[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Formen und ggf. zum Hydrophobieren von Holzwerkstoff-Oberflächen.
[0002] Holzwerkstoffe werden heute mit hoher Präzision und Maßhaltigkeit gefertigt. Werden
sie zu Endprodukten weiterverarbeitet, so ist dies in der Regel mit einer Bearbeitung
der Kanten verbunden. Als Kanten werden im Zusammenhang mit dieser Erfindung die Schmalseiten
einer Holzwerkstoff-Platte und ein Abschnitt von der Breite einer Schmalseite jeweils
auf der Ober- und/oder Unterseite einer Holzwerkstoff-Platte bezeichnet. Typisch ist
das Profilieren von Kanten, die zu Decken-, Wand- oder Fußbodenpaneelen verarbeitet
werden.
[0003] Bei der Kantenbearbeitung wird die herstellungsbedingte Defügestruktur oft aufgelokkert,
so dass sich die Optik des Kantenbereichs von der Optik der übrigen Oberfläche des
Holzwerkstoffs unterscheidet. Solche Abweichungen sind unerwünscht, zumal sie meist
sowohl bei der unbearbeiteten Oberfläche als auch bei einer beschichteten oder versiegelten
Oberfläche bemerkt werden. Es handelt sich dabei um minimale Formänderungen im Bereich
einiger Hundertstel-Millimeter bis hin zu einem Millimeter. Diese Formänderungen,
in der Regel Aufwerfungen, sind insbesondere bei der Verarbeitung zu hochwertigen
Paneelen störend, da sie auch nach dem Veredeln und Versiegeln sichtbar sind und sich
auf der mit Paneelen verkleideten Fläche -vor allem bei schrägem Lichteinfall- störend
bemerkbar machen.
[0004] Holzwerkstoffe, die entweder unmittelbar mit Wasser in Berührung kommen oder auch
wechselnder Luftfeuchte ausgesetzt sind, neigen zu starkem Quell- und Schwindverhalten.
Dies beeinträchtigt nicht nur die Optik sondern auch die Gebrauchseigenschaften der
Holzwerkstoffe. Besonders deutlich wird dies beim Verlegen von Laminat-Paneelen aus
Faserplatten. Bei einem Übermaß an Feuchtigkeit quellen die Paneele von den Kanten
her auf. Hier überdeckt kein schützendes Dekorpapier den Holzwerkstoff und jede Änderung
des Feuchtegehaltes bewirkt eine große Volumenänderung.
[0005] Um dem Quellen und Schwinden entgegenzuwirken, werden die ungeschützten Oberflächen
mit Emulsionen, Wachsen, Ölen und dergleichen behandelt, um eine Hydrophobierung zu
erreichen. Der Effekt ist durchaus zufriedenstellend. Als störend erweist sich jedoch,
dass der Auftrag nicht optimal einstellbar ist. Stets verbleiben Reste des Imprägniermittels
auf der Oberfläche des Holzwerkstoffs, die sich an unvorhersehbaren Stellen der Herstellungsanlagen
absetzen. Die dadurch sich aufbauenden Ablagerungen müssen zeitaufwändig entfernt
werden.
[0006] Es besteht daher Bedarf an einer unproblematischen Behebung dieser optischen bzw.
die Nutzung beeinträchtigenden Nachteile von Holzwcrkstoff-Oberflächen, die nicht
zu Störungen im Betriebsablauf führt.
[0007] Das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße Werkstück bieten eine einfache
Lösung für das vorbeschriebene Problem.
[0008] Holzwerkstoff-Oberflächen im Bereich von Kanten werden erhitzt und dann unter Druck
geformt. Das Formen hat eine geringfügige Veränderung der Kontur der Holzwerkstoff-Oberfläche
im Bereich der Kante zum Ziel, um Formänderungen, die durch die Bearbeitung des Holzwerkstoffs
entstanden sind, auszugleichen bzw. zu korrigieren.
[0009] Das Formen bewirkt Formänderungen bis zu einem Millimeter, vorzugsweise bis zu einem
zehntel Millimeter, besonders bevorzugt bis zu fünf Hundertstel Millimeter, vorteilhaft
bis zu einem Hundertstel Millimeter. Es handelt sich also nur um sehr geringe Formänderungen,
die sich im Wesentlichen durch ein Verdichten oder Komprimieren des Holzwerkstoffs
erreichen lassen. Der Begriff "Formen" wird im Zusammenhang mit dieser Erfindung also
zur Beschreibung minimaler, aber doch mess- und vor allem sichtbarer Formänderungen
verwendet. Er bezicht sich nicht auf größere Formänderungen wie z. b. das Biegen von
Platten.
[0010] Das Verfahren kann auf verschiedenen Anlagen ausgeführt werden. Wird ein beheiztes
Werkzeug unter Druck über die zu formende bzw. die zu hydrophobierende Oberfläche
eines Holzwerkstoffs geführt, so wird die oberste Lage der Oberfläche noch einmal
erweicht und Fasern verkleben mit Holzinhaltsstoffen oder ggf. vorhandenen Bindemitteln.
Dieses Erweichen der Holzoberfläche und das Verkleben der Holzbestandteile bzw. der
Fasern oder Späne mit Lignin und / oder mit einem ggf, vorhandenen Bindemittel während
des Abkühlens bewirkt ein Formen, aber auch eine Hydrophobierung der Oberfläche des
Holzwerkstoffs, ohne dass zusätzliche Mittel zuzusetzen sind.
[0011] Es hat sich herausgestellt, dass es ausreichend ist, wenn die Erhitzung und der Druck
nur in der obersten Lage des Holzwerkstoffs aufgebracht werden. Dadurch lässt sich
das erfindungsgemäße Formen und ggf. eine Hydrophobierung ohne Schwierigkeiten in
den üblichen Herstellungsprozess von Holzwerkstoffen bzw. von Holzwerkstoff-Produkten,
insbesondere von Paneelen mit unbehandelten Kanten, integrieren. Die Einwirk-Dauer
des beheizten Werkzeugs ist auf wenige Sekunden oder Bruchteile von Sekunden beschränkt.
Die Temperatur während des Hydrophobierens beträgt mindestens 80°C, vorzugsweise über
120°C. Dabei ist dies die Temperatur am Paneel, also an der Oberfläche des Holzwerkstoffs.
Das Werkzeug muss, um so kurzfristig diese Wärmeübergänge zu erreichen, wesentlich
stärker aufgeheizt sein, ca. auf über 180°C, bevorzugt auf über 200°C.
[0012] Alternativ kann die Holzwerkstoff-Oberfläche im Bereich der Kante mit Heizanlagen
verschiedenster Art, die an sich bekannt sind, erhitzt werden. Beispielsweise können
Konvektionsanlagen, Heizbleche oder dgl. eingesetzt werden. Die auf mindestens 60
°C, vorzugsweise mindestens 80 °C, bevorzugt mindestens 120 °C aufgeheizte Oberfläche
des Holzwerkstoffs wird durch ein an die Oberfläche angedrücktes Werkzeug geformt.
Ist die Oberfläche des Holzwerkstoffs im Bereich der Kante aufgeheizt, so ist es nicht
erforderlich, dass Werkzeug ebenfalls aufzuheizen. Es kann ein nicht-temperiertes
Werkzeug eingesetzt werden, es kann aber auch ein gekühltes Werkzeug eingesetzt werden.
Das gekühlte Werkzeug bietet den Vorteil, dass die geformte Werkstoff-Oberfläche im
Bereich der Kante in der gewünschten Form erstarrt, so dass die angestrebte plastische
Verformung des Kantenbercichs gewährleistet ist.
[0013] Das Werkzeug, dass unter Druck das Formen der Oberfläche des Werkstoffs im Bereich
der Kante bewirkt, kann als einfacher Schuh, feststehend oder beweglich, beheizt,
nichttemperiert oder gekühlt ausgebildet sein. Bevorzugt ist das Werkzeug rotierend
ausgebildet und rollt auf der zu formenden Oberfläche unter Druck ab. Das Erweichen
und Verschmelzen der obersten Lage des Holzwerkstoffs, das das Formen und ggf. Hydrophobieren
ermöglicht, kann durch beweglich angeordnete, insbesondere rotierende, oder durch
feststehend angeordnete Werkzeuge bewirkt werden, Welche Ausführungsform zu wählen
ist, hängt von betrieblichen und verfahrenstechnischen Parametern ah.
