DE19738953C1

DE19738953C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern aus zerkleinertem Material

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Publication number: DE19738953C1
Application number: DE19738953A
Authority: DE
Inventors: Georg Ing Reif
Original assignee: Fritz Egger GmbH and Co OG
Current assignee: Fritz Egger GmbH and Co OG
Priority date: 1997-09-05
Filing date: 1997-09-05
Publication date: 1999-03-04
Anticipated expiration: 2017-09-06
Also published as: DE59802091D1; CA2303300C; ES2167937T3; CA2303300A1; EP1011940A1; US6582648B1; JP2001515802A; DE19881279D2; AU9265898A; WO1999012711A1; EP1011940B1; ATE208252T1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Span- oder Faserformkör pern aus zerkleinertem, zellulosem Material, bei dem das aufbereitete Span- oder Fasermate rial mit einem härtbaren Bindemittel vermischt wird, das Gemisch auf eine Formunterlage aufgebracht und durch Preßdruck zu einem Formkörper verdichtet wird und das Bindemittel ausgehärtet wird.

Ein derartiges Verfahren ist allgemein bekannt und wird für die Herstellung von Spanplatten oder Faserplatten in großem Umfang angewendet. Dabei werden thermisch härtbare Binde mittel wie beispielsweise Harnstoff-Formaldehyd-Harz, Melamin-Formaldehyd-Harz, Isocyanate Phenol-Formaldehyd-Harz u. a. eingesetzt. Die Aushärtung entspricht chemisch gesehen einer thermisch beschleunigten Polymerisations- bzw. Polykondensationsreaktion. Zur Spanplattenherstellung werden die getrockneten und mit dem Bindemittel beleimten Späne großformatigen Etagenpressen oder Taktpressen (diskontinuierliche Herstellung) zuge führt, oder es wird im Durchlaufverfahren (kontinuierliche Herstellung) gearbeitet, z. B. nach dem Conti-Roll-Verfahren, wobei ein Endlosband aus Spänen eine Preßstrecke zwischen sich fortschreitend annähernden Förderbandtrumen und/oder einen Walzenspalt passiert, wodurch die Verdichtung bewirkt wird.

Die Produktionsleistung solcher Anlagen wird entscheidend durch die vergleichsweise lang same Aushärtung begrenzt. Der limitierende Faktor ist insbesondere der Transport der von außen aufgebrachten Wärme zur Plattenmitte. Zur Beschleunigung wird der sogenannte "Dampfstoßeffekt" ausgenutzt. Dabei wandert Dampf durch Kondensation von der heißen Plattenoberfläche zur Plattenmitte und beschleunigt den Wärmetransport. Dieser Beschleuni gung sind jedoch physikalische Grenzen gesetzt, da sich in der Plattenmitte ein Dampfdruck in Abhängigkeit vom außen aufgebrachten Druck und von der Temperatur einstellt. Wenn am Ende des Preßprozesses der von außen aufgebrachte Preßdruck abfällt, kann der in der Platte vorhandene Dampfdruck zu hoch sein, so daß es zu Plattenplatzern kommt, nämlich einem Aufbrechen der Platte in der Plattenmitte.

Ein wichtiger Kapazitätskennwert einer Span- bzw. Faserplattenproduktionsanlage ist der Preßfaktor, der die erforderliche Zeit für die Plattenaushärtung auf die Dimension senkrecht zur Plattenoberfläche bezieht. Über die Plattendicke errechnet sich dann der maximal mögli che Vorschub (bei kontinuierlicher Herstellung) bzw. die maximal mögliche Taktanzahl bei Taktpressen und damit die Anlagenkapazität. Übliche Preßfaktoren liegen im Bereich zwi schen 3 und 6 s/mm für Conti-Roll-Anlagen und zwischen 5 und 9 s/mm für Taktanlagen. Beispielsweise ergibt sich für die Aushärtung einer 19 mm Platte bei einem Preßfaktor von 5 s/mm eine Herstellungszeit von 95 Sekunden.

Der für die Beschleunigung der Aushärtung vorteilhafte Dampfstoßeffekt hat den weiteren Nachteil, daß die Produktfeuchtigkeit an der Plattenoberfläche nahezu Null ist und zur Mitte hin deutlich ansteigt, was ein inhomogenes Feuchteprofil bedeutet. Unter dem Gesichtspunkt eines stabilen Produktes ist jedoch ein homogenes Feuchteprofil anzustreben, das sich in der Praxis erst nach einer Lagerung über mehrere Wochen hinweg einstellt. Die Verarbeitung und insbesondere die Kaschierung von Platten mit deutlich inhomogenem Feuchteprofil führt zu Qualitätsproblemen. Außerdem haben immer weiter gesteigerte Anlagenleistungen zu ei ner geringeren Produktfeuchtigkeit geführt, die nun unterhalb der Feuchtigkeit liegt, die das Produkt im alltäglichen Einsatz annimmt (Ausgleichsfeuchtigkeit). Das Produkt ist also be strebt, Feuchtigkeit aus der Umgebung aufzunehmen.

