DE1295181B

DE1295181B - Verfahren zur Herstellung von Hartfaserplatten mit Kruemmungen

Info

Publication number: DE1295181B
Application number: DEA37020A
Authority: DE
Inventors: Bojowanski Carl
Original assignee: Abitibi Power and Paper Co Ltd
Current assignee: Abitibi Power and Paper Co Ltd
Priority date: 1960-03-21
Filing date: 1961-03-21
Publication date: 1969-05-14
Also published as: US3120466A; GB913395A; FI42629B; CH379115A

Description

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Die bekannten Verfahren zur Herstellung von mungen aufweist. Dadurch wird der Anwendungs-Hartfaserplatten haben den Nachteil, daß sie nur bereich für aus Fasermatten hergestellte Produkte flachbahnige oder leicht gekrümmte Platten liefern. wesentlich vergrößert, so können z. B. Kraftfahr-Es gibt zwar verschiedene Methoden, in drei Dirnen- zeugtürverkleidungen, Verpackungsschalen, Luftsionen unregelmäßig geformte Hartfaserplatten her- 5 kanäle, Turfüllungen, Stuhlrücken und andere Möbelzustellen, aber keine dieser Methoden scheint sich teile, Spieltischplatten, Tabletts u. dgl. hergestellt ganz zu bewähren. Bei dem üblichen Naßverfahren werden.

ist es möglich, der Hartfaserplatte eine leichte Kur- Der Quetschvorgang kann durchgeführt werden,

venform oder geringe Biegungen zu erteilen, wenn indem die ganze Matte oder der gesamte Teil der man in der heißen Presse geeignet geformte Platten io Matte, der biegsam zu machen ist, auf einmal zubenutzt. Will man die ebenen Faserkuchen zu Kör- sammengepreßt wird, beispielsweise in einer Presse pern verpressen, die stärkere Krümmungen aufweisen, oder durch Stampfen der Matte,
reißt der Faserkuchen durch die dabei notwendige Vorzugsweise wird die Matte durch einen Druck

erhebliche Verformung auf. gequetscht, der auf sich in einer Richtung erstrek-

Man hat deshalb Verfahren zur Herstellung ge- 15 kende, aufeinanderfolgende Flächenbereiche der Matformter Hartfaserplatten entwickelt, bei denen die tenoberfiäche einwirkt, und zwar mit Hilfe von Wal-Faserstoffmatte vorgeformt wird. Nach einem Ver- zen, weil die Matte durch dieses Verfahren biegfahren wird nasser Faserstoffbrei auf einer Form samer und dehnbarer wird als durch das Zusammenabgelagert, die etwa die endgültige Gestalt der Hart- pressen der gesamten Matte auf einmal. Wenn Walzen faserplatte hat, und auf dieser Form getrocknet. Die- 20 od. dgl. benutzt werden, ist es das beste, die Matte ses Verfahren hat den Nachteil, daß es praktisch zuerst in einer Richtung durch die Walzen laufen unmöglich ist, die vorgeformte Matte zum Verar- zu lassen und dann in einer Richtung, die senkrecht beiter zu transportieren. Da die Matte in besonderer zu der ersten Richtung liegt, um eine Matte mit Weise vorgeformt werden muß, um das gewünschte gleichförmiger Dehnbarkeit in beiden Richtungen zu Endprodukt zu erhalten, ist dieses Verfahren kost- 25 erzielen.

