Materialkreislauffähiges Plattenmaterial und dessen Herstellungsverfahren
Die Erfindung betrifft ein Plattenmaterial, insbesondere für die Möbelherstellung, das aus mehreren Lagen Karton, Pappe, od. dgl., unter Einfügung von einem Bindemittel zu Laminat verpreßt, hergestellt ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin entsprechende Verfahren zur Herstellung des Plattenmaterials.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines entsprechenden Plattenmaterials, welches nur aus umweltfreundlichen, natürlichen oder recycelten Materialien besteht, welches selber wieder recycelt werden kann, d.h. , in den Materialkreislauf zurückgeführt werden kann, und welches zudem ausreichend stabil und günstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Karton und/oder die Pappe weitgehend leimfrei ist und das Bindemittel ein im wesentlichen aus einem Naturstoff bestehender Leim ist, der nach dem Verpreßen im kalten trockenen Zustand verfestigt ist.
Das erfindungsgemäße Plattenmaterial kann z. B. als Ersatz für Hartfaserplatten in Schrankrückwänden dienen. Diese Hartfaserplatten sind u.a. wegen des stark harzhaltigen Leimes nicht ohne weiteres recycelbar. Zudem beträgt der Materialeinsatz einer gleich großen Platte aus dem
ORIGINALUNTERLAGEN
erfindungsgemäßen Plattenmaterial nur ca. ein Drittel des Materialeinsatzes einer herkömmlichen Hartfaserplatte. Weiterhin hat das erfindungsgemäße Plattenmaterial den Vorteil, daß beide Seiten glatt sind und, nach z. B. entsprechendem Lackieren, als Dekorflächen dienen können.
Alternativ kann die Oberfläche selbstverständlich auch mit einer Sperrholzschicht und/oder einem Furnier verleimt und verpreßt werden, so daß auch Naturholzdekore möglich sind. Ebenso ist auch ein Aufziehen von Dekorfolien, von Stoffen oder auch das Aufbringen einer Beflockung auf die Oberfläche möglich.
Beim Recyceln solcher Platten mit Dekoroberfläche lassen sich nach einem An- oder Auflösen des Kernmaterials die Dekormaterialien leicht abziehen und von der Kernmaterialmasse trennen.
Das erfindungsgemäße Plattenmaterial ist daher nicht auf die Verwendung von Schrankrückwänden beschränkt, sondern es lassen sich selbstverständlich auch Seitenwände, Frontflächen oder anderes daraus herstellen. Da beim Pressen auch eine andere Formgebung als die einfache gerade Plattenform möglich ist, können aus dem Plattenmaterial auch abgerundete Kanten für Möbel od. dgl. hergestellt werden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Plattenmaterials enthält dasselbe einen Kern aus expandiertem Papierwabenmaterial, deren Wabenzellen beidseitig jeweils mit mehreren, vorzugsweise zwei, Lagen beleimten Karton verpreßt ist, der im kalten trockenen Zustand verfestigt ist. Derartiges Plattenmaterial bietet sich z. B. als Ersatz für Küchenarbeitsplatten od. dgl. an. Hierzu müßten nur die außen umlaufenden Kanten entsprechend mit Abschlußstücken aus Holz, Kunststoff, Metall oder Kombination der verschiedenen Materialien versehen werden. Dieses
Plattenmaterial mit Wabenkern ist äußerst stabil und gleichzeitig sehr leicht.
Der Karton besteht vorzugsweise im wesentlichen aus leimfreier Zellulose, insbesondere aus recyceltem Material, und weist ein Flächengewicht von 350 bis 380 g/m2 und eine Dicke von ca. 0,57 mm auf. Der Leim ist vorzugsweise ein Schmelzleim oder ein Kaltleim aus Stärke und enthält geringe Mengen Polyvinylalkohol und Polyvinylacetat. Besonders günstig ist die Herstellung des Leims aus Kartoffelstärke. Um einen hochwertigeren Naturleim zu erhalten, bietet sich insbesondere auch Maisstärke an. Vorzugsweise beträgt der Wasseranteil im Leim vor der Anwendung etwa 50%.
Das Plattenmaterial enthält nach der Fertigung im trockenen Zustand insgesamt etwa 10% Bindemittel.
Je nachdem ob es sich um Plattenmaterial mit wasserbasiertem Kaltleim oder um Plattenmaterial mit Schmelzleim handelt, wurden unterschiedliche erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung entwickelt:
Beim Verfahren zur Herstellung von Plattenmaterial mit wasserbasiertem Kaltleim wird erfindungsgemaß der Karton mindestens von einer Rolle abgezogen oder von einem Stapel entnommen, mit Kaltleim beleimt, auf ein Plattenmaß zugeschnitten, lageweise aufeinandergelegt, eine vorgegebene Zeit verpreßt und anschließend zur Trocknung, voneinander beabstandet, gestapelt und belüftet.
Die Preßzeit selbst dauert vorzugsweise etwa 2 bis 3 Minuten.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit äußerst schnell und damit kostengünstig. Zudem können zum Pressen herkömmliche bekannte Werkzeuge eingesetzt werden.
