächige Platten in befriedigender
Weise mit einer Struktur, also mit deutlichen Vertiefungen, zu versehen, da entweder
die Formen von dem material nicht vollkommen ausgefüllt werden oder sich die gewünschte
Oberflächengüte durch Zerreißen der
Beschichtungspapiere oder bereits
durch unterschiedliche Verteilung des aufgebrachten Kunsthares, hervorgerufen durch
die unterschiedliche Dicke des Preßwerkstoffes, nicht erzielen läßt. san ist daher
gezwungen, derartige Platten in zwei Arbeitsgängen herzustellen. im ersten Arbeitsgang
werden ebene, sehr dichte Platten nach an sich bekannten Verfahren hergestellt,
auf die sodann starke, mit der entsprechenden Struktur zu versehende Oberflächenmaterialien,
im allgemeinen Papierbahnen aufgeleimt werden. Diese Oberflächenmaterialien werden
hergestellt unter Verwendung mehrerer Lagen harzbeschichtet er papiere mit verhältnismäßig
hohem Harzanteil, wobei das flüssige Harz wiederum die Bewegungen der einzelnen
Papierbahnen zueinander und damit das Ausfüllen der Preßformen ermöglicht. Sicht
nur der notwendige hohe Harzanteil bei den Papierbahnen, sondern auch der Zwang
zur nachträglichen Verleimung, wie auch der hierbei entstehende Ausschuß lassen
dieses Verfahren jedoch sehr unwirtschaftlich erscheinen.
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Um diesen nachteilen zu entgehen, wurde auch bereits vorgeschlagen,
den Preßkuchen zur Herstellung von strukturierten Platten so aufzuschütten, daß
auf eine gröbere naittellage eine Zwischenlage aus feinzerkleinertem material folgt,
deren Höhe mindestens der Tiefe der Strukturierung entspricht, und daß erst auf
diese Lage das Deschichtungspapier aufzubringen ist. Hierbei soll der Bindemittelgehalt
der Zwischenschicht 10 bis 15 ß betragen und es sollen die so hergestellten Formteile
unter Preßdruck rückgetuhlt werden.
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Der Gedanke dieses dem stande der Technik zuzuzählenden Vorschlags
ist der, daß die verhältnismäßig weiche Zwischenschicht das Einbetten des abschließenden
Besohichtungspapieres
in die Negativform der Presse erlaubt, daß
dadurch die Preßstempel-Vertiefungen vollkommen ausgefüllt werden und daß dadurch
auch nicht das Beschichtungspapier zerreißt. Tatsächlich ergeben sich bei Anwendung
dieses Verfahrens auch hinsichtlich ihrer Oberflächengüte wesentlich verbesserte
Formteile, Jedoch entspricht die Oberflächengüte immer noch nicht den an derartige
Formkörper zu stellenden Anforderungen.
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Außerdem ist der Ausschuß bei der Anwendung dieses Verfahrens immer
noch sehr hoch, da ja bereits einige Fehlstellen in großen Platten genügen, um deren
Verwendung auszuschließen. Als 'tSehlstellen" müssen insbesondere Fehler der äußersten
Harzbeschichtung sowie Reißen des Beschichtungspapieres oder Durchstoßen des Papieres
durch darunterliegende Rohstoffteilchen festgestellt werden.
