DE2624701A1

DE2624701A1 - Zusammengesetzte papier-hartfaserplatte und verfahren zur herstellung derselben

Info

Publication number: DE2624701A1
Application number: DE19762624701
Authority: DE
Inventors: Donald Baxter Gibson; Charles Felix Story
Original assignee: Champion International Corp
Current assignee: Champion International Corp
Priority date: 1975-06-05
Filing date: 1976-06-02
Publication date: 1977-01-20
Also published as: FR2313208A1; SE7606265L; CA1069034A; NO761775L; US4053339A; SE416908B; JPS51148780A

Description

PATENTANWÄLTE

K. SIEBERT G. GRÄTTINGER

Dipl.-Ing. Dipl.-Ing., Dipl.-Wirtsdi.-lng.

813 Starnberg bei München Postfach 1649, Almeldaweg 12 Telefon (08151) 1 27 30 U. 4115 Telegr.-Adr.: STARPAT Starnberg

den

Anwaltsakte

262A701

6693/4

Champion International Corporation No. 1, Landmark Square, Stamford, Connecticut

Zusammengesetzte Papier- Hartfaserplatte und Verfahren zur Herstellung derselben

Die Erfindung bezieht sich auf eine zusammengesetzte Span-, Faser-,Hartfaserplatte oder aus Teilchen bestehende Platte aus Holz oder anderen lignozellulosen Materialien.

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Obwohl die Erfindung bei Span- und Faserplatten oder aus Teilchen zusammengesetzten Platten anwendbar ist, wird der Einfachheit halber nachfolgend die Herstellung von Hartfaserplatten besonders beschrieben. Die Erfindung ist jedoch auch für die Herstellung anderer Plattenarten anwendbar.

Es sind verschiedene Verfahren zur Herstellung von Faserprodukten bekannt, bei denen Holz oder andere Produkte aus Lignozellulose zu Spänen verarbeitet werden und aus diesen Spänen eine einheitliche Matte gebildet wird, wobei die Matte unter Wärme und Druck zu einer festen Platte verarbeitet wird. Zwei dieser Verfahren sind das Naßverfahren und das Trockenverfahren.

Im Naßverfahren wird aus einem wässrigen Brei aus Holzfasern eine breiige Matte aufbereitet und in ähnlicher Weise wie bei konventionellen Papierherstellverfahren zu einer dicken Tafel geformt und zu einer Faserplatte verpreßt. Im Trockenverfahren wird kein wässriger Brei verwendet sondern die Fasern haben einen Feuchtigkeits gehalt von ungefähr 5 % bis 100 % basierend auf dem Trockengewicht der Faser. Der Terminus "Trockenverfahren" oder "trockengeformt" zeigt üblicherweise an, daß die Fasern eher in einem "gasartigen" als einem flüssigen Strom zu einem Filter gefördert und zu einer Matte geformt werden, die unter Wärme und Druck in eine Hartfaserplatte verarbeitet wird. Anstelle eines oder in Verbindung mit einem gasartigen Strom können Teilchen oder Späne jedoch auch im Trockenverfahren zum Verfilzen oder Formen mechanisch befördert werden. Bei der Herstellung

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von Hartfaserplatten gemäß dem Trockenverfahren unter Verwendung von Phenolharzen oder modifizierten Phenolharzen wird die Aushärtung des Harzes und die Verfestigung der Platten durch Pressung zwischen auf 205° C oder darüber erwärmten Pressentischen durchgeführt. Obwohl das Verfahren als "trocken" bezeichnet wird, ist für eine gute Verfestigung ein Feuchtigkeitsgehalt erforderlich, der im allgemeinen wenigstens im Bereich von 5 bis 8 % liegt. Es hat sich herausgestellt, daß bei Platten, insbesondere bei Platten mit einer Dicke größer als 6,3 mm, bei denen nur Phenolharz verwendet wird, die Oberflächen der ausgehärteten Platten weich sind, einen geringen Verschleißwiderstand aufweisen, absorptiv für Farbe oder Klebematerial sind sowie die Neigung besitzen, zwischen den Preßtischen haften zu bleiben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile des bekannten Standes der Technik zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Schaffung einer zusammengesetzten Platte gelöst, welche durch eine aus Holzsplittern , Teilchen, Fasern oder zerfaserten und gefeinten Holzspänen zusammengesetzte Basismatte mit einem Gemisch aus Phenolharz und einem einen höheren Siedepunkt als Wasser aufweisenden mehrwertigen Alkohol oder Ester sowie durch einen fest an einer Seite der Basismatte haftenden und Bestandteil der Basismatte bildenden Bogen aus trockenem Papier gekennzeichnet ist.