Zur Verkürzung der Trocknungszeit wird vorteilhafterweise das Plattenmaterial für eine vorgegebene Zeit einer ersten Preßphase mit einer Heiztemperatur entsprechend der Verdampfungstemperatur der Bindemittelfeuchtigkeit bei dem jeweiligen Preßdruck unterzogen und danach einer eine vorgegebene Zeit dauernden Entlüftungs- und Trocknungsphase ausgesetzt, worauf dann wiederum eine zweite kalte Preßphase für eine vorgegebene Zeit und die anschließend beabstandete Stapelung und Nachtrocknung folgt. Die warme Preßphase muß zeitlich so bemessen sein, daß ein ausreichender Wärmefluß in den gesamten Materialblock stattfindet. Sie ist damit u.a. abhängig von dem gewählten Material, insbesondere der Dicke der Karton- oder Papplagen. Die Kaltpreßzeit dauert hierbei etwa 2 bis 3 Minuten. Die Entlüftungs- und Trocknungsphase zwischen den beiden Preßvorgängen beträgt vorzugsweise etwa 15 Sekunden.
Um die Produktionsrate zu erhöhen, ist es möglich, daß beim Verpressen mehrere Platten unter Einschuß von Trennmaterial, z. B. Antihaftfolie oder Metallplatten, aufeinander gestapelt sind. Es werden dann mit einem Preßvorgang gleich mehrere Platten gefertigt.
Bei einem Warmpressen ist es vorteilhaft, wenn auch die dazwischenliegenden Trennplatten beheizt werden.
Vorzugsweise werden die trennenden Metallplatten während der Entlüftungs- und Trocknungsphase voneinander beabstandet gehalten, um eine bessere Belüftung und schnellere Trocknung zu erreichen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren findet die Verfestigung des Plattenmaterials somit nicht in der Presse sondern erst beim Abkühlen oder Trocknen statt. Dies verhindert, daß der beim Pressen entstehende Dampf die Bindewirkung des Leims
herabsetzt oder zerstört. Es hat weiterhin den Vorteil, daß die Gesamtzeit in der Presse relativ kurz gehalten wird, so daß die Produktionsrate pro Presse relativ hoch ist. Es muß dann nur entsprechender Raum für die Trocknung und Lagerung vorhanden sein.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Plattenmaterial mit einem Schmelzleim wird der Karton von mindestens einer Rolle abgezogen oder von einem Stapel entnommen, auf ein Plattenmaß zugeschnitten, lagenweise unter Einschluß des Leims aufeinandergelegt und einer Heißpressung so lange unterzogen, bis der Schmelzleim vollständig aufgeschmolzen ist, wonach eine Stapelung und Abkühlung zur Verfestigung erfolgt.
Auch hier erfolgt die Verfestigung somit nicht in der Presse sondern erst beim Abkühlen oder Trocknen.
Zur Herstellung von Plattenmaterial mit einem Wabenkern wird der expandierte und verfestigte Wabenkern, die Kartonlagen und ggf. die Sperrholzschicht und/oder das Furnier mit Kaltleim beleimt und lagenweise aufeinandergelegt in eine Presse eingebracht und für eine vorgegebene Zeit einer Kaltpressung unterzogen, worauf eine beabstandete Stapelung und Trocknung erfolgt. Auch hier beträgt die Kaltpreßzeit vorzugsweise 2 bis 3 Minuten.
Die Verfestigung des expandierten Wabenkerns vor dem Belegen und Verpressen mit den Kartonlagen kann dadurch erreicht werden, daß das Wabenmaterial mit einem Naturtränkstoff, vorzugsweise wasserbasiertem Kaltleim, behandelt wird und dann getrocknet wird.
Vorzugsweise werden bei der Kaltpressung die Preßbacken hierbei auf ein vorgegebenes Plattendickenmaß zusaιr.mengefahren, das etwas kleiner ist als die Gesamtdicke
des Wabenkerns mit den Kartonlagen und ggf. den Sperrholzschichten und/oder ggf. den Furnierlagen vor der Verpressung.
Da das Grundmaterial (Laminat) saugfähiger als anderes Trägermaterial wie z. B. Sperrholz oder Spanplatten ist, besteht hier die Möglichkeit, eine beleimte Dekorschicht, auch Furnier, darauf aufzuziehen, wonach dieεe sich ohne anschließende Pressenbehandlung beim Abbinden des Leims vollständig glatt zieht. Dies hat den Vorteil, daß ein weiterer Arbeitsschritt und Werkzeugkosten eingespart werden und zudem bei einem Recycling die Dekorschicht problemlos vom Trägermaterial getrennt werden kann.
Bei entsprechend geformten Preßwerkzeugen bzw. bei der Herstellung von Platten mit Wabenkern, auch mit einem entsprechend vorgeformtem expandierten Papierwabenkern, ist es selbstverständlich auch möglich, derartiges Plattenmaterial mit einer vorgegebenen gewünschten Form zu erzeugen.