[0014] Der aufzubringende Druck kann entweder durch ein zwei- oder mehrteiliges Werkzeug
aufgebracht werden, dessen verschiedene Teile unter Druck gegeneinander geführt werden.
Alternativ kann der Druck in einem einteiligen Werkzeug durch eine Querschnittsverminderung
aufgebracht werden, die Druck in dem Holzwerkstoff bzw. auf die Oberfläche des durch
das Werkzeug geführten Holzwerkstoffs erzeugt.
[0015] Das Formen und/oder Hydrophobieren erfolgt nach einer bevorzugten Ausführungsform
während einer Relativ-Bewegung zwischen Holzwerkstoff-Oberfläche und Werkzeug. Die
Relativ-Bewegung kann durch ein an der Holzwerkstoff-Oberfläche vorbeigeführtes Werkzeug
gegeben sein. Bevorzugt wird jedoch die Holzwerkstoff-Oberfläche an einem fest positionierten
Werkzeug vorbei geführt. Die Relativ-Bewegung kann langsam sein, z. B. mindestens
20 m/min. Sie kann aber auch höher liegen, z. B. bei mindestens 100 m/min oder bei
mehr als 300 m/min.
[0016] Das Formen der Oberfläche von Holzwerkstoffen im Bereich der Kante kann durch Werkzeuge
mit planer Oberfläche erfolgen. Es ist auch möglich, verschiedene Oberflächen-Abschnitte,
z. B. an der Schmalseite einer Holzwerkstoff-Platte und an der Oberfläche einer Holzwerkstoff-Platte
mit nacheinander angeordneten Werkzeugen zu formen oder ggf. zu hydrophobieren. Nach
einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bildet die Oberfläche
des Werkzeugs, das mit dem Holzwerkstoff in Kontakt kommt, die Oberfläche des Holzwerkstoffs,
insbesondere eine profilierte Oberfläche des Holzwerkstoffs, nach.
[0017] Der Druck während des Formens und/oder ggf. Hydrophobierens der Oberfläche eines
Holzwerkstoffs im Bereich einer Kante beträgt mindestens 10 kg/cm
2. Es wird bevorzugt, dass mit höherem Druck gearbeitet wird, dass also mindestens
15 kg/cm
2, bevorzugt mindestens 50 kg/cm
2, besonders bevorzugt mindestens 100 kg/cm
2 auf die zu formende bzw. zu hydrophobierende Oberfläche aufgebracht werden.
[0018] Das erfindungsgemäße Verfahren ist vielseitig einsetzbar. Ein Formen der Oberfläche
eines Holzwerkstoffs im Bereich einer Kante ist sowohl für unbearbeitete Oberflächen
als auch für beschichtete oder versiegelte Oberflächen möglich. Es können damit auch
nachteilige Formänderung korrigiert werden, die durch das Beschichten oder Versiegeln
von Holzwerkstoff-Oberflächen verursacht wurden.
[0019] Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die zu
formende bzw. zu hydrophobierende Holzwerkstoff-Oberfläche eine mechanisch bearbeitete,
insbesondere eine profilierte Oberfläche. Wird erst die fertig gestaltete Oberfläche,
beispielsweise eine mit einem Nut-Feder-Profil versehene Seitenkante eines Paneels
aus Hoch- oder Mitteldichter Faserplatte nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geformt
und/oder hydrophobiert, so bleibt die Versiegelung der Oberfläche ungestört erhalten,
da die Oberfläche nicht mehr nachträglich verändert wird.