Der Einsatz hochenergetischer Elektronenstrahlung (Gammastrahlen, Röntgenstrahlung, ioni sierende Strahlung) zur Härtung von organischen Kunstharzen ist bereits bekannt. So wird in der AT 338 499 die Imprägnierung von Span- und Faserplatten mit strahlenhärtbaren Kom ponenten zur Erzielung bestimmter technologischer Eigenschaften beschrieben. Dabei wird ein Plattenwerkstoff nach herkömmlichem Verfahren im Heißpreßverfahren hergestellt. An schließend wird eine Imprägnierung im Wechseldruckverfahren mit den strahlenhärtbaren Komponenten vorgenommen und deren Aushärtung mittels Elektronenstrahlenergie durchge führt. Mit dieser Nachbehandlung sollen die mechanischen Eigenschaften der Platte und ihre Dimensionsstabilität bei Einwirkung von Wasser verbessert werden, weswegen die eigentli che Plattenherstellung mit einer deutlich reduzierten Menge an thermisch härtbarem Binde mittel durchgeführt werden kann. Als strahlenhärtbares Bindemittel wird ein Gemisch aus ungesättigten Oligomeren (mindestens 30 Gew.-%), Acrylnitril (1-30 Gew.-%), nicht mitpo lymerisierende Zusatzstoffe (maximal 30 Gew.-%) und der Rest auf 100 Gew.-% vinylisch ungesättigte Monomere beschrieben. Als ungesättigte Monomere werden Polyesterharze, Acrylharze, Diallylphthalat-Vorpolymerisate, ein acrylmodifiziertes Alkyd-, Epoxy- oder Urethanharz vorgeschlagen. Zudem kommen Polymerisations-Beschleuniger zum Einsatz.

Hier handelt es sich nicht um die Herstellung einer Platte durch Elektronenbestrahlung son dern um eine in einem nachgeschalteten Verfahren erfolgende Nachveredelung mittels Elek tronenbestrahlung zur Verbesserung der Platteneigenschaften. Die eigentliche Plattenherstel lung erfolgt auch hier unter Verwendung eines thermisch härtbaren Bindemittels und durch Wärmezufuhr im Preßbereich mit einer vollständigen Aushärtung des in der verdichteten Platte enthaltenen Bindemittels. Damit werden die vorgenannten Nachteile - Leistungsbe grenzung durch die Wärmetransportzeit, inhomogenes Feuchteprofil und Gefahr von Platten platzern - im Grundsatz nicht beseitigt.

Aus der US 3 549 509 ist es bekannt, einen Formkörper unter Verwendung von strahlenhärt barem Bindemittel herzustellen. Dabei wird Holzstaub oder Sägemehl mit einem strahlen härtbaren flüssigen Monomer gemischt, in eine Form eingebracht, in dieser verdichtet und durch die Einwirkung von Strahlenenergie gehärtet. Als Strahlenquelle werden radioaktive Elektronenstrahler (z. B. Cobalt 60) oder ionisierende Strahlenquellen (z. B. Röntgenstrahlen) genannt. Nach den angeführten Beispielen erfolgt die Härtung in einer Cobalt-60-Strahlen kammer. Als strahlenhärtbares Monomer werden Methylacrylat, Methylmethacrylat und Pro pylacrylat vorgeschlagen.

Die Aushärtung in einer geschlossenen Form (Strahlenkammer) und die vergleichsweise langsame Aushärtung von Monomeren durch Gammastrahlung sind einer Hochleistungsher stellung abträglich. Dementsprechend ist auch dieses bekannte Verfahren nicht für die Her stellung von vergleichsweise dicken Platten oder Formkörpern aus Spänen oder Fasern son dern für dünne Beschichtungen von bereits formfesten Erzeugnissen vorgesehen, die als er stes in die Form eingelegt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren vorzusehen, das eine erhöhte Produktionsleistung ermöglicht, ohne daß ein störender Feuchtigkeitsgehalt sowie eine inhomogene Feuchtigkeitsverteilung in Kauf genommen werden müssen, und das mit einem vergleichsweise geringen Energieaufwand für das Aushärten durchgeführt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird von dem eingangs beschriebenen Verfahren ausgegangen, das erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß als härtbares Bindemittel eine Mi schung aus einem durch Elektronenstrahlenergie aushärtenden Bindemittel und aus einem der thermisch härtbaren Bindemittel Phenol-Formaldehydharz, Tanninharz, Harnstoff-Formalde hydharz, Melamin-Formaldehydharz, Isocyanatharz oder Mischungen oder Mischharze die ser eingesetzt wird oder daß als härtbares Bindemittel ein durch Elektronenstrahlenergie aus härtendes Bindemittel und radikalisch härtendes Peroxid zugemischt werden und daß zunächst eine formstabilisierende thermische Teilhärtung des unter äußerem Druck stehenden Formkörpers und dann eine Aushärtung mittels Elektronenstrahlenergie durchgeführt wer den.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens er geben sich aus den Unteransprüchen.

Im Rahmen der Erfindung wird zweitstufig gehärtet. Nach der vorangehenden thermischen Teilhärtung erfolgt die eigentliche Aushärtung durch hochenergetische Strahlung eines Elek tronenstrahlbeschleunigers. Dessen Leistungsfähigkeit wird im wesentlichen durch zwei Kennwerte bestimmt: Die Beschleunigungsspannung in MeV, die für die Reichweite der En ergie in den zu durch strahlenden Körper verantwortlich ist, und die vom Strahler an den durchstrahlten Körper abgegebene Energiemenge (Strahlerleistung, Dosismenge), die das Produkt aus Beschleunigerspannung und Beschleunigerstrom ist. Die Strahlerleistung be stimmt die in den Körper eingebrachte und von diesem absorbierte Energiemenge, die für die Härtung des Bindemittels verantwortlich ist. Verfügbare Beschleunigersysteme mit einer Be schleunigungsspannung von 10 MeV ermöglichen bei einseitiger Bestrahlung eines Platten werkstoffs, der beispielsweise ein spezifisches Gewicht von 750 kg/m³ hat, eine Eindring tiefe von ca. 40 mm, bei zweiseitiger Bestrahlung mit je 10 MeV von ca. 105 mm.

Im Vergleich zum bisher üblichen Herstellungsprozeß für Span- oder Faserplatten weist das erfindungsgemäße Verfahren wesentliche Vorteile auf. Die Polymerisation des insbesondere Oligomere enthaltenden Bindemittels erfolgt schlagartig und wird primär durch die Einbrin gung der erforderlichen Polymerisationsenergie (Strahlungsdosis in kGy) bestimmt. Die Strahlenaushärtung erfolgt innerhalb weniger Zehntel Sekunden. Dadurch sind Preßfaktoren von 0,05 s/mm möglich, so daß sich für die bereits vorstehend angesprochene 19 mm-Platte eine Aushärtezeit von etwa 1 Sekunde ergibt, während es bei der üblichen Wärmehärtung 95 Sekunden waren.

Ist bei der üblichen thermischen Härtung das Wasser einerseits zum Wärmetransport in die Plattenmitte vorteilhaft, beim Absenken des Preßdrucks jedoch wegen der Platzergefahr nachteilig, so beeinflußt es das erfindungsgemäße Verfahren kaum. Die Gefahr einer Feuch teverschiebung ist nicht gegeben, da auf das Produkt keine einseitige thermische Belastung einwirkt, welche die Ursache für die Feuchtewanderung im Produkt zur kalten Plattenmitte hin bildet. Im Produkt selbst erfolgt durch die Absorption der einfallenden Strahlung bzw. durch die Polymerisation keine kritische Temperaturerhöhung, die den Aufbau eines nen nenswerten Wasserdampfdrucks ermöglichen würde. Die Gefahr von Plattenplatzern besteht daher nicht. Reifezeiten von mehreren Tagen wie bei der üblichen Herstellung notwendig sind daher nicht erforderlich, was hinsichtlich des Lagerplatzbedarfs und des gebundenen Kapitals von Vorteil ist.

Als Bindemittel für die Elektronenstrahlhärtung eignen sich ungesättigte Oligomere. Es kann vorteilhaft sein, diesen Monomere beizumischen, um die Art und den Grad der Polymerisa tion des Bindemittels zu beeinflussen. Dementsprechend werden diese Monomere auch als Vernetzer bezeichnet. Vernetzer verfügen über mono- (z. B. HDDA), di- (DPGDA), tri- (z. B. TMPTA) oder polyfunktionelle Gruppen. Die Wahl des Vernetzers in Abstimmung mit dem ungesättigten Oligomer hinsichtlich des Mischungsverhältnisses und hinsichtlich einer Kombination von verschiedenen Vernetzern beeinflußt die Eigenschaften des hergestellten Formkörpers bzw. der Platte, z. B. Biegefestigkeit, Querzugfestigkeit, Biege-E-Modul, Be ständigkeit gegen Luftfeuchte- und Wassereinwirkung).

Für die untersuchten Oligomere und Gemische von Oligomeren mit Vernetzern ist zur voll ständigen Aushärtung eine Strahlendosis zwischen 70 und 100 kGy erforderlich. Einsetzbare ungesättigte Oligomere sind z. B. Polyesterharze, Acrylharze, Diallylphthalat-Vorpolymeri sate, acrylmodifizierte Alkyd-, Epoxy- oder Urethanharze. Diese sind im Gegensatz zu den üblicherweise eingesetzten Kondensationsharzen frei von Formaldehyd (Prüfung nach DIN EN 120 mit photometrischer Auswertung) und ermöglichen eine kochwasserfeste Verbindung des Verbundstoffes im Sinne der EN 1087-Teil 1.

Schon bei der üblichen Herstellung mittels Wärmehärtung ist man bestrebt, die Härtung im Moment der größten Verdichtung des Formkörpers bzw. der Platte durchzuführen oder zu mindest einzuleiten, damit die Form- bzw. Dimensionsstabilität gewährleistet ist und keine Rückfederung beim Nachlassen des Preßdrucks erfolgt. Bei der Elektronenstrahlhärtung ist die schlagartige Aushärtung in dieser Hinsicht von Vorteil. Andererseits ist das Einbringen der Strahlenenergie im Bereich des hohen Preßdrucks unzweckmäßig, soweit hier der me chanischen Belastung entsprechend dicke Stahlplatten oder andere Druckbeaufschlagungsein richtungen vorhanden sind, die in erheblichem Maße strahlenabsorbierend wirken und die Eindringtiefe der Strahlung herab setzen.

Aus diesem Grunde wird erfindungsgemäß zweistufig mit einer ersten formstabilisierenden thermischen Teilhärtung unter Preßdruck und einer anschließenden von äußerer Druckbeauf schlagung freien Elektronenstrahlaushärtung gearbeitet. Durch die thermische Teilhärtung wird - anders als bei einer thermischen Vollhärtung - die Produktionsleistung nicht entschei dend beeinträchtigt, weil der Wärmetransportweg zum bereits formstabilisierenden Härten oder Anhärten der beiden Außenschichten des Formkörpers gering ist.