spielig und hinsichtlich der Handhabung der vorge- Weiter verbesserte Ergebnisse erhält man, wenn

formten Platten problematisch. Nach einem anderen man die trockene Matte sowohl quetscht als auch Verfahren sind Formen durch Schleuderformung er- biegt, so daß nicht nur die Faserbindung in der zielt worden, gemäß dem ein Faserbrei durch die Matte zum Teil gebrochen wird, sondern auch Spalt-Zentrifugalkraft gegen ein Sieb der gewünschten Ge- 30 ebenen entstehen, die hauptsächlich parallel zur stalt gezwungen wird, worauf Wärme und Druck Oberfläche der Matte verlaufen. Dadurch werden unter Bedingungen angewandt werden, die eine ge- Schichten gebildet, die sich praktisch parallel zur wisse Härtung herbeiführen. Diese reicht aber nicht Oberfläche der Matte erstrecken und an den Spaltaus, um die Festigkeit üblicher Hartfaserplatten zu ebenen nur noch so locker aneinanderhaften, daß erreichen. Das letztgenannte Verfahren ist kost- 35 eine relative Gleitbewegung zwischen den Schichten spielig, und das Produkt ist nur für wenige bestimmte möglich ist.
Zwecke geeignet. Die Quetsch- und Biegebehandlungen können

Es wurde auch bereits versucht, durch Luft-Fil- gleichzeitig durchgeführt werden, oder das Biegen zung sowie ein halbtrockenes Fourdrinier-Formver- kann auf das Quetschen folgen,
fahren eine Matte mit größerer Streckung bzw. Ver- 40 Der Biegevorgang kann in einer Richtung durchformung herzustellen, als es nach den üblichen Ver- geführt werden, insbesondere, wenn die zu bildende fahren möglich ist. Es ist jedoch nicht gelungen, eine Form eine gute Dehnung in nur einer Richtung ebene Matte herzustellen, die sich bequem hand- erfordert, jedoch erzielt man die besten Ergebnisse haben läßt und gleichzeitig eine befriedigende Dehn- und die geschmeidigste Matte, wenn man zuerst in barkeit zeigt, wenn sie in Formmatrizen gepreßt 45 einer Richtung und dann in einer Richtung quer zu wird. der ersten Richtung biegt. Das Biegen sollte so

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein durchgeführt werden, daß die gewünschten Spalt-Verfahren der eingangs genannten Gattung zu schaf- ebenen entstehen, ohne daß in der Matte quer zur fen, durch das auf einfache und kostensparende Biegerichtung verlaufende Risse auftreten.
Weise ebene Matten mit großer Dehnbarkeit und 50 Wenn Walzen od. dgl. benutzt werden, um die Biegsamkeit erzeugt werden können, die sich in Matte in zwei Richtungen zu quetschen bzw. zu ebenem Zustand bequem transportieren und ver- biegen, kann die Folge der Arbeitsgänge sein:
senden lassen und die leicht in Matrizen verformbar Quetschen in einer Richtung, anschließend oder

sind. gleichzeitig Biegen in dieser Richtung und dann

Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß eine 55 Quetschen in einer Richtung quer zu der ersten trockene Matte von aneinandergebundenen Holz- Richtung und anschließend oder gleichzeitig Biegen fasern durch Quetschen in eine Matte mit erhöhter in dieser Querrichtung. Statt dessen kann man auch Biegsamkeit und Dehnbarkeit übergeführt wird, wo- in folgender Reihenfolge arbeiten: Quetschen zuerst bei die Bindung zwischen den einzelnen Fasern teil- in einer Richtung und dann quer dazu, anschließend weise gebrochen wird, und daß diese Matte anschlie- 60 Biegen in einer dieser Richtungen und darauf Bießend in üblicher Weise in einer Matrize zu der ge- gen in der anderen Richtung. Eine andere alterwünschten Form geformt und dort unter Hitzeein- native Reihenfolge ist: Quetschen in einer Richtung, wirkung verpreßt wird. anschließend Biegen in beiden Richtungen und dann

Durch das Verfahren der Erfindung wird die Matte Quetschen in einer Richtung quer zu der ersten so biegsam und dehnbar, daß sie sich auch der 65 Richtung.