[0020] Nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Oberfläche des
Holzwerkstoffs im Bereich der Kante nicht gleichmäßig verformt. Hat eine vorangegangene
mechanische Bearbeitung z. B. ein Auflockern des Faser- oder Spangefüges im Bereich
von Schmalseite und angrenzender Oberseite der Platte verursacht, so kann durch entsprechende
Ausbildung des Werkzeugs eine größere Verdichtung unmittelbar dort erreicht werden,
wo Schmalseite und Oberseite aneinander angrenzen. Die Verdichtung kann von diesem
Bereich dann z. B. zum Übergang der Kante in die Oberseite der Holzwerkstoff-Platte
abnehmen, ebenso wie zur Mittellage der Holzwerkstoffe auf der Schmalseite. Die vorstehend
beschriebene Formänderung um bis zu einem Millimeter ist völlig ausreichend, um Auflockerungen
des Faser- oder Spangefüges zu beseitigen oder um Beschichtungen, die am Übergang
von Oberseite zu Schmalseite eines Paneels eine unerwünscht größere Filmstärke aufweisen
als auf den übrigen Abschnitten der Oberseite, auf vorgegebene Abmessungen zu verdichten.
In der Regel betragen die Formänderungen nur wenige Zehntel Millimeter.
[0021] Aufgrund der Verfahrensbedingungen, insbesondere wegen der Einwirkungen von Druck
und Temperatur, kann es nach einer besonderen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
dazu kommen, dass die Oberfläche des Holzwerkstoffs durch die Hydrophobierung schwindet.
Diese Verdichtung der Oberfläche verstärkl den hydrophobierenden Effekt, sie ist nicht
unerwünscht.
[0022] Um eine besonders gleichmäßige Formung und/oder Hydrophobierung zu erreichen, kann
die zu formende bzw. zu hydrophobierende Oberfläche vor und/oder während des Hydrophobierens
befeuchtet werden.
[0023] Details der vorstehend geschilderte Erfindung werden nun an Hand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert:
Eine 7 mm starke Platte aus hochdichter Faserplatte, deren Oberfläche mit einem Dekorpapier
beschichtet ist und mit Melaminharz versiegelt ist, wird in Paneele von ca. 20 cm
Breite zerlegt. Die Seitenkanten werden mit einem Nut- und -Feder-Profil versehen,
das mittels Fräsen erzeugt wird.
Über die so profilierten Seitenkanten wird nun ein beheiztes Werkzeug geführt, dass
das Profil der jeweiligen Seitenkante (Nut oder Feder) nachbildet. Das feststehend
angeordnete Werkzeug ist einteilig und seine Abmessungen, die auf der Eingangsseite
des Werkzeugs geringfügig größer sind als die Abmessungen des Profils, verjüngen sich
über eine kurze Strecke, bis sie geringfügig kleiner sind als die Abmessungen des
Profils. Das Werkzeug ist auf 220°C beheizt. Durch die Reduzierung des Profils wird
ein Druck von ca. 30 kg/cm2 auf die zu hydrophobierende Oberfläche der Seitenkante des HDF-Paneels aufgebracht.
[0024] Die zu hydrophobierende Oberfläche des HDF-Paneels wird im Werkzeug erhitzt und komprimiert,
wobei ein Teil der Querschnittsverminderung im Holzwerkstoff durch Schwindvorgänge
unter der Einwirkung der Hitze kompensiert wird. Die Oberfläche der Seitenkante des
Paneels weicht im Werkzeug auf, auf- bzw. vorstehende Fasern werden in erweichendem
Lignin oder - wie hier - in erweichendem, noch nicht ausreagiertem Bindemittel eingebettet.
Dadurch entsteht eine glatte Oberfläche, die kaum noch freiliegende Fasern oder Faserabschnitte
aufweist. Da Feuchtigkeit bzw. Wasser im wesentlichen über Fasern aufgenommen werden,
die die hydrophilen Elemente der Holzwerkstoffe sind, ist mit dem Einbetten der Fasern
ein Quellen bzw. Schwinden des Paneels weitgehend ausgcschlossen.
[0025] Das Glätten der Oberfläche mindert zudem den Rcibwiderstand des Profils, so dass
ein Fügen, bei dem ein paralleles Verschieben von Paneelen erforderlich ist, nach
dem Hydrophobieren gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens nun einfacher ist.
[0026] Nach dem Formen der Schmalseiten oder Seitenkanten des Paneels wird eine unheheizte
Rolle von 5 mm Breite über die Oberseite des beschichteten Paneels an der Kante geführt,
also dort, wo die Oberseite an die Schmalseite oder Seitenkante des Paneels grenzt.