Die Anmelderin hat erkannt, daß die weichen Oberflächen der ausgehärteten Matte aus einem Feuchtigkeitsverlust der Mattenoberfläche vor Verbindung der Fasern durch

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den Harzfluß herrührt. Die Zugabe und Beibehaltung des Feuchtigkeitsgehalts in der Matte steigert jedoch die Neigung der Platte während des Preßvorganges an den Preßplatten zu haften, obwohl dadurch die Platte eine harte Oberfläche bekommt.

Bei Verwendung des Phenolharzes und des mehrwertigen Alkohols oder Esters wird nicht nur eine gute Bindung zwischen Papierdeckschicht und Platte gewährleistet, sondern kann die ausgehärtete Platte leicht von den Preßplatten abgenommen werden. Da das Kunstharz das Papier auch imprägniert, wird eine zusammengesetzte Papier- Hartfaserplatte mit ausgezeichneter Witterungsbeständigkeit erzielt. Weiter weisen die erfindungsgemäßen mit Papier bezogenen Platten als Fertigprodukte ausgezeichnete Eigenschaften auf. Sie besitzen einen guten Färb- sowie Verschleißwiderstand und sind leicht und sauber zu schneiden.

Der mehrwertige Alkohol, insbesondere bevorzugt Äthylenglykol, verflüchtigt sich während der Erwärmung nicht sofort von der Plattenoberfläche. Die Verwendung von Glycol in Verbindung mit Phenolharz oder ähnlichem. Harz zur Bindung der Papierschicht auf die Hartfaserplatte während des Preßvorganges bewirkt die ausgezeichneten Ergebnisse der Erfindung. Zwei mehrwertige Verbindungen, die dem Erfordernis eines höheren Siedepunkts als Wasser Rechnung tragen sind das erwähnte Äthylenglycol und Glyzerin. Die Ester dieser Verbindungen besitzen intermediäre Siedepunktbereiche und haben ein oder zwei Hydroxy-Radikale und können für Materialien (wie aus Teilchen zusammengesetzte Platte oder Faserplatte) verwendet werden, die bei geringeren Temperaturen

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ausgehärtet werden.

Die erfindungsgemäß zusammengesetzten Platten sind stabiler und können bemalt werden. Die Entfernung von der Presse ist ohne Anhaften an den Preßplatten möglich.

Die Masse der zerfaserten Holzspäne wird durch Hemizellulose, Lignin und andere natürliche Bindeelemente des Holzes miteinander verbunden. Nach Wunsch können auch zusätzliche Zutaten zugegeben werden, wie beispielsweise Kleister, Wachse und andere Bindematerialien.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung an Hand von Figuren beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht der in einer Presse

vor dem Aushärtvorgang angeordneten zusammengesetzten Papier-Hartfaserplatte,

Fig. 2 eine Seitenansicht der fertigen zusammengesetzten Papier-Hartfaserplatte,

Fig. 3 eine Draufsicht der fertigen zusammengesetzten Papier-Hartfaserplatte mit einer geprägten Oberfläche,

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Probe der Papier-Hartfaserplatte.

In Fig. 1 ist eine Plattenpresse mit einem unteren Plattentisch 10 und einem oberen Plattentisch 11 dargestellt. Eine Matte 12 wird aus einem Gemisch von zerfaserten Holzspänen und einem Bindemittel geformt und wird mit einer Glykο!-Kunstharzlösung beschichtet.

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Die Benetzung der Matte mit der Lösung kann durch eine Sprüh- oder der sogenannten "curtain"-Beschichtung ausgeführt werden. Als nächstes wird ein Bogen trockenes Papier 13, wie beispielsweise absorbierendes Zeitungsdruckpapier, auf die Matte 12 gelegt. Ein leichtes Pressen des Papiers 13 auf die genäßte Oberfläche der Matte 12 beim Auflegen gentigt, damit es auf seinem Platz bleibt, wenn die Matte befördert oder auf die Plattenpresse gegeben wird. Die Zusammensetzung der Glykol, Kunstharzlösung kann prozentmäßig in einem großen Bereich variiert werden, wobei eine Zusammensetzung von ungefähr 25 % ÄthylengIykol, ungefähr 12,5 % Phenolharz und Wasser (Volumenprozentsatz) befriedigende Ergebnisse zeigt. Bei Ausübung des Verfahrens ist das Papier 13 nicht vorgenäßt. Um ein genügend tiefes Eindringen des Näßmittels zu erzielen und damit die Bildung einer leicht abschälenden Oberflächenschicht aus Fasern zu verhindern, ist es notwendig, die Matte 12 gleichmäßig zu beschichten und die übertragung des Beschichtungsmittels von der Matte zur Papierschicht 13 zu haben. Wie oben angegeben, kann das Benäßen der Matte durch Sprüh- oder sogenannte "curtain"-Beschichtung ausgeführt werden.