Gestalt einer gebogenen Matrize wesentlich besser Die Matte, die biegsam zu machen ist, kann aus

anpaßt und ohne Bildung von Rissen zu einem Kör- einer nassen Faserstoffbahn hergestellt sein, die durch per verformt und verpreßt werden kann, der Krüm- Aufschließen und Raffinieren von Holzstücken und

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anschließendes Formen und Entwässern auf einer ten Teilbruch der Faserbindung und die Bildung von

Formmaschine, beispielsweise einer Fourdrinier- Spaltebenen verhindern würde,

maschine, durch übliche Hartfaserplatten-Her- Die getrocknete Matte wird dann einem Quetsch-

stellungsverfahren erzeugt wurde. Es ist jedoch wün- Vorgang unterworfen, vorzugsweise auch einem

sehenswert, einen gleichmäßig über die gesamte 5 Biegevorgang.

Fasermasse verteilten Binder zu verwenden. Die Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Vorrich-

Menge und Art des Binders hängt von der beabsich- tung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durch-

tigten Formung ab. Als Binder sind beispielsweise geführt werden kann.

die folgenden Materialien allein oder in Kombination Fi g. 1 zeigt schematisch im Aufriß eine Anlage,

geeignet: wärmehärtende Harze, z. B. Phenolform- io die zum Quetschen der Matte in dem erfindungs-

aldehyd und Melaminformaldehyd, thermoplastische gemäßen Verfahren geeignet ist, wobei auch die

Harze, z. B. Asphalt, »Vinsol« (ein thermoplastisches Kraftlinien und die entstehenden Spaltebenen ange-

Harz, das aus Kiefernholz gewonnen wird; es enthält deutet sind;

Phenol, Aldehyd und Äthergruppen) und Holzharze, Fig. 2 ist ein Aufriß ähnlich Fig. 1, zeigt jedoch

Petroleum-Kohlenwasserstoffe, trocknende öle 15 den Quetsch- und den Biegevorgang;

pflanzlichen, tierischen oder mineralischen Ursprungs, F i g. 3 ist eine perspektivische Darstellung einer

z. B. Leinöl und Kautschukmilch, z. B. Styrol-Buta- Hartfaserplatte, die in einer Matrize geformt wor-

dien, sowie Polyvinylacetat. Am besten ist es, eine den ist;

Kombination von Bindern zu benutzen, um gutes F i g. 4 ist ein Querschnitt entlang der Linie IX-IX

Formungsverhalten und ferner gute physikalische ao von F i g. 3.

Eigenschaften in der fertigen Platte zu erreichen. F i g. 1 veranschaulicht eine Vorrichtung zur Thermoplastische Harze zeigen eine gute Plastifizie- Durchführung des Quetschens. F i g. 1 zeigt auch, rung in der heißen Formpresse und ermöglichen star- was in dem erläuterten Verfahren als Hauptkräfte kes Ziehen ohne Zerreißen der Matte. Trocknende verstanden wird. Die auftretenden Kräfte und Beanöle, wärmehärtende Harze und die meisten Kaut- 35 spruchungen sind jedoch komplexer Natur. Die vorschukmilcharten ergeben im allgemeinen die beste herrschenden Beanspruchungen können bei VerFestigkeit und Wasserbeständigkeit. Die Menge des fahren gemäß der Erfindung variieren. Es sei deshalb beigemischten Binders wird, je nach Binderart und ausdrücklich bemerkt, daß die Erfindung nicht durch der beabsichtigten Verformung normalerweise zwi- Annahme irgendeiner theoretischen Erklärung besehen 1 und 25 ⁰Jo, bezogen auf das Gewicht der 30 schränkt werden soll.

trockenen Matte, und vorzugsweise zwischen 4 und In F i g. 1 führen die Führungsrollen 10 und 11 die

10 % liegen. trockene Matte 12 durch Quetschwalzen 13 und 14.