Außer einer Beimischung von üblicherweise verwendetem thermisch härtbarem Bindemittel kommt als Variante für die thermische Teilhärtung oder Ersthärtung auch die Zugabe eines organischen Peroxids (z. B. TBPEH) in Betracht, das zusammen mit dem strahlenhärtbaren Bindemittel eingebracht wird und unter Temperatureinwirkung die Vernetzung des Binde mittels initialisiert. Auch in diesem Fall handelt es sich um eine Zweistufenhärtung, wobei in der ersten Stufe unter Einwirkung von Druck und Wärme eine Ersthärtung oder Teilhärtung unter Stabilisierung der verdichteten Form erfolgt, und in einer zweiten Stufe ohne äußere Einwirkung von Druck die vollständige Aushärtung bzw. Polymerisation des Bindemittels durch Elektronenstrahlenergie erfolgt. Die thermische Ersthärtung dient auch hier lediglich zur Fixierung des Materials in der verdichteten Lage und kann bei vergleichsweise geringer Temperatur erfolgen, so daß die vorgenannten technologischen Nachteile der thermischen Härtung in Grenzen gehalten werden.

Im übrigen wurde festgestellt, daß zur Sicherung der maximalen Materialverdichtung vor dem Aushärten ein Haltedruck ausreicht, der deutlich unter dem (maximalen) Preßdruck liegt. Daher kann die formstabilisierende thermische Teilhärtung gegebenenfalls durch einen niedrigen Haltedruck außerhalb der Preßvorrichtung im Bereich der Elektronenbestrahlung ergänzt werden, also beispielsweise beim Conti-Roll-Verfahren im Abstand hinter dem eng sten Preßspalt.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich in besonderem Maße zur Herstellung von Span- oder Faserplatten. Es ist aber auch auf anderes zelluloses oder ähnliches Material in Teil chen- oder Stückform anwendbar, bei dem eine gegenseitige Verbindung durch ein Binde mittel erreicht wird. Beispiele sind die Herstellung von Sperrholzplatten, plattenförmige Er zeugnisse aus Papier bzw. Papierschnitzeln, Textilfasern, Rinde oder auch bestimmte Müll fraktionen wie Kunststoffabfälle oder Verbundstoffe aus Kunststoff und Papier bzw. Karton.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemä ßen Verfahrens zur kontinuierlichen Herstellung von Span- oder Faserplatten mit einer Streuvorrichtung, einem Transportband, einer Preßvorrichtung und einer Aushärteeinrich tung, wie sie allgemein für die Herstellung von Span- und Faserplatten zum Einsatz kommt.

Diese Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Aushärteeinrichtung eine der Preßvorrichtung zugeordnete Heizeinrichtung zum Einbringen von Wärme in den verdichteten Körper und eine in Transportrichtung nachfolgende Elektronenstrahleinrichtung umfaßt.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieser Vorrichtung ergeben sich eben falls aus den Unteransprüchen.

Mit einer derartigen erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich das erfindungsgemäße Verfah ren durchführen, so daß dessen obengenannte Vorteile auch für die erfindungsgemäße Vor richtung gelten.

Die nachfolgenden Beispiele 1 bis 5 betreffen Versuche zum Nachweis der verbesserten me chanisch-technologischen Eigenschaften von erfindungsgemäß mit Elektronenstrahlenergie gehärteten Spankörpern:

Beispiel 1

Zur Untersuchung der als ergänzende Maßnahme vorgesehenen radikalischen Härtung durch organische Peroxide wurden in einem Rührapparat 100 Teile Deckschichtspäne aus der indu striellen Spänetrocknung mit 20 Teilen Bindemittel (Urethanacrylat) und 0,7 Teilen organi sches Peroxid (TBPEH) vermischt und anschließend in einer Laborpresse (Format 33 × 33 cm) 150°C für 10 Minuten und einem spezifischen Preßdruck von 13 N/mm² ausgesetzt. Die mechanisch-technologischen Eigenschaften waren wie folgt:

Beispiel 2

Auf 100 Teile industriell getrocknete Mittelschichtspäne wurden in einer Beleimungstrommel durch Luftzerstäubung 10 Teile Bindemittel (Urethanacrylat) und 0,4 Teile organisches Peroxid (TBPEH) auf die Späne aufgebracht. In einer Laborpresse wurden Platten vom For mat 40 × 40 cm hergestellt bei 150°C für 5 Minuten und einem spezifischen Preßdruck von 10 N/mm². Die Herstellung erfolgte zur Einstellung einer einheitlichen Plattendicke mit Ab standsleisten. In analoger Weise wurden Vergleichsplatten mit einem UF-Harz als Bindemit tel hergestellt (Probeiiserie A). Die mechanisch-technologischen Eigenschaften waren wie folgt:

Die beiden Platten lieferten vergleichbare Ergebnisse hinsichtlich der Querzugfestigkeit.

Die Proben der nachfolgenden Beispiele 3 bis 5 sind Rundproben mit einem Durchmesser von ca. 110 mm, sie wurden bei einer Elektronenstrahlbeschleunigeranlage mit einer Beschleunigerspannung von 10 MeV und einem Strom von ca. 1,5 mA entsprechend einer mittleren Strahlerleistung von 15 kW ausgehärtet.

Beispiel 3

Industriell getrocknete Mittelschichtspäne wurden vor der weiteren Verarbeitung fraktioniert und das Siebgut mit einer Maschenweite von 2 bis 4 mm verwendet. Im Anschluß daran er folgte die Beleimung in einer Laborbeleimtrommel von 100 Teilen Späne mit 10 Teilen Bin demittel (Epoxyacrylat) und 1 Teil Vernetzer (HDDA, TMPTH, DPGDA entsprechend der Probenserie K, L und M). Die Beleimung erfolgte heiß bei ca. 80°C Bindemitteltemperatur mittels Zerstäubung durch eine Zweistoffdüse. Die Spanfeuchte betrug ca. 4% bezogen auf die Trockenmasse. Das beleimte Spangut wurde zu Rundlingen gepreßt und mittels Elektro nenstrahl bei einer Dosis (bestimmt an der Probenoberfläche) von ca. 110 kGy gehärtet. Vergleichende Probekörper wurden in analoger Weise mit Harnstoff-Formaldehyd-Binde mittel (UF) hergestellt (100 Teile Späne, 10 Teile Festharz, Ammonsulfat als Härtekompo nente entsprechend der Probenserie J). Die mechanisch-technologischen Eigenschaften waren im Vergleich:

Man erkennt im Vergleich für die im Elektronenstrahl gehärteten Proben, daß bei selbem Beleimungsgrad die Querzugfestigkeit höher liegt, die Proben eine Kochquerzugfestigkeit aufweisen und die 2-Stundenquellung vermindert ist. Anzumerken ist, daß das Harnstoff- Formaldehyd-Bindemittel eine Kochquerzugfestigkeitsprüfung nicht zuläßt (die Probe löst sich beim Kochen auf). Der Formaldehydgehalt der strahlengehärteten Proben lag unterhalb der Nachweisgrenze von 0,5 mg pro 100 g Platte nach EN 120.

Beispiel 4

Die Proben wurden in analoger Weise wie in Beispiel 3 beschrieben hergestellt, der Belei mungsgrad jedoch um 50% reduziert. Die mechanisch-technologischen Eigenschaften waren im Vergleich:

Man erkennt im Vergleich für die im Elektronenstrahl gehärteten Proben, daß bei deutlich geringerem Beleimungsgrad die Querzugfestigkeit um bis zu 9,3% abfällt, eine Kochquer zugfestigkeit noch gegeben ist und zu den Werten in Beispiel 3 um 50% geringer ist. Der Formaldehydgehalt der strahlengehärteten Proben lag unterhalb der Nachweisgrenze von 0,5 mg pro 100 g Platte nach EN 120.

Beispiel 5

Das Bindemittel wurde im Vergleich zu den Beispielen 3 und 4 in diesem Fall in Form einer 25%igen Emulsion (zwecks verbesserter Verteilung) eines Melaminacrylates in kaltem Zu stand aufgebracht. Das durch die Emulsion eingebrachte Wasser erhöhte die Spänefeuchtig keit im beleimten Zustand noch erheblich. Im herkömmlichen Herstellungsverfahren mit üb lichen Bindemitteln lassen sich Platten mit solcher Spanfeuchtigkeit nur bei ausgesprochen geringer Preßtemperatur und damit verbunden langer Preßzeit herstellen.

Die mechanisch-technologischen Eigenschaften waren im Vergleich:

Trotz hoher Plattenrestfeuchte und geringem Beleimungsgrad ist die Querzugfestigkeit für R vergleichbar mit UF-gebundenen Probekörpern und liegt im Bereich der Proben aus Beispiel 4. Auffallend ist für die Serie R die geringe 2-Stundenquellung.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert: Es zeigen:

Abb. 1 eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Span- oder Faser platten unter Verwendung einer Vorpresse und mit beidseitiger Elektronen bestrahlung;

Abb. 2 eine Vorrichtung wie in Abb. 1, bei der jedoch die Hauptpresse an ders ausgebildet ist;

Abb. 3 eine der Abb. 1 entsprechende Vorrichtung jedoch ohne Vorpresse;

Abb. 4 eine Abb. 3 entsprechende Vorrichtung mit einseitiger Elektronenbe strahlung;

Abb. 5 eine Abb. 1 entsprechende Vorrichtung, bei der jedoch im Bereich der Elektronenbestrahlung ein Haltedruck auf die verdichtete Platte aufgebracht wird;

Abb. 6 eine Vorrichtung mit einer Presse, die von einer Umlenktrommel großen Durchmessers, mit dieser zusammenarbeitenden Druckrollen und einem Druckband gebildet ist, wobei eine einseitig wirkende Elektronenstrahlein richtung vorgesehen ist; und

Abb. 7 eine weitgehend Abb. 2 entsprechende Vorrichtung, die der kombi nierten thermischen und Elektronenstrahl-Härtung dient, wobei letztere in einer der Preßvorrichtung nachgeschalteten getrennten Einheit durchgeführt wird.

Gemäß Abb. 1 ist eine behälterförmige Streuvorrichtung 1 vorgesehen, die mit durch Elektronenbestrahlung härtbarem Bindemittel beleimtes zellulosisches Material 2 (Holzspäne, Holzfasern) aufnimmt. Dieses Material 2 wird in gleichmäßiger Verteilung auf ein kontinu ierlich umlaufendes Band 3 geschüttet, auf dem sich eine lockere Streuschicht 4 bildet. Diese wird in einer Vorpresse 5 vorverdichtet.

Die Vorpresse 5 weist in spiegelsymmetrischer Ausbildung und Anordnung ein oberes Vor verdichtungsband 6 und ein unteres Vorverdichtungsband 7 auf, die über Umlenkrollen 8, Spannrollen 9 sowie oberseitige Vordruckrollen 10 und unterseitige Vordruckrollen 11 um laufen. Das Transportband 3 mit der Streuschicht 4 läuft zwischen den Vorverdichtungsbän dern 6 und 7 hindurch, die sich in Transportrichtung einander annähern, was durch den in Transportrichtung sich verringernden Abstand zwischen sich den sich gegenüberliegenden Vordruckrollen 10 und 11 erreicht wird. Auf diese Weise entsteht aus der Streuschicht 4 eine dünnere vorverdichtete Schicht 12.

Das Transportband 3 läuft über Umlenkrollen 13 sowie einen starren Tisch 14 im Bereich der Aufgabe des Materials 2 und über Stützrollen 15 hinter der Vorpresse 5 um. In Trans portrichtung hinter der Vorpresse 5 ist eine Preßvorrichtung 16 (Hauptpresse) vorgesehen, die von einer oberen Trommel 17 und einer unteren Trommel 18 gebildet wird, deren Preß spalt 19 vom Obertrum des Transportbandes 3 mit der vorverdichteten Schicht 12 durchlau fen wird, so daß aus dieser die verdichtete Schicht 20 entsteht, die mit dem Transportband 3 über die Stützrollen 21 hinweg läuft, wobei die verdichtete Schicht 20 infolge Rückfederung eine etwas größere Dicke erhält, als es der Abmessung des Preßspalts 19 entspricht.

Darauf passiert das Transportband 3 mit der verdichteten Schicht 20 eine Elektronenstrahl einrichtung 22, die einen oberen Elektronenstrahlbeschleuniger 23 und einen unteren Elek tronenstrahlbeschleuniger 24 umfaßt, die einander zugewandt sind. Durch die schlagartige Aushärtung des mit dem Material 2 vermischten Bindemittels durch die Elektronenbestrah lung entsteht an der Elektronenstrahleinrichtung 22 aus der verdichteten Schicht 20 eine aus gehärtete Platte 25 (Endlosplatte), die über Stützrollen 26 der Endfertigung (Quertrennen, Oberflächenschleifen) zugeführt wird.

Die Vorrichtung nach Abb. 2 stimmt weitgehend mit der zuvor beschriebenen Vor richtung überein. Insoweit werden - wie auch bei den nachfolgenden Abbildungen - dieselben Bezugszeichen verwendet und wird von einer erneuten Beschreibung abgesehen. Der Unter schied zu Abb. 1 besteht darin, daß anstelle der Preßvorrichtung 16 eine abweichend ausgebildete Preßvorrichtung 27 vorgesehen ist. Diese Preßvorrichtung 27 ist nach dem Conti-Roll-Verfahren arbeitend ausgeführt, kann jedoch deutlich kürzer ausgeführt sein, als es üblicherweise bei Verfahren mit thermischer Härtung der Fall ist.

Die Preßvorrichtung 27 umfaßt ein oberes Band 28 und ein unteres Band 29, die über Um lenkrollen 30 umlaufen. Innerhalb des oberen Bandes 28 ist eine endlose Folge von oberen Rollstäben 31 vorgesehen, und in entsprechender Weise ist innerhalb des unteren Bandes 29 eine endlose Reihe von unteren Rollstäben 32 vorgesehen, wobei die Rollstäbe jeweils über Umlenkrollen 33 umlaufen. Den oberen Rollstäben 31 ist eine obere Druckplatte 34 mit obe ren Druckzylindern 35 zugeordnet, während den unteren Rollstäben 32 eine untere Druck platte 36 mit unteren Druckzylindern 37 zugeordnet ist. Die Druckplatten 34 und 36 sind in Transportrichtung leicht konvergierend geneigt, so daß sich ein sich verjüngender Preßspalt 38 ergibt, der vom Transportband 3 mit der vorverdichteten Schicht 12 durchlaufen wird. Durch entsprechende Druckbeaufschlagung der Druckzylinder 35 und 37 läßt sich der zur Wirkung kommende Preßdruck der Preßvorrichtung 27 und damit der Verdichtungsvorgang den jeweiligen Bedingungen und Vorgaben anpassen.

Bei der Vorrichtung nach Abb. 3 fehlt im Vergleich zu Abb. 1 die Vorpresse 5. Dementsprechend wird die Streuschicht 4 direkt der Preßvorrichtung 16 zugeführt und in die verdichtete Schicht 20 umgewandelt.

Die Vorrichtung nach Abb. 4 unterscheidet sich von derjenigen nach Abb. 3 nur dadurch, daß eine vereinfachte Elektronenstrahleinrichtung 39 vorgesehen ist, die nur einen Elektronenstrahlbeschleuniger 23 aufweist, der die verdichtete Schicht 20 nur von der Ober seite her bestrahlt. Natürlich wäre es auch möglich, eine Bestrahlung ausschließlich von der Unterseite her vorzusehen.

Die Vorrichtung gemäß Abb. 5 ist eine Weiterbildung der Vorrichtung gemäß Abb. 1, wobei im Bereich der Elektronenstrahleinrichtung 22 eine von dem Transportband 3 mit der verdichteten Schicht 20 durchlaufene Haltedruckvorrichtung 40 vorgesehen ist, die zwei Haltetransportbänder aufweist, nämlich ein umlaufendes oberes Haltetransportband 41, das über Umlenkrollen 42 geführt ist und wie dargestellt bereits die Preßvorrichtung 16 durchläuft, und ein unteres Haltetransportband, das hier vom Transportband 3 gebildet ist.

Im Ausführungsbeispiel nach Abb. 5 wird im Bereich der Elektronenstrahleinrichtung 22 ein unter dem Preßdruck der Preßvorrichtung 16 liegender Haltedruck auf die verdichtete Schicht 20 aufgebracht. Dazu ist eine Vakuumeinrichtung 43 zur Ausbildung einer von der verdichteten Schicht 20 durchlaufenen Vakuumzone 44 vorgesehen, so daß der von außen auf die Transportbänder 3 und 41 wirkende Atmosphärendruck den Haltedruck liefert, der eine dem Preßspalt 19 entsprechende Dicke der verdichteten Schicht 20 während der Elek tronenbestrahlung sichert.

Bei der Voreichtung gemäß Abb. 6 sind das Transportband 3 und der Tisch 14 durch ein kurzes Zubringer-Transportband 45 ersetzt. Dieses führt die Streuschicht 4 zu einer Preßvorrichtung 46, zu der eine Umlenktrommel 47 von großem Durchmesser gehört, über deren halbe Umfangslänge ein Preßband 48 mit Radialabstand unter Bildung eines langen Preßspalts 49 mit umläuft. Das Preßband 48 ist im Bereich des Preßspalts 49 rückseitig durch Druckrollen 50 abgestützt, die den Verdichtungsdruck aufbringen. Das Preßband 48 läuft über eine obere Umlenkdruckrolle 51 und eine untere Umlenkdruckrolle 52, die der Umlenktrommel 47 benachbart angeordnet sind und entsprechend den eingezeichneten Pfei len vorgespannt werden können, sowie über weitere Umlenkrollen 53.

Am Ende des Preßspalts 49 ist eine Elektronenstrahleinrichtung 54 mit einem Elektronen strahlbeschleuniger 55 angeordnet, der zwischen den beiden in Umlaufrichtung letzten Druckrollen 50 plaziert ist. Zusätzlich könnte ein gegenüberliegender Elektronenbeschleuni ger innerhalb der Umlenktrommel 47 angeordnet sein (nicht gezeichnet).

Durch die angedeutete Verlagerung der Umlenkdruckrollen 51 und 52 läßt sich eine entspre chende Zugspannung auf das Preßband 48 ausüben. Die eigentliche Verdichtung der Streu schicht 4 erfolgt wie dargestellt hauptsächlich im Bereich der unteren Umlenkdruckrolle 52 sowie ggf. auch noch im Bereich der in Umlaufrichtung vorderen Druckrollen 50. Da im Be reich der hinteren Druckrollen das Preßband 48 in gleichbleibendem Abstand zur Umlenk trommel 47 gehalten ist, übt das Preßband 48 im Bereich der Elektronenstrahleinrichtung 54 nur noch eine Haltefunktion aus, um ein Auffedern der verdichteten Schicht 20 vor dem Aushärten im Bereich des Elektronenstrahlbeschleunigers 55 zu verhindern. Die ausgehärtete Platte 25 (Endlosplatte) wird dann über Stützrollen 26 abgeführt.

Bei der Vorrichtung nach Abb. 7 handelt es sich weitgehend um die bereits anhand von Abb. 2 beschriebene Vorrichtung mit einer vergleichsweise kurzen Preßvorrichtung 27 (Conti-Roll-Verfahren). Abweichend erfolgt die Beschickung mit einem Material 2', dem nicht nur strahlenhartbares Bindemittel sondern auch thermisch härtbares Bindemittel zuge mischt ist, das für eine formstabilisierende Teilhärtung (Vorhärtung) ausreicht. Dementspre chend wird über die Druckplatten 34 und 36 der Preßvorrichtung 27' Wärme zugeführt und bereits eine Teilaushärtung durch Reaktion nur des thermisch härtbaren Bindemittels bewirkt. Als Ergebnis entsteht eine teilgehärtete Endlosplatte 56, die wie dargestellt in üblicher Weise mittels einer Diagonalsäge 57 in teilgehärtete Einzelplatten 58 abgelängt wird, die in einem Zwischenstapel 59 abgelegt werden, ohne bereits strahlengehärtet zu sein.

Die Strahlenhärtung erfolgt vielmehr in einer nachgeschalteten getrennten Einheit 60 mit ei ner Elektronenstrahleinrichtung 61, mit einem oberen Elektronenstrahlbeschleuniger 62 und einem unteren Elektronenstrahlbeschleuniger 63, zwischen denen hindurch die teilgehärteten Einzelplatten 58 auf Stützrollen 64 hindurchgeführt werden, so daß voll ausgehärtete Einzel platten 65 entstehen, in denen nunmehr auch das strahlenhärtbare Bindemittel chemisch rea giert hat, so daß die Einzelplatten 65 ihre Endfestigkeit aufweisen. Sie werden dann auf ei nem Fertigstapel 66 abgelegt.