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Da der Bedarf an derartigen großflächigen strukturierten Formteilen
stetig ansteigt, dieser Bedarf auf wirtschaftliche Weise mit den bekannten Verfahren
jedoch nicht gedeckt werden kann, stellte sich die Au9-gabe, ein Verfahren zum Herstellen
derartiger Preßwerkstoff-Formteile anzugeben, das es gestattet, auch größere strukturierte
Formteile herzustellen, deren Oberflåche nicht mit Fehlstellen belastet und die
auch auf wirtschaftliche Art und Weise in einem Arbeitsgsng herzustellen sind0 In
erfindungsgemäßer Weise wird dies, ausgehend von einem Verfahren zum Herstellen
von Preßwerkstoff-Pormteilen, bei dem mit Bindemittel - vorzugsweise mit Aminoplasten,
deren Homologene sowie xischharzen - benetzte, in Schnitzel-, Faser- oder Körnerform
vorliegende, vorwiegend lignozellulosehaltige Rohstoffe - insbesondere
ilolzspäne,
sägespäne, Holzmehl, Korkschrot, zerkleinerte Flachsschäben, Bagasse, Kokosfasern
und andere lignozellulosehaltige Stoffe - mit einer ein- oder beidseitigen Decklage
aus gleichen oder ähnlichen zerkleinerten naaterialien, aus Papier, Gewebe, Furnieren
oder Folien anderer Stoffe, warm bis zur Verfestigung des Bindemittels in einem
Arbeitsgang ;verpreßt werden, dadurch erreicht, daß der aus den xateriiien aufzuschüttende
Preßkuchen zumindest über die Höhe der oberflächigen Verformung aus einem rieselfähigen
Körnungsgemisch mit einem maximalen Korndurchmesser von etwa der halben Höhe dieser
Verformung besteht, daß diese Schicht von einer aus beharzten Papier bestehenden
Barrierelage abgedeckt wird, an die sich die Decklage anschließt und daß das Bindemittel
hinsichtlich seiner Aushärtetemperatur und Aushärtezeit so ausgewählt und die Wärme
beim Verpressen so geführt wird, daß die Verfestigung beim Kern beginnt, daß sich
sodann das Körnungsgemisch, danach die Decklage und zuletzt die Barrierelage verfestigt.
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Die Erfindung geht davon aus, daß zur Herstellung einer einwandfreien
Oberfläche solcher Formkörper die Löglichkeit gegeben sein muß, die gewünschte Form
bzw.
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musterung formgetreu in das Preßmaterial einzupressen, was nur dadurch
geschehen kann, daß sich der Preßdruck auf einer festen Unterlage auswirken kann.
Bei den bisherigen Verfahren war der Preßkuchen nach seiner Durchwärmung über den
gesamten Querschnitt teigig und konnte daher nur in verhältnismäßig großflächige
Ausnehmungen mit geringer Tiefe eingepreßt werden. Hierbei war es selbstverständlich
von Vorteil, wenn unterhalb des Beschichtungspapieres eine Schicht aus feinzerkleinertem
slaterial angeordnet war, da sich diese Schicht leichter der Form anpaßte. Um die
Formen auszufüllen,
war außerdem ein hoher Preßdruck in der Größenordnung
von 50 kp/cm2 zusammen mit einer Kalt-Vorpressung notwendig. Notwendig hierzu war
auch eine verhältnismäßig hohe Feuchtigkeit, um ein gegenseitiges Verschieben der
Preßmaterial-Partikel zu ermöglichen. Diese Feuchtigkeit konnte entweder durch die
Rohstoffe in den ireßkuchen eingebracht werden oder durch die Spaltprodukte der
Bindemittel. Der dadurch bedingte hohe Dampfdruck erforderte auch in aller Regel
das Rückkühlen unter Preßdruck, waa selbstverständlich die Fertigung derartiger
Formkörper sehr stark verteuerte.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hingegen kann der Preßdruck sehr
niedrig gehalten werden, da die Presse, dadurch, daß sich zuerst eine feste htittellage
bildet, die noch teigigen Oberschichten auch mit geringem Druck formen kann. Die
sinzubringenden Rohstoffe können weiterhin verhältnismäßig trocken sein, wie es
auch nun nicht notwendig ist, einen höheren Bindemittelgehalt einzutragen, als er
unbedingt für die Verfestigung des Preßmaterials notwendig ist. Dadurch jedoch läßt
sich auch eine sehr dichte Schüttung erzielen, da die trockenen rieselfähigen Rohstoffe
sämtliche Hohlräume ausfüllen. Eine hohe Schüttdidte wird auch noch dadurch erreicht
und dadurch insbesondere die \Mårmeleitung unterstützt, daß die unterhalb der Barrierelage
angeordnete Schicht aus einem sörnungsgemisdh besteht, aus einem Gemisch also, das
einen sehr hohen Füllfaktor aufweist.
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Definitionsgemäß soll der Kern des Preßwerkstoffes in einer, der Gesamtdicke
des Preßwerkstoffes entsprechenden Dicke zuerst aushärten, danach die aus einem
Körnungsgemisch bestehende ZwischensM icht, unmittelbar darauf oder auch gleichzeitig
die Decklage und dann zuerst eine, zwischen der Decklage und dieser aus einem
Xörnungsgemisch
bestehenden Zwischenschicht angeordnete Barrierelage. Durch diesen Verfestigungsturnus
kann sich der Preßdruck der Presse tatsächlich auf die oberen Schichten des Preßkuchens
auswirken, kann also tatsächlich die gewünschte Formung herbeiführen. in bekannter
Weise wird die Formung durch die feinzerkleinerte Zwischenschicht unterstützt, Jedoch
ohne daß in dieser Zwischenschicht befindliche gröbere xaterialien die Decklage
durchstoßen könnten, da zwischen ihrund der Decklage die Barrierelage angebracht
ist. Die Barrierelage hat außerdem noch den Vorteil, daß, da sie als letzte verfestigt,
sowohl Mir die aus einem Körnungsgemisch bestehenden Teilchen der Zwischenschicht
wie auch für die Decklage seibst die möglich keit besteht, auf diesem flchmierpol5ter11
zu gleiten, daß also sowohl von der Zwischenschicht sämtliche Vertiefungen der Reliefform
ausgefüllt werden können wie auch von der Decklage, die Anpassung an diese Form
ohne Behinderung, also auch ohne die Gefahr des Zerreißens erfolgen kann.
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Tatsächlich ergeben sich unter Anwendung dieses Verfahrens auch Preßwerkstoff-Sormteile
mit einer ausgezeichneten Oberflächengüte bei einer sehr geringen Ausfallquote.
Die Ausfallquote wird auch dann nicht wesentlich erhöht, wenn in der aus einem sörnungsgemisch
bestehenden Zwischenschicht gröbere Teile enthalten sind, was sich bei der großtechnischen
Herstellung derartiger Formteile nie ganz vermeiden läßt, da die Barrierelage das
Durchstoßen der eigentlichen Decklage verhindert.
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Insbesondere bei dünnen Formteilen ist es von Vorteil, daß der Preßkuchen
über seine gesamte Dicke aus einem Körnungsgemisch besteht, daß also der'gesamte
Preßkuchen an der Ausfüllbewegung der Reliefform teilnehmen kann.
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Dadurch lassen sich unterschiedliche Dichten des verfestigten Preßwerkstoffes
una damit zu hohe innere Spannungen
weitgehendst vermeiden.
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Definitionsgemäß sollen die verschiedenen Schichten zu unterschiedlichen
Zeiten aushärten, im wesentlichen soll jedoch die Verfestigung von innen nach außen
vor sich gehen. Dies steht im Gegensatz zu dem Wärmetransport der üblichen Heißpressen,
der von dem Preßstempel ausgehend zum Kern zu erfolgt. Hierbei erwärmen sich zuerst
die Oberflächenschichten, bevor die Wärme in den Kern des Materials vordringt. Um
trotzdem ohne zu aufwendige jviittel bei der Aufbereitung des Bindemittels zu dieser
Verfestigungsstaffelung zu kommen, ist es zweckmäßig, die Wärmeleitung innerhalb
des Preßkuchens zu verbessern. Dies kann einmal durch die dichte Schüttung des Preßkuchens
geschehen, zum anderen jedoch auch dadurch, daß die Verdichtung unter dem Preßdruck
schnellstmöglich bis zur Endverdichtung gesteigert wird. Dadurch kommen die einzelnen
Rohstoffpartikel sofort in innigen Kontakt zueinander, können also auch die durch
die Preßstempel eingeleitete Wärme sofort unmittelbar weitergeben.