Deckschichten aus Papier, Gewebe, Plastik od. dgl. Führungsrollen 15 und 26 tragen die gequetschte können verwendet werden, vorausgesetzt, daß diese Matte. Durch den Druck, der am Spalt der Walzen Deckschichten genügend dehnbar sind, um in der 35 13 und 14 auftritt, entsteht in der Nähe der Matten-Matrize nicht zu zerreißen. Wenn es auch für die oberfläche, wie durch Pfeile 17 angedeutet, eine Zugmeisten Anwendungszwecke bevorzugt wird, einen kraft, die größer ist als in der Mitte der Matte, wie gleichmäßig verteilten Binder zu benutzen, kann es durch Pfeile 18 angedeutet, so daß in der gequetschauch genügen, den Binder örtlich begrenzt an den ten Matte 20 Scherkräfte auftreten. Diese Scherkräfte Stellen der Matte aufzusprühen, an denen eine grö- 40 zerbrechen die natürliche Faserbindung in der Matte, ßere Festigkeit erforderlich ist. Der Binder kann In F i g. 2 ist auf der Austrittsseite des Spaltes der auch mit einer Bürste oder auf andere geeignete Walzen 13 und 14 eine Biegewalze 19 angeordnet. Weise aufgebracht werden. Die Aufbringung kann Diese Biegewalze sowie die Führungsrollen 15 σ auf die nasse Faserstoffbahn, die getrocknete Matte und 16 a sind tiefer angeordnet als die Quetschwalze oder die gequetschte Matte vor dem Heißpressen 45 13 bzw. die Führungsrollen 10 und 11, so daß die erfolgen. Matte durchgebogen wird und Spaltebenen ent-

Die biegsam zu machende Matte sollte so lange stehen. Die Zugkraft, die an der Walze 13 in der getrocknet werden, bis sie relativ starr wird, so daß Matte auftritt (vgl. Pfeil 17a in Fig. 2), wird höher durch das Quetschen und Biegen die Bindung zwi- sein als bei der Vorrichtung nach Fig. 1. Gleichsehen den einzelnen Fasern teilweise gebrochen wird, 50 zeitig wird die an der unteren Mattenseite durch den vorzugsweise unter gleichzeitiger Bildung von Spalt- Pfeil 17 b angedeutete Kraft kleiner sein als in Fig. 1. ebenen. Die Matte sollte eine Dichte von 0,19 bis Wenn die Platte durch Wirkung der Biegewalze 19 0,64 g/cm³, vorzugsweise von 0,32 g/cm³, haben. Die und der Führungswalzen 15 c und 16 a gebogen wird, Feuchtigkeit wird unter 10 % liegen und Vorzugs- wird eine Zugkraft, wie sie durch den Pfeil 21 angeweise 0,1 bis 2 % ausmachen. Wenn eine nach dem 55 deutet ist, an der Unterseite der Matte nahe der Naß verfahren erzeugte Matte nicht so weit ge- Führungswalze 15 a auftreten, begleitet von einer trocknet worden ist, daß sich die Fasern miteinander Druckkraft an der Biegewalze 19, wie sie durch den verbinden, werden die einzelnen Fasern dazu neigen, Pfeil 22 angedeutet ist. Das Biegen der Matte führt sich an das Quetschen und Biegen anzupassen, ohne somit zu weiteren Scherkräften innerhalb der Matte, daß der für die Bildung von Spaltebenen erforder- 60 durch die Spaltebenen gebildet werden. Die Spaltliche Effekt des Brechens der Faserbindung statt- ebenen in der gequetschten Matte20a in Fig. 2 findet. Ferner neigen die Matten dazu, in der Presse sind mit 23 α bezeichnet. Die Quetschwalzen 13 und Dampfblasen zu bilden, wenn der Feuchtigkeits- 14 können in den in F i g. 1 und 2 gezeigten Beigehalt über 2 % liegt. Wenn der Binder in dem spielen einen Druck von 0,7 bis 1,0 kp/cm² im Wal-Faserstoff gleichmäßig verteilt worden ist, sollten 6g zenspalt bei einer Matte von vorzugsweise 0,32 g/cm³ Trockenzeit und Temperatur für die feuchte Matte Dichte ausüben. Die Walzen 13,14 und 19 können so auf den verwendeten Binder abgestimmt sein, daß beispielsweise einen Durchmesser von 150 mm aufer nicht zu weit abbindet, da er sonst den gewünsch- weisen, wenn eine trockene Matte von 12 mm Dicke

