[0001] Es gibt eine Reihe von Holz- bzw.Faserwerkstoffen,deren Einsatz im Bauwesen bisher
vorwiegend auf den Innenausbau beschränkt bleiben mußte,weil ihre mengelhafte Witterungsbeständigkeit
der Außenanwendung sehr enge Grenzen setzt.Da diese,zB.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 zB.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
Grunde werden üblicherweise alle Maßnahmen,die eine Zerstörung durch strukturelle
Zusammensetzung in Grenzen zu halten versuchen,mit einem möglichst wirksamen Oberflächenschutz
gekoppelt.Auch hierfür 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 so lange 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
Umfange 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 Maße witterungs- und alterungsbeständig ist,ohne Versprödung und Rißbildung
allen Dimensionsschwankungen des Trägermaterial folgen kann,hohe Abrieb-,Verschleiß-
und Schlagfestigkeit gegenüber mechanischen Einwirkungen jeder Art aufweist und zusätzlich
durch Art oder Beimischungen des Oberflächenschutzes möglichst schwerentflammbar ist.
[0002] Die deshalb erfindungegemäß hier vorgeschlagenen witterungsbeständigen Platten oder
Formkörper aus Holzfaser- bzw.-spanwerk- stoffen gehen zunächst von der Tatsache aus,daß
sich Kautschuk als wetterbeständige,vor allem gegen Nässeeinwirkung schützenden 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 zB.für Dachfolien aus Synthesekautschuk eine schadensfreie Anwendungsdauer von
50 Jahren angesetzt werden kann. Diese hochwerigen Synthesekautschuktypen oder adäquaten
Produkte aus der Gruppe der Elastomere 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 zB.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 zB.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 anderen
Ursprunges nach dem Auf- und Ausvulkanisieren eine Schutzschicht von höchster Schlag-
und Abriebfestigkeit ergibt.
[0003] Das Entscheidende des Erfindungsgedankens liegt jedoch nicht in der Verwendung hochwitterungsbeständiger
Synthesekautschukmischungen als Außenbeschichtung,sondern 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 einsatzferigen Wand- oder Dachelementen für das Bauwesen bzw.in
einem Arbeitsgang gepreßten Behältern oder Gefäßen,die Flüssigkeiten oder feuchtes
Gut aufnehmen und transportieren können.
[0004] Das Verfahren zur erfindungsgemäßen Herstellung dieser witterungsbeständigen Platten
oder Formkörper aus Holzfaser- bzw. Holzspanwerkstoffen 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.anderen Elastomeren und geeigneten Füllstoffen
und Zusätzen.
[0005] Da sich sowohl die Bindemittelkondensation als auch die Vulkanisation vor allem unter
Druck,Temperatur (ca.175° C) und Zeit vollziehen und da weiterhin die Vulkanisationsdauer
bzw.-temperatur in Abhängigkeit von Beschleunigern,Füllstoffen und der Schichtdicke
variiert und den für das Aushärten der Bindemittel erforderlichen Werten angepaßt
werden kann,lassen sich das Auf- und Ausvulkanisieren (letzteres evtl.unter Einbeziehung
der abnehmenden Restwärme beim Auskühlen) der Deckschicht(en) einerseits und das Abbinden
der Trägersubstanzen andererseits 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 Herstellprozeß zum endgültigen
plattenförmigen Verbundwerkstoff oder Formkörper mit witterungsbeständiger Außenschicht
verarbeitet.Hierbei 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 zB.vor dem Streuen der die spätere Trägerschicht bildenden
Faser/Späne-Bindemittelmischung die vulkanisierbare Außenschicht (evtl.unter vorherigem
Aufbringen eines Trennmittels) auf der Beschickungsunterlage (zB.Blech, Metallgewebe
usw.) gebildet werden.Sie kann entweder in bereits vorgefertigter und ggf.anvulkanisierter
Bahn aufgelegt oder aber in der Reihenfolge ihres eigenen Aufbaues durch maschinelles
Streuen,Gießen,Sprühen udgl.in der erforderlichen Quantität aufgebaut werden.Nach
dem Auftragen des sogenannten Spänekuchens und evtl.erforderlichen Phasen des Vorverdichtens
folgt dann das Heißpressen und die Weiterbehandlung in der für Spanplatten üblichen
Weise.
[0006] Selbstverständlich kann dieser hier nur prinzipiell dargestellte Prozeß auch in anderer
Reihenfolge und mit anderer Anordnung, .
[0007] Anzahl und Menge der verwendeten Substanzen ablaufen,so daß zB. 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 zB.dekorativen,reflektierenden
oder anderen Effekt bewirkende Oberflächenschicht oder -struktur auf- bzw.einvulkanisiert
werden,indem zB.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.
[0008] Diese witterungsbeständige Vulkanisationsbeschichtung ist natürlich nicht nur auf
Verbundwerkstoffe mit faser- oder spanförmigen Trägermaterialien beschränkt,sie kann
zB.ebensogut für Sperrholz oder Tischlerplatten eingesetzt werden und ist prinzipiell
auf mehreren Außenflächen und dort auch nur partiell möglich.Schließlich sollen auch
alle nicht lignozellulosehaltigen organischen und anorganischen Trägermaterialien
in den erfinderischen Grundgedanken einbezogen werden,wenn sie unter Benutzung der
hier erläuterten Verfahren eine witterungsbeständige Außenbeschichtung aus vulkanisierbaren
Kautschuk-oder Elastomermodifikationen erhalten und zu Platten oder Formkörpern verarbeitet
werden sollen.
[0009] 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 erfinderische
Grundgedanke wirksam bleibt.
[0010] Mit Hilfe der folgenden Zeichnungen wird die Erfindung anhand einiger Anwendungsbeispiele
und prinzipieller Verfahrensabläufe erläutert:
Figur 1: Schnitt durch eine links einseitig,rechts doppelseitig witterungsbeständig
beschichtete Platte.Trägermaterial 1 aus einer vorwiegend lignozellulosehaltigen Faser-Späne-Bindemittelmischung
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.
Figur 2: Schnitt durch eine mit witterungsbeständiger Außenschicht 2 versehene Fassadenplatte
aus Holzfaser- bzw.Holzspan- werkstoff.Durch Abwinkelung wird auch bei Kanten und
Seitenflächen Witterungsschutz erzielt,indem die Elastizität der Außenbeschichtung
2 Scharnierfunktion 4 übernimmt.Die eingeleimte Holzleiste 5 stabilisiert gegebenenfalls
eine solche Abwinkelung.
Figur-3: Schnitt durch ein links einseitig,rechts doppelseitig mit witterungsbeständiger
Außenbeschichtung 2 versehenes Gefäß, dessen formgebende Kern- und Trägerschicht 1
aus lignozellulosehaltiger Faser-Späne-Bindemittelmischung besteht.
Figur 4: Schnitt durch ein mit Fensteröffnung versehenes,als Fertigbauelement ausgebildetes
Formteil aus der Stabilität und Form verleihenden Faser-Späne-Bindemittelmischung
als Trägersubstanz 1 und deren witterungsbeständiger Außenbeschichtung 2.
Figur 5: Prinzipdarstellung des Verfahrens zur Herstellung von witterungsbeständigen
Platten und Formkörpern gemäß vorliegender Erfindung.Auf einer Beschickungsunterlage
10 wird nach Aufsprühen eines Trennmittels 6 in granuliertem Zustand die noch unvulkanisierte
Kautschukmischung 7 und anschließend die Faser-Späne-Bindemittelmischung 8 aufgestreut,wobei
der sogenannte Spänekuchen 9 gebildet wird.Er wird anschließend in der Heißpresse
12 unter Einwirkung von Druck,Hitze und Zeit verdichtet,wobei unter gleichzeitiger
Bindemittelkondensation des Faser-Spänegemisches 1 sowie Vulkanisation der witterungsbeständigen
Außenschicht 2 die Schichten 1 und 2 mechanisch fest ineinander verankert werden und
so der fertige Verbundwerkstoff entsteht.
Figur 6: zeit eine andere der möglichen Herstellverfahren.Hier wird auf der Beschickungsunterlage
10 zuerst der Spänekuchen 9 gebildet und die spätere Außenbeschichtung 2 abschließend
als folienförmige noch unvulkanisierte Kautschukmischung 11 aufgebracht.Weiterverarbeitung
dann wie in Figur 5.
1.Witterungsbeständige Platten oder Formkörper aus Holzfaserwerkstoffen,dadurch gekennzeichnet,
daß sie aus dem die Formgebung und -stabilität bewirkenden, vorwiegend aus lignozellulosehaltigen
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 Elastomere
andererseits bestehen,welche ohne zusätzliches verbindendes Medium vorwiegend durch
gegenseitige mechanische Verankerung in den einander zugekehrten Randzonen von Trägersubstanz
und Außenbeschichtung fest miteinander verbunden sind.
2.Witterungsbeständige Platten oder Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Trägermaterial ein- oder mehrseitig ganz oder teilweise mit der witterungsbeständigen
Außenschicht versehen ist.
3.Witterungsbeständige Platten oder Formkörper nach Anspruch 1 und 2,dadurch gekennzeichnet,
daß die witterungsbeständige Außenschicht Armierungen aus organischem und/oder anorganischem
Fasermaterial enthält.
4.Witterungsbeständige Platten oder Formkörper nach Anspruch 1 bis 3,dadurch gekennzeichnet,
daß sie mit einer durch Materialzusätze und/oder durch die Formgebung des Preßwerkzeuges
bzw.seiner Beilagen bewirkten Oberflächenstruktur versehen sind.
5.Witterungsbeständige Platten oder Formkörper nach Anspruch 1 bis 4,dadurch gekennzeichnet,
daß der Witterungsschutz zusätzlicher Kanten oder Flächen durch Abwinkelung bewirkt
wird,indem die Elastizität und Biegefähigkeit der Außenschicht Scharnierfunktion übernimmt.
6.Witterungsbeständige Platten oder Formkörper nach Anspruch 1 bis 5,dadurch gekennzeichnet,
daß sie als Wand- Dach- oder andere Bau-Elemente ausgebildet und ggf.mit Öffnungen
versehen sind.
7.Witterungsbeständige Platten oder Formkörper nach Anspruch 1 bis 5,dadurch gekennzeichnet,
daß sie als Gefäße oder Behälter ausgebildet sind.
8.Verfahren zur Herstellung von witterungsbeständigen Platten oder Formkörpern nach
Anspruch 1 bis 7,dadurch gekennzeichnet, daß die lose oder bereits vorverdichtete
Mischung aus lignozellulosehaltigen 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 noch unvulkanisiertes Gemisch aus witterungsbestän- digem,vorwiegend Natur-
und/oder Synthesekautschuk und/oder anderen vulkanisierbaren elastomeren Vorprodukten,Wirkstoffen,Beimischungen
und eventuellen Armierungen,das die spätere(n) witterungsbeständige(n) Außenschicht(en)
bildet,andererseits,
lose oder vorgeformt gemäß dem Aufbau des späteren Verbundwerkstoffes 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) andererseits
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.