Die unbeheizte Rolle ist nach einer Heizvorrichtung, einem Infrarot-Strahler, angeordnet,
der die beschichtete Oberfläche des Paneels auf ca. 90 °C aufheizt. Die unbeheizte
Rolle verdichtet die Oberfläche des Paneels unmittelbar am Übergang von Oberseite
zu Schmalseite um ca. 0,7 mm. Am anderen Ende der 5 mm breiten Rolle erfolgt keine
Verdichtung mehr. Die Formänderung von 0,7 mm im unmittelbaren Kantenbereich bis zu
0 mm am oberseitigen Ende des Kantenbereichs erfolgt linear. Nach dem Formen folgt
das Abkühlen der Oberfläche durch einen Kaltluftstrom. Die Formänderung ist damit
dauerhaft fixiert. Es liegt nun ein Werkstück aus Holzwerkstoff vor, dessen Kantenbereich
unter Erhitzen geformt ist.
1. Verfahren zum Formen der Kanten von Holzwerkstoff-Oberflächen mit den Schritten
- Erhitzen der Oberfläche des zu formenden Holzwerkstoffs
- Formen der Kante des Holzwerkstoffs unter Druck.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durch das Formen bewirkte Maßänderung der Oberfläche an der Kante eines Holzwerkstoffs
bis zu einem Millimeter, vorzugsweise bis zu einem zehntel Millimeter, besonders bevorzugt
bis zu fünf hundertstel Millimeter, vorteilhaft bis zu einem hundertstel Millimeter
beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug zum Formen der Kante des Holzwerkstoffs während des Formens erhitzt
ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug während des Formens der Kante des Holzwerkstoffs auf eine Temperatur
von mindestens 180°C, vorzugsweise von mindestens 200°C aufgeheizt ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Holzwerkstoff-Oberfläche vor oder während des Formens durch eine Heizvorrichtung
erhitzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Holzwerkstoff-Oberfläche während des Hydrophobierens auf mindestens 60°C, bevorzugt
auf mindestens 80 °C, vorzugsweise auf mindestens 120°C aufgeheizt ist.
7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug während des Formens der Kante des Holzwerkstoffs nicht temperiert wird
oder gekühlt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug während des Formens der Kante des Holzwerkstoffs rotiert oder feststehend
angeordnet ist.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu hydrophobierende Holzwerkstoff-Oberfläche eine mechanisch bearbeitete, insbesondere
profilierte Oberfläche ist.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug während des Formens der Kante des Holzwerkstoffs mit einem Druck von
mindestens 10 kg/cm2, vorzugsweise von mindestens 15 kg/cm2, besonders bevorzugt von mindestens 50 kg/cm2, vorteilhaft von mindestens 100 kg/cm2 auf die zu formende Holzwerkstort-Oberfläche einwirkt.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zu formende Holzwerkstoff mit einer Bearbeitungsgeschwindigkeit von mindestens
20 m/min, vorzugsweise mehr als 100 m/min, besonders bevorzugt von mehr als 300 m/min
geformt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Werkzeugs der Oberfläche des zu formenden Holzwerkstoffs nachgebildet
ist, insbesondere, wenn die zu formende Oberfläche profiliert ist.
13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durch das Formen der Kante der Werkstoff-Oberfläche entstehende Verformung über
die Breite der Kante von unterschiedlichem Ausmaß ist.
14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Holzwerkstoff-Oberfläche unter der Einwirkung des beheizten und unter Druck auf
die Holzwerkstoff-Oberfläche einwirkenden Werkzeugs schwindet.
15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl unbehandelte als auch behandelte oder versiegelte Holzwerkstoff-Oberflächen
geformt werden.
16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hvlzwerkstoff-Oberfläche vor und/oder während des Formens der Kante des Holzwerkstoffs
befeuchtet wird.
17. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kante des Holzwerkstoffs durch das Formen hydrophobiert wird.
18. Werkstück aus einem Holzwerkstoff mit einem Kantenbereich, der unter Erhitzen und
Druck geformt ist.