DE19919823A1

DE19919823A1 - Verfahren zum Verkleben von Sperrholz- bzw. LVL-Platten

Info

Publication number: DE19919823A1
Application number: DE19919823A
Authority: DE
Inventors: Gernot Von Haas
Original assignee: Maschinenfabrik J Dieffenbacher GmbH and Co; Dieffenbacher GmbH Maschinen und Anlagenbau
Current assignee: Dieffenbacher GmbH Maschinen und Anlagenbau
Priority date: 1999-05-01
Filing date: 1999-05-01
Publication date: 2000-11-02
Anticipated expiration: 2019-05-02
Also published as: FI20001001L; DE19919823B4; FI20001001A7; US6402869B1; CA2307246A1; FI20001001A0; CA2307246C

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verkleben von Furnieren zu LVL- bzw. Sperrholzplatten von in mehreren Schichten über- und hintereinander zusammengelegten Furnieren unter Aushärtung der zwischen den Einzelschichten eingebrachten Klebstoffes beim Verpressen in einer beheizten Presse. Die Erfindung besteht darin, daß die Verklebung und Verpressung der äußeren Schichten eines Schichtpaketes zu LVL- bzw. Sperrholzplatten mittels Hochtemperaturklebstoff und der inneren Schichten mittels Niedertemperaturklebstoff erfolgt, so daß die in das Schichtpaket einzubringende Wärmemenge von außen nach innen abnimmt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verkleben von Sperrholz- bzw. LVL-(long veneer lumber)-Platten nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

LVL- und Sperrholzplatten bestehen aus Furnieren mit Dicken von 0,5 mm bis 6 mm. Die Furniere werden in der Regel mit Phenol-Formaldehyd-Klebstoff beleimt, zusammengelegt, in einer Heißpresse zusammengepreßt und der Klebstoff unter Temperatureinwirkung ausgehärtet. Phenol-Formaldehyd- Klebstoff ist ein Hochtemperaturklebstoff, der nach Erreichung von 110°C in ca. 1 Minute durch Kondensationsreaktionen aushärtet. Bei niedrigeren Temperaturen als 110°C dauert die Kondensationsreaktion wesentlich länger und findet nur im begrenzten Umfang statt. Die Festigkeit dieser Klebeverbindung ist daher geringer als bei einer Aushärtung über 110°C. Wird die Aushärtungsreaktion sachgemäß gesteuert, ergibt die Phenolharzverklebung eine koch- und wasserfeste Verbindung. Das hergestellte Sperrholz und LVL ist wetterfest und für konstruktive Bereiche einsetzbar. Der Klebstoff ist im Vergleich zu anderen Klebstoffen, mit denen eine koch- und wetterfeste Verklebung erzielt werden kann, günstig. Als Klebstoff wird daher für Sperrholz und LVL, welches im konstruktiven Bereich eingesetzt wird, fast ausschließlich Phenol-Formaldehyd-Klebstoff verwendet.

Sperrholz- und LVL-Platten werden in der Regel in Dicken bis 45 mm produziert. Die Erwärmung der Furniere und des Klebstoffes erfolgt in der Heißpresse ausschließlich über Konduktion. Die Wärme wird von den Preßplatten durch die äußeren Schichten in die inneren Schichten geleitet. Die Erwärmungsdauer, also die Zeitdauer bis in der Plattenmitte 110°C erreicht worden sind, steigt durch die geringe Wärmeleitfähigkeit von Holz mit zunehmender Plattendicke überproportional an. Beispielsweise beträgt bei einer Plattenanfangstemperatur von 30°C und einer Preßplattentemperatur von 160°C die Erwärmungsdauer bei 20 mm dicken Platten 5 Minuten, bei 40 mm dicken Platten 20 Minuten und bei 80 mm dicken Platten 120 Minuten.

Um auch Platten mit Dicken größer als 45 mm (dicke Platten) in wirtschaftlich vertretbarer Zeit zu produzieren, sind verschiedene Vorschläge gemacht worden. Eine Erhöhung der Preßplattentemperatur auf über 160°C hat sich als nachteilig erwiesen, da das Holz bei höheren Temperaturen als 160°C und einer Einwirkdauer von über 20 Minuten thermisch zersetzt wird. Auch die Festigkeit der Platte nimmt durch die thermische Zersetzung deutlich ab.

In einem bekannten diskontinuierlichen Herstellungsverfahren werden die Platten in Ein- oder Mehretagenpressen mit Hochfrequenz erwärmt. Die Preßplatten sind so ausgelegt, daß sie beheizt und gleichzeitig als Kondensatorplatte verwendet werden können. Die Preßplattentemperatur beträgt bei diesem Verfahren ca. 110°C. Die Furniere werden auf die untere Preßplatten abgelegt, zusammengepreßt und anschließend über den ganzen Mattenquerschnitt mit Hochfrequenz erwärmt. Zum Betrieben einer solchen Anlage sind aufwendige Schutzmaßnahmen notwendig. Die Presse muß abgeschirmt werden. Es darf nur mit bestimmten Frequenzen gesendet werden. Außerdem sind ausgebildete Fachkräfte während des Betriebes notwendig. Da der Wirkungsgrad der elektrischen Energie bei ca. 50% liegt, verursacht diese Form der Erwärmung hohe laufende Energiekosten. Weiterhin besteht bei zu hoher lokaler Furnierfeuchte die Gefahr von elektrischen Durchschlägen und Verkohlungen in der Platte. Im kontinuierlichen Herstellungsverfahren kann mit Hochfrequenz nicht erwärmt werden, da die kontinuierlichen Heiß-Pressen nicht mit Hochfrequenzerwärmung ausgestattet werden können.

Nach DE 197 18 772 werden im kontinuierlichen Herstellungsprozeß die Furniere vor der Heißpresse mit Mikrowellenstrahlung über den ganzen Mattenquerschnitt erwärmt. Die Produktion von sehr dicken Platten ist mittels dieses Verfahrens mit einigen Nachteilen verbunden. Da die Mikrowelle einige Meter vor der Heißpresse steht, kann es zu Voraushärtungen des Klebstoffes während des Transportes der Furniere auf dem Weg von der Mikrowelle bis zur Heißpresse kommen. Durch die Voraushärtungen wird die Klebeverbindung geschwächt. Da mit zunehmender Dicke die Produktionsgeschwindigkeit sinkt, nehmen diese Voraushärtungen ebenfalls zu. Bei einem Produktionsstop kann es zu so großen Voraushärtungen der Furniere, die sich zwischen der Mikrowelle und der Heißpresse befinden, kommen, daß dieser Plattenabschnitt Ausschuß wird.

Bis zu einer bestimmten Temperatur- und Feuchtekombination wird das Holz mit zunehmender Temperatur und Feuchte erweicht. Bei einer üblichen Furnierfeuchte von etwa 8-10% erweicht das Holz bei Temperaturen über 100°C deutlich, wobei die Erweichung bis etwa 140°C noch erhöht werden kann. Während der Aushärtung des Klebstoffes müssen die Furniere zur Erreichung eines flächigen Kontaktes mit einem gewissen Mindestdruck von ca. 1,5 N/mm² beaufschlagt werden. Die Dicke der Furniere wird während der Pressung durch den Druck vermindert (Preßschwund). Mit zunehmender Temperatur der Furniere steigt der Preßschwund ab einer Temperatur über 100°C überproportional an. Der Preßschwund beträgt bei der normalen Heißpressung von LVL- und Sperrholzplatten ca. 10%. Der Preßschwund ist in der Regel unerwünscht, da in der gleichen Größenordnung mehr Material eingesetzt werden muß. Ein weiteres Problem besteht darin, daß bei der fertigen Platte die verdichteten Furniere durch Quell- und Schwindvorgänge teilweise wieder zurückfedern. Durch diese Rückfederung wird die Platte in der Dicke ungleichmäßig und im extremen Fall kommt es zu Verwerfungen.

Als Nachteil der herkömmlichen Verfahren ist weiter anzuführen, daß während der Heißpressung die Temperatur der Furniere auf über 100°C ansteigt, Wasser verdampft und sich ein Dampfüberdruck zwischen den Furnieren aufbaut. Mit zunehmender Feuchte der Furniere steigt der Dampfüberdruck an. Wenn der Dampfüberdruck zwischen den Furnieren nach Verlassen der Presse größer ist als die Festigkeit der Klebeverbindung, platzt die Platte auf und ist Ausschuß. Dieses Aufplatzen tritt in der Regel in der Plattenmitte auf, da diese Schicht erst am Schluß der Pressung erwärmt wird und damit die kürzeste Aushärtungszeit und die geringste Klebefestigkeit aufweist. Weiterhin kann in den äußeren Schichten der Dampf zum Teil über die Plattenoberfläche nach Verlassen der Heißpresse abströmen, so daß der Dampfdruck dort vermindert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dicke LVL- oder Sperrholzplatten wirtschaftlich so herzustellen, daß eine zusätzliche Erwärmung neben der konduktiven Wärmeleitung in der Heißpresse mit zum Beispiel Hochfrequenz oder ein Vorwärmen nicht mehr nötig ist.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach Anspruch 1 darin, daß die Verklebung und Verpressung der äußeren Schichten eines Schichtpaketes zu LVL- bzw. Sperrholzplatten mittels Hochtemperaturklebstoff und der inneren Schichten mittels Niedertemperaturklebstoff erfolgt, so daß die in das Schichtpaket einzubringende Wärmemenge von außen nach innen abnimmt.

Der Vorteil dieses Verfahrens ist darin zu sehen, daß die Produktion von dicken LVL- oder Sperrholzplatten möglich ist, ohne das Schichtpaket vollständig zu durchwärmen. Die Furniere der Platte werden mit verschiedenen Klebstoffen beleimt: Die Furniere der äußeren Schichten mit einem Hochtemperaturklebstoff und die Furniere der inneren Schichten mit einem Niedertemperaturklebstoff. Die Preßzeit wird so gewählt, daß nach dem Verlassen der Heißpresse die Mitte der LVL- oder Sperrholzplatte nicht über 60°C oder maximal um 40°C erwärmt ist.