Der oben beschriebene zusammengesetzte Aufbau der benäßten Matte 12 und der trockenen Papierdeckschicht 13 wird dann unter Hitzeeinwirkung und Aufbringen von Druck über die Preßtische 1O und 11 ausgehärtet, wobei dadurch die zusammengesetzte Papier-Hartfaserplatte, wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, hergestellt wird. Die Preßtische 10 und 11 werden für eine Aushärtezeit von 2 Minuten oder länger, die von der Dicke der zusammengesetzten Hartfaserplatte und der Dicke der Preßplatten 10 und 11 abhängt, auf ungefähr 205° C erwärmt. Wohingegen

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Hartfaser im allgemeinen bei Temperaturen, die 205° C übersdireiten, verarbeitet wird, werden Span-, Faser-, oder aus kleinen Teilchen zusammengesetzte Platten bei Temperaturen zwischen 150° C und 205° C verarbeitet. Wenn als Ergebnis somit eine Matte 12 aus einer aus kleinen Teilchen zusammengesetzten Platte, einer Faserspan- oder Waferplatte gefertigt werden soll, wird die Temperatur der Plattentische auf einen Bereich von 150° C bis 205° C eingestellt.

Durch Hinzufügung von Prageabschnitten auf den oberen Plattentisch 11 ist eine Prägung der Oberfläche der zusammengesetzten Platte möglich. Diese Oberflächen 15 (Fig. 2 und 3) können die Form einer simulierten Holzfaserung oder irgendein anderes Muster aufweisen, je nach Verwendung der Platte.

Die Verwendung eines niederpolymeren Äthylenglykols oder eines mehrwertigen Alkohols oder Esters ist deshalb wichtig, da diese Substanzen sich sofort mit Wasser vermischen und einen höheren Siedepunkt als Wasser haben. Somit können sie während des Aufheizens nicht sofort von der Oberfläche abgehen und man erhält bei der Verwendung von Alkohol oder Ester in Verbindung mit Phenolharz oder ähnlichem Harz zur Verbindung der Papierdeckschicht 13 auf die Hartfaserplatte während des Preßvorganges eine überlegene Platte. Äthylenglykol mit einem Siedepunkt von 197,2 C zählt zu den mehrwertigen Verbindungen und gehört zur Familie der mehrwertigen Alkohole, welche im vorliegenden Verfahren verwendet werden können. Während der Aushärtung wirkt das üthylenglykol als milder Plastifikator, so daß eine feste Oberfläche hergestellt wird, die in ihrer Textur stark und fest aber nicht spröde ist. Das Äthylenglykol hält zudem die Feuchtigkeit

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in der Nähe der. Plattenoberfläche, um die Fasern zus aminen zukleb en.

Fig. 4 zeigt eine Draufsicht eines Musters einer erfindungsgemäß hergestellten zusammengesetzten Papier-Hartfaserplatte. IM die Veränderung hinsichtlich des Widerstands gegen Abrieb und Verschleiß zu erhalten, wurde ein Vergleichstest durchgeführt zwischen:

(1) Einer"Kontroll"-Platte, die nach einem konventionellen Verfahren hergestellt wurde und keinen trockenen Papierbelag aufweist, sowie

(2) einer"Belag"-Platte, welche nach der erfindungsgemäßen Lehre hergestellt wurde. Als Gerät wurde ein Taber-Abschabgerät mit Stahlgußrädern und Gewichten mit 1000 g bei 1000 Zyklen verwendet. In der nachfolgenden Tabelle ist der gemessene Gewichtsverlust sowie Dickenverlust der Kontroll- und Belagplatten aufgeführt, die während des Tests gemessen wurden:

Gattung Gewichtsverlust

(1) "Kontroll"-Platte 0,7015 g 0,3302 mm

(2)^11MBelag"-Platte O,O763 g 0,03556 mm

Aus der obigen Tabelle ergibt sich eine Verbesserung des Widerstands gegen Abrieb oder Verschleiß um etwa 1000% bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer zusammengesetzten Belagplatte. Zusätzlich wurde ein visueller Abschältest durchgeführt, bei welchem ein druckempfindliches Band gegen die Oberfläche gepreßt und dann abgezogen wurde. Der abgezogene Faserbetrag wurde festgestellt. Dabei hat sich gezeigt/,

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daß das Band der konventionellen Platte fast vollständig mit von der Oberfläche abgezogenem Material bedeckt war, wohingegen bei den Belag-Platten keine Faser abgezogen wurde.