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Eine schlagartige Erwärmung des gesamten Preßkuchens kann auch durch
die Sinwirkung eines hochfrequenten elektrischen Feldes hervorgerufen werden, das
zum Beginn des Preßvorganges an den Preßkuchen angelegt wird.
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Zweckmäßig ist es auch, den Preßkuchen vor dem Einfahren in die Presse
mit einer unter der niedrigsten Bindemittel-Erweichungstemperatur liegenden Temperatur
vorzuwärmen, was entweder durch Anblasen mit warmer Luft, Einwirkung eines hochfrequenten
elektrischen Feldes oder auch auf einfachste Weise dadurch geschehen kann, daß zumindest
das obere, auf den Preßkuchen aufzulegende Preßblech angewärmt wird. Die Vorwärmung
des Preßkuchens läßt selbstverständlich eine schnellere Durchwärmung während des
eigentlichen Preßvorganges zu und damit auch einfacher die Einhaltung der gestaffelten
Verfestigung der verschiedenen Schichten.
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Selbst wenn nicht der gesamte Preßkuchen, sondern nur die Decklage
vorgewärmt wird, ergibt sich d er Vorteil, daß die im allgemeinen sehr spröden Decklagenmaterialien
geschmeidig werden, sich also nicht nur besser der Form anpassen, sondern auch unempfindlicher
gegen unsachgemäße Behandlung sind.
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Definitionsgemäß soll das Bindemittel der Decklage verhältnismäßig
lange im flüssigen Zustand verbleiben. Dadurch bestände die Gefahr, daß dieses Bindemittel
zum Kern zu abwandert. Dies wird jedoch durch die eine Sperre bildende Barrierelage
verhindert, die unmittelbar an die Decklage anschließt. Um jedoch auch ein Abwandern
des im allgemeinen sehr hochwertigen Oberflächenharzes in das Decklagen-Papier hinein
zu vermeiden, obwohl bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens diese Harzschicht
verhältnismäßig lange flüssig bleiht, wird nach der Erfindung vorgeschlagen, als
Decklagen-Papier ein Papier mit einem über 15 % liegenden Aschegehalt zu verwenden.
Papiere mit einem derart hohen mineralischen Bestandteil bilden eine Sperre gegeh
den Durchtritt des flüssigen Harzes. Dadurch wird nicht nur das Oberflächenharz
am Durchtritt verhindert, sondern es wird auch eine gleichmäßige Dickenverteilung
des Harzes erreicht, im Gegensatz zu dEr Verwendung gewöhnlicher Papiere, die in
unterschiedlichem Auamaße dieses Harz durchtreten lassen bzw. aufsaugen.
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Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind also sämtliche
Nachteile der bekannten Verfahren vermieden bzw. ist ein Herstellungsverfahren angegeben,
das es erlaubt, auch großflächige Preßwerkstoff-Formteile zu bilden, wobei die Formteile
eine ausgezeichnete Oberflächengüte aufweisen und auch auf wirtschaftliche Art und
Weise in einem Arbeitsvorgang herzustellen
sind. Da der Preßdruck
bei Anwendung dieses Verfahrens auch im üblichen Rahmen von 20 kp/cm2 bis 30 kpiom2
liegen kann, können auch noch Pressen in L chtbauweise Verwendung finden, wodurch
sich der lnvestitionsbedarf wesentlich verringert. Preßwerkstoff-Formteile können
nach diesem Verfahren also sehr preiswert mit ausgezeichneter Qualität hergestellt
und auch durchaus mit sehr feinen vertieften Musterungen versehen werden.