behandelt wird. Die Walze 19 ist so angeordnet, daß der Biegewinkel ausreicht, um die Spaltebenen in dem gewünschten Umfang zu erzeugen, ohne jedoch so groß zu sein, daß ein Zerbrechen oder Zerreißen der trockenen Matte in einer Richtung senkrecht zu ihrer Oberfläche eintritt. Der Biegewinkel Θ in F i g. 2 ist der Winkel, der von einer Linie 24, die parallel zu den Oberflächen der trockenen Matte gezogen ist, und einer Linie 25, die in der Mitte zwischen den Walzen 13 und 14 bzw. den Walzen 19 und 15 α ίο (wobei die Walze 15 a der Walze 19 gegenüberliegt) hindurchführt, eingeschlossen wird. Der Wert des Biegewinkels Θ wird variieren, beträgt jedoch für eine Matte von 12 mm Dicke etwa 5 bis 20°. Der Abstand zwischen den Walzen 13 und 14 soll so groß sein, daß eine Zerstörung der Matte durch zu plötzliche Biegung vermieden wird. Wenn die Walzen 13 und 19 150 mm Durchmesser haben, wird ein geeigneter Achsabstand etwa 46 cm betragen.

Reicht die Biegsamkeit der Matte nach einer ersten so Behandlung in einer Vorrichtung nach F i g. 2 nicht aus, kann sie einer zweiten Behandlung in einer Richtung quer zur Richtung der ersten Behandlung unterworfen werden. Vorzugsweise wird die erste Behandlung in Längsrichtung der Matte und die zweite Behandlung quer dazu erfolgen, da bei dieser Reihenfolge ein Zerreißen weniger wahrscheinlich ist als bei umgekehrter Reihenfolge, jedoch kann jede Reihenfolge benutzt werden. Wiederholtes Walzen mit erhöhtem Walzenspaltdruck und vergrößerten Biegewinkeln können für einige Produkte vorteilhaft sein.

In aufeinanderfolgenden Biegevorgängen kann der Biegewinkel so vergrößert werden, daß verstärkte Spaltebenen entstehen, ohne daß ein Zerreißen der Matte eintritt.

Die Matte ist nach der zweiten Biegebehandlung in jeder Richtung biegsam und ähnelt einem dicken Teppich. Sie ist in einer Matrizenpresse bis zu etwa 30 bis 60 % dehnbar. Die Mattendicke wird normalerweise etwa 6 bis 25 mm betragen.

Die biegsam gemachte trockene Matte wird in eine Matrizenpresse gelegt und gepreßt, beispielsweise bei Temperaturen von 150 bis 260° C und Drücken von etwa 28 bis 141 kp/cm² und Zykluszeiten von 15 Sekünden bis 10 Minuten. Ein typischer Preßzyklus für eine Matte, die 2 % trocknendes öl und 2 °/o Vinsol enthält, ist 232° C, 84,5 kp/cm²,1 Minute.

Ein anderer typischer Preßzyklus für eine Matte, die 2V2°/o Phenolharz und 2Va % Petroleumharz enthält, ist 205° C, 42 kp/cm² und 3 Minuten.

Bei hohen Temperaturen kann Feuchtigkeit in der Matte eine Blasenbildung zur Folge haben, und es kann notwendig sein, die Matte auf einen niedrigeren Feuchtigkeitsgehalt zu trocknen oder eine flexible Siebeinlage in der Matrize einzusetzen, damit Feuchtigkeit auf einer Seite der Matte entweichen kann.

Wenn gewünscht, können die Eigenschaften der Platte in bekannter Weise verbessert werden, indem sie in einer Wärmekammer nachgehärtet wird oder indem sie heiß geschichtet wird.