Bei einem weiteren Test zur Bestimmung der Oberflächenfestigkeit der jeweiligen Platten wurde ein Test für die innere Bindung durchgeführt, bei dem senkrecht auf die Flächen der Platten Zugbelastungen aufgebracht wurden. Dabei wurde beobachtet, daß alle Bruchstellen sich in der Nähe der Plattenflächen befanden, wohingegen alle Bruchstellen in der Belag-Platte sich im Kern oder in der Nähe der Plattenitiitte befanden. Letzteres ist natürlich wünschenswerter.

Obwohl die Beschreibung in erster Linie Bezug auf die Herstellung einer zusammengesetzten Papier-Hartfaserplatte nimmt, kann das erfindungsgemäße Verfahren auch bei der Herstellung neuer und verbesserter Span-, Faser-, Wafer- oder aus kleinen Teilchen zusammengesetzten Platten verwendet werden. Letztere werden bei Temperaturen in einem Bereich von 150° C bis 205° C normalerweise verarbeitet, wobei das erfindungsgemäße Verfahren auf diesen Temperaturbereich eingestellt werden kann.

Aus dem obigen ergibt sich, daß ein neues Verfahren sowie eine neue und verbesserte aus kleinen Teilchen zusammengesetzte Platte mit Papierbelag und insbesondere eine zusammengesetzte Papier-Hartfaserplatte erfunden wurde, wobei die Platte im Endzustand ausgezeichnete Eigenschaften, eine gute Farbenhaftung, Widerstand gegen Abrieb und ein sauberes Schnittverhalten aufweist.

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Die Plattenoberfläche weist ferner keine Klebestellen auf, wodurch ein Schmirgeln der Platten vor Aufbringung einer Endbeschichtung nicht notwendig ist.

- Patentansprüche -

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Claims

f 1.y Zusammengesetzte Span-, Faser- und Hartfaserplatte oder aus Teilchen bestehende Holzplatte, gekennzeichnet durch eine aus Holzsplittern, Teilchen, Fasern oder zerfaserten und gefeinten Holzspänen zusammengesetzte Basismatte (12) mit einem Gemisch aus Phenolharz und einem einen höheren Siedepunkt als Wasser aufweisenden mehrwertigen Alkohol oder Ester sowie durch einen fest an einer Seite der Basismatte (12) haftenden und Bestandteil der Basismatte bildenden trockenen Papierbogen (13).
2. Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Alkohol im Geraisch Äthylenglykol ist.
3. Platte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Papierbogen (13) durch Härtung des Harzes mit der zusammengesetzten Matte verklebt wird.
4. Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Holzspäne vor Aushärtung mit einem Phenolharz vermischt werden.
5. Verfahren zur Herstellung einer zusammengesetzten Papier-Span-, Faser-, Hartfaser- oder aus Teilchen zusammengesetzten Platte , gekennzeichnet durch Bildung einer Matte aus Holzsplittern, Fasern, Teilchen oder zerfaserten Holzspänen, Benässen der Matte mit einem Phenolharz und einem einen höheren Siedepunkt als Wasser aufweisenden mehrwertigen Alkohol oder Ester, Auflegen eines trockenen Papierbogens über die benäßte Matte sowie durch Heißpressen

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der aus trockenem Papier und benäßter Matte bestehenden Zusammensetzung zur Aushärtung.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Benässen der Matte durch Besprühung durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Holzspäne aufweisende Zusammensetzung bei einer Temperatur über 205° C ausgehärtet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Splitter, Fasern oder Teilchen aufweisende Zusammensetzung bei einer Temperatur in einem Bereich von 150 C bis 205° C ausgehärtet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Heißpressung dann erfolgt, wenn das Hare und der mehrwertige Alkohol oder Ester als wässrige Lösung die Matte durchdrungen haben und vor Feuchtigkeitsverlust der am Papierbogen angrenzenden Mattenfläche.

Starnberg, den 14, Mai 1976/iO/62d

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