Bei entsprechender Anordnung der Elektronenstrahleinrichtung 61 könnte die Strahlenaus härtung auch unmittelbar hinter der Preßvorrichtung 27' vor dem Ablängen mittels der Dia gonalsäge 57 erfolgen (nicht dargestellt).

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von Span- oder Faserformkörpern aus zerkleinertem, zellu losem Material, bei dem das aufbereitete Span- oder Fasermaterial mit einem härtbaren Bindemittel vermischt wird, das Gemisch auf eine Formunterlage aufgebracht und durch Preßdruck zu einem Formkörper verdichtet wird und das Bindemittel ausgehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß als härtbares Bindemittel eine Mischung aus einem durch Elektronenstrahlenergie aushärtenden Bindemittel und aus einem der thermisch härtbaren Bindemittel Phenol-Formaldehydharz, Tanninharz, Harnstoff- Formaldehydharz, Melamin-Formaldehydharz, Isocyanatharz oder Mischungen oder Mischharze dieser eingesetzt wird oder daß als härtbares Bindemittel ein durch Elek tronenstrahlenergie aushärtendes Bindemittel und radikalisch härtendes Peroxid zuge mischt werden und daß zunächst eine formstabilisierende thermische Teilhärtung des unter äußerem Druck stehenden Formkörpers und dann eine Aushärtung mittels Elek tronenstrahlenergie durchgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als durch Elektronenstrahl energie aushärtendes Bindemittel ein Kunstharz eingesetzt wird, das ein ungesättigtes Oligomer enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Oligomer ein Mono mer als härtungsbeschleunigender Vernetzer zugesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Bin demittel bezogen auf die Trockenmasse des Materials für das ungesättigte Oligomer bis zu 30 Gew.-% und für den Vernetzer zwischen 0 und 20 Gew.-% beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Bindemittel für das ungesättigte Oligomer zwischen 1 und 10 Gew.-% und für den Vernetzer zwi schen 0 und 5 Gew.-% beträgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Ver netzer Monomere mit mono-, bi-, tri- oder polyfunktionellen Gruppen oder eine Mi schung aus diesen Monomeren verwendet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die funktionellen Gruppen der Monomere aus vinylisch ungesättigten Monomeren bestehen.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als unge sättigte Oligomere Kunstharze mit polymerisierbaren C-C-Doppelbindungen aus der Gruppe der ungesättigten Polyesterharze, Etheracrylate, Epoxidacrylate, Urethan acrylate oder der ungesättigten Acrylatharze verwendet werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ohne äußeren Druck elektronenstrahlgehärtet wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem unter dem Preßdruck liegenden Haltedruck mittels Elektronenstrahlenergie ausgehärtet wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bezogen auf die Trockenmasse des Materials der Anteil des thermisch härtbaren Bindemittels zwischen 0,5 und 20 Gew.-% und der Anteil des strahlenhärtbaren Bindemittels zwi schen 0,5 und 20 Gew.-% betragen.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des thermisch härtbaren Bindemittels zwischen 1 und 10 Gew.-% und der Anteil des strahlenhärtbaren Bindemittels zwischen 1 und 10 Gew.-% betragen.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 unter Verwendung von Isocyanatharz als thermisch härtendes Bindemittel, dadurch gekennzeichnet, daß das Isocyanatharz ein PMDI ist.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 unter Verwendung von radikalisch härtendem Peroxid, dadurch gekennzeichnet, daß organisches Peroxid eingesetzt wird.

15. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 14 zur konti nuierlichen Herstellung von Span- oder Faserplatten (25, 58), mit einer Streuvorrich tung (1), einem Transportband (3, 45), einer Preßvorrichtung (16, 27, 46) und einer Aushärteeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Aushärteeinrichtung eine der Preßvorrichtung (16, 27, 46) zugeordnete Heizeinrichtung zum Einbringen von Wärme in den verdichteten Körper (12) und eine in Transportrichtung nachfolgende Elektro nenstrahleinrichtung (22, 39, 54, 61) umfaßt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenstrahlein richtung (22, 61) zwei Elektronenstrahlbeschleuniger (23, 24; 62, 63) aufweist, die auf gegenüberliegenden Seiten der Transportbahn angeordnet sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Elektronenstrahleinrichtung (22, 54) eine Haltedruckvorrichtung (40; 47, 48) zum Aufbringen eines den verdichteten plattenförmigen Körper (20) während des Bestrah lens auf die Solldicke haltenden Haltedrucks vorgesehen ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltedruckvorrich tung (40; 47, 48) wenigstens ein Haltetransportband (3, 41; 48) umfaßt, das an den plattenförmigen Körper (20) andrückbar ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Halte druckvorrichtung (47, 48) eine Umlenktrommel (47) und ein um diese geführtes Hal tetransportband (48) umfaßt, die auf gegenüberliegenden Seiten am plattenförmigen Körper (20) anliegen.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Halte druckvorrichtung (40) eine Vakuumeinrichtung (43) umfaßt, die an den vom platten förmigen Körper (20) durchlaufenen Zwischenraum (Vakuumzone 44) angeschlossen ist, so daß der Atmosphärendruck das Haltetransportband (3, 41; 48) andrückt.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenstrahleinrichtung (61) als getrennte Einheit (60) der Preßvorrichtung (27') mit der Heizeinrichtung nachgeschaltet ist.