Fig. 3 und 4 veranschaulichen Formen, die nach dem Verfahren der Erfindung gepreßt werden können, und zwar eine Hartfaserplatte 17, die in einer Matrizenpresse mit einer Einbiegung 27 versehen worden ist.

Das Verfahren der Erfindung wird durch das nachfolgende Beispiel weiter erläutert.

Beispiel

Eine trockene Matte mit einer Dichte von 0,32 g/cm³, einer Dicke von 10 mm und einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 5 % wird unter Einschluß von 2Va«/o Leinöl und 2¹It % Petroleum-Kohlenwasserstoffen hergestellt. Die Matte wird in ihrer Längsrichtung zwischen Quetschwalzen mit einem Walzenspaltdruck von etwa 0,84 kp/cm² gewalzt, wobei die in F i g. 2 veranschaulichte Anlage benutzt wird. Die Biege- und Quetschwalzen haben einen Durchmesser von 150 mm, der Biegewinkel beträgt etwa 10 %, und die Biegewalze ist von den nächsten Quetschwalzen 46 cm entfernt. Die Matte wird dann quer zu ihrer Länge unter Vermeidung der gleichen Anlage und mit dem gleichen Walzenspaltdruck gewalzt. Die Matte wird dann unter einem Feuchtigkeitsgehalt von 1 °/o getrocknet und anschließend bei einer Temperatur von 232° C und einem Druck von 84,5 kp/cm² bei einer Preßzeit von 45 Sekunden zu einer Türfüllung, z. B. einer Kraftfahrzeugtürverkleidung, geformt und verpreßt,

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Hartfaserplatten mit Krümmungen, dadurch gekennzeichnet, daß eine trockene Matte von aneinandergebundenen Holzfasern durch Quetschen in eine Matte mit erhöhter Biegsamkeit und Dehnbarkeit übergeführt wird, wobei die Bindung zwischen den einzelnen Fasern teilweise gebrochen wird, und daß diese Matte anschließend in üblicher Weise in einer Matrize zu der gewünschten Form geformt und dort unter Hitzeeinwirkung verpreßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matte durch einen Druck gequetscht wird, der auf sich in einer Richtung erstreckende aufeinanderfolgende Flächenbereiche der Mattenoberfläche einwirkt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die erste Quetschbehandlung eine zweite Quetschbehandlung durchgeführt wird, bei der der Druck auf sich in einer Richtung quer zu der ersten Richtung erstreckende, aufeinanderfolgende Flächenbereiche der Mattenoberfläche ausgeübt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Matte praktisch über ihre gesamte Fläche gequetscht wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Matte nach dem Quetschen unter Vermeidung von Rissen gebogen wird, wobei im allgemeinen parallel zur Mattenoberfläche verlaufende Spaltebenen entstehen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß aufeinanderfolgende Teile der Matte gebogen werden, wobei sich diese Teile in einer Richtung erstrecken.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Matte zunächst in einer Richtung und dann quer dazu gebogen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch

gekennzeichnet, daß die Matte praktisch über ihre gesamte Fläche gebogen wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von einer steifen Matte ausgegangen wird, deren Dichte zwischen 0,19 und 0,64 g/cm³, vorzugsweise bei 0,32 g/cm³ liegt und die in bekannter Weise durch Formung, Entwässerung und Trocknung einer nassen Lignozellulosefaserbahn erhalten wurde.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuchtigkeit der Holzfasermatte unter 10% und vorzugsweise bei 0,1 bis 2 °/o liegt.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Matte einen Feuchtigkeitsgehalt von 0,1 bis 2 % aufweist und einen über die gesamte Fasermasse verteilten, wärmehärtenden Binder in einer Menge von etwa 1 bis 25 °/o enthält.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Binder in an sich bekannter Weise eine Kombination von thermoplastischen und wärmehärtenden Harzen verwendet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die biegsam gemachte Matte etwa 6 bis 51 mm dick ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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