Niedertemperaturklebstoff härtet bei Raumtemperatur in ca. 20 bis 60 Minuten und bei Temperaturen um die 60°C in wenigen Minuten aus. Der Preis dieser Klebstoffe beträgt pro m² Klebefläche etwa das 3 bis 6 fache des Hochtemperaturklebstoffes Phenol-Formaldehyd. Als besonders geeigneter Niedertemperaturklebstoff hat sich für die Verklebung von Furnieren hochreaktiver Polyurethan Klebstoff herausgestellt. Es können aber auch Melamin-Formaldehyd-Klebstoffe oder Resorcinol-Klebstoff eingesetzt werden. Durch die Verwendung des Niedertemperaturklebstoffes wird die Preßzeit von dicken Platten deutlich reduziert, da nur in die äußeren Lagen des Schichtpaketes, welche aus Furnieren mit Hochtemperaturklebstoff bestehen, Wärme eingebracht werden muß. Dicke Platten können nun in ca. 20 bis 30 Minuten verpreßt werden. Da in den äußeren Lagen des Schichtpaketes der preisgünstige Hochtemperaturklebstoff Phenol-Formaldehyd verwendet wird, kann das hergestellte Produkt wesentlich kostengünstiger produziert als bei ausschließlicher Verwendung von Niedertemperaturklebstoffen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ergibt weiter den Vorteil, daß bei der Heißpressung nur die äußeren Schichten erwärmt werden und somit der Preßschwund auf ca. ein Drittel der üblichen Größenordnung vermindert wird. Durch die Verminderung des Preßschwundes kann also Material eingespart werden und die Maßhaltigkeit der Platte bei Quell- und Schwindvorgängen steigt an.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß die Produktionssicherheit während der Heißpressung deutlich erhöht wird.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren steigt die Temperatur in der Plattenmitte während der Heißpressung nicht auf 100°C oder höher an und es wird in der Plattenmitte kein Dampfüberdruck aufgebaut. Dann kann auch eine höhere Furnierfeuchte beim Pressen eingestellt werden. Die Platten weisen eine Feuchte auf, die näher an der Ausgleichsfeuchte ist. Das Klimatisieren der Platten kann somit verkürzt werden und es kommt im späteren Gebrauch der Platten zu weniger Veränderungen der Plattenabmessungen und damit zu Verwerfungen. Da die Platten nicht vollständig durchwärmt werden, wird zusätzlich Energie (thermische bzw. elektrische) eingespart.

Von Vorteil kann auch sein, daß bei der Herstellung von besonders dicken LVL- oder Sperrholzplatten im Aufbau des Schichtpaketes von außen nach innen, das heißt von den äußeren Lagen zur Plattenmitte nicht zwei sondern drei bzw. mehrere Temperaturklebstoffe abstufend in ihrer Aushärtetemperatur Verwendung finden.

Weitere vorteilhafte Maßnahmen und Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung mit der Zeichnung hervor.

Die Zeichnung zeigt den Aufbau eines Schichtpaketes 1, wie es zur Herstellung von LVL- oder Sperrholzplatten nach dem Verfahren gemäß der Erfindung dient. Die Furnier 2 sind dabei in mehreren Lagen übereinander zusammengelegt, wobei die Oberflächen der äußeren Furniere 2 mit Hochtemperaturklebstoff 3 und die inneren Furniere mit Niedertemperaturklebstoff 4 versehen sind.

Bezugszeichenliste

1

Schichtpaket

2

Furniere

3

Hochtemperaturklebstoff

4

Niedertemperaturklebstoff

Claims

1. Verfahren zum Verkleben von Furnieren zu LVL- bzw. Sperrholzplatten von in mehreren Schichten über- und hintereinander zusammengelegten Furnieren unter Aushärtung der zwischen den Einzelschichten eingebrachten Klebstoffes beim Verpressen in einer beheizten Presse, dadurch gekennzeichnet, daß die Verklebung und Verpressung der äußeren Schichten eines Schichtpaketes zu LVL- bzw. Sperrholzplatten mittels Hochtemperaturklebstoff und der inneren Schichten mittels Niedertemperaturklebstoff erfolgt, so daß die in das Schichtpaket einzubringende Wärmemenge von außen nach innen abnimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Klebstoff zwischen die äußeren Schichten des Schichtpaketes Phenolharz und zwischen die inneren Schichten Phenol-Resorcinol, Polyurethan oder Melamin-Formaldehyd eingebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in der Mitte des Schichtpaketes auf circa 60°Celsius erhöht wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Furnierlagen des Schichtpaketes von außen zur Schichtpaketmitte mehrere Hochtemperatur- zu Niedertemperaturklebstoffen in der Aushärtetemperatur abstufend eingebracht werden.