Vorteilhaft läßt sich in die Oberfläche eine Kassettenstruktur einbringen, indem die Ränder der abzusenkenden Zone eingeschnitten werden und beim Pressen durch entsprechede Einsätze im Werkzeug die freigeschnittenen Bereiche durch Zusammendrücken des Wabenzellkerns abgesenkt werden. Die Ränder der abgesenkten Bereiche werden vorteilhaft mit Profilleisten verkleidet. Dies können z. B. etwa Z-förmige Holzprofilleisten sein.
Die Dekorprofilleisten sowie seitenstabilisierende Kanten um die zugeschnittene Platte können vorteilhafterweise auch schon vor oder beim Pressvorgang mit eingebracht und befestigt werden.
Die Erfindung wird im folgenden an einigen Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es stellen dar:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Stücks erfindungsgemäßen Plattenmaterials aus zwei Lagen Karton,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Plattenmaterials, bestehend aus zwei Lagen Karton und einer Dekorschicht aus Furnier,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Plattenmaterials aus drei Lagen Karton und einer Dekor-Deckschicht aus Sperrholz,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht mit Teilschnitt eines Stück Plattenmaterials mit einem Kern aus expandiertem Papierwabenmaterial und ober- und unterseitig jeweils zwei Lagen beleimten Karton,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Schnitts durch ein Stück Plattenhalbzeug mit einer Dekorausnehmung, z. B. für eine Kassettentür; rechts von der gestrichelten Linie der rechte Rand der kassettenförmigen Ausnehmung mit bereits eingesetzter Dekorprofilrahmenleiste, links von der gestrichelten Linie der linke Rand der Kassettenausnehmung vor Einsetzen der Dekorprofilrahmenleiste.
Das erfindungsgemäße Plattenmaterial (P, P*) besteht aus mehreren Lagen Karton (Kl, Kl*; K2, K2*, K3) , Pappe od. dgl., welche unter Einfügung von einem Bindemittel (B) zu Laminat verpreßt hergestellt ist.
Der rohe Karton (Kl, Kl*; K2, K2*, K3) ist weitgehend leimfrei und besteht im wesentlichen aus leimfreier Zellulose. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um recyceltes Material. Der Karton (Kl, Kl*; K2, K2*, K3) hat in den vorliegenden Ausführungsbeispielen ein Flächengewicht von 350 bis 380 g/m2 und weist eine Dicke von ca. 0,57 mm auf .
Bei dem Bindemittel (B) handelt es sich um einen im wesentlichen aus einem Naturstoff bestehenden Leim. Dieser Leim kann sowohl ein Schmelzleim als auch ein Kaltleim sein und ist vorzugsweise aus Stärke, insbesondere Mais- oder Kartoffelstärke, hergestellt. Er enthält geringe Mengen Polyvinylkohol und Polyvinylacetat. Vor der Anwendung enthält der Leim ca. 50% Wasseranteil. Der Leim kann sowohl alε langzeitstabile Emulsion oder kurz vor der Verwendung als kurzzeitstabile Dispersion ohne Stabilisatoren aufbereitet sein.
Daε fertige Plattenmaterial (P, P*) enthält ungefähr 10% Bindemittel (B) .
Gemäß einem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 weist das Plattenmaterial (P, P*) einen Kern (W) aus expandiertem Wabenmaterial (W) auf. Die Wabenzellen (WZ) sind jeweils beidseitig mit mehreren, vorzugsweise zwei, Lagen beleimten Karton (Kl*, K2*) verpreßt und im kalten trockenen Zustand verfestigt.
Auch das Papierwabenmaterial (W) besteht aus Recyclingmaterial und ist mit einem Naturtränkstoff, z. B. wasserbasiertem Kaltleim, behandelt und getrocknet verfestigt.
Gemäß den Ausführungsbeispielen nach Fig. 2 und Fig. 3 kann das Plattenmaterial (P, P*) auch zumindest einseitig mit einer Sperrholzschicht (SF) oder einem Furnier (F) verleimt und verpreßt sein, um so eine entsprechende Dekor-Oberfläche zu erhalten. Alternativ kann das Material (P, P*) natürlich auch lackiert werden oder kunststoffbeschicht werden, sofern dies gewünscht wird.
Zur Herstellung des Plattenmaterials (P, P*) werden folgende erfindungsgemäße Verfahren verwendet.
Bei einem Bindemittel (B) in Form von wasserbasiertem Kaltleim wird der Karton (Kl, Kl*; K2 , K2*, K3 ) von einer Rolle abgezogen, dann mit dem Kaltleim beleimt und auf ein Plattenmaß zugeschnitten. Diese Lagen werden dann aufeinandergelegt und etwa 2 bis 3 Minuten verpreßt. Anschließend werden die fertigen Platten (P) zur Trocknung voneinander beabstandet gestapelt und belüftet.
Um mehrere Platten (P) gleichzeitig pressen zu können, können diese beim Pressen unter Einschuß von Trennmaterial, insbesondere Antihaftfolie oder Metallplatten, auch aufeinandergestapelt sein.
Um die Trocknungs- und Belüftungszeit zu verkürzen, kann das Plattenmatrial (P, