|
(11) | EP 0 009 053 A1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
| (54) | Verfahren zur Herstellung von witterungsbeständigen Platten oder Formkörpern aus Holzfaserwerkstoffen und nach dem Verfahren hergestellte Platten oder Formkörper |
| (57) Gegenstand dieser Erfindung sind Platten (1, 2) (z. B. Spanplatten, Fassadenplatten,
Wandelemente) und Formkörper (z. B. Behälter, Gefäße, Fertigbauelemente, Dachelemente)
aus Holzfaser- bzw. Holzspanwerkstoffen (1), die im Herstellprozeß ohne ein klebendes
Verbindungsmittel mit einer fest haftenden Außenschicht (2) aus witterungsbeständigem
Synthesekautschuk oder anderen vulkanisierbaren Elastomeren ganz oder teilweise beschichtet
sind. Das Verfahren zu ihrer Herstellung geht davon aus, daß die Bindemittelkondensation des Faser-Späne-Gemisches (1) einerseits sowie die Vulkanisation des Beschichtungsmaterials (2) anderseits unter gleichen physikalischen Bedingungen (Druck, Temperatur, Zeit) ablaufen. Mit Hilfe von branchenüblichen Heißpressen (12) können daher witterungsbeständige Platten (1, 2) und Formkörper in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt werden, wobei ein homogener Verbundwerkstoff entsteht, indem sich sowohl Träger (1) als Beschichtungsmaterial (2) in den einanderzugekehrten Randzonen (3) durchdringen und fest ineinander verankern. |
[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.
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.
daß das Trägermaterial ein- oder mehrseitig ganz oder teilweise mit der witterungsbeständigen Außenschicht versehen ist.
daß die witterungsbeständige Außenschicht Armierungen aus organischem und/oder anorganischem Fasermaterial enthält.
daß sie mit einer durch Materialzusätze und/oder durch die Formgebung des Preßwerkzeuges bzw.seiner Beilagen bewirkten Oberflächenstruktur versehen sind.
daß der Witterungsschutz zusätzlicher Kanten oder Flächen durch Abwinkelung bewirkt wird,indem die Elastizität und Biegefähigkeit der Außenschicht Scharnierfunktion übernimmt.
daß sie als Wand- Dach- oder andere Bau-Elemente ausgebildet und ggf.mit Öffnungen versehen sind.
daß sie als Gefäße oder Behälter ausgebildet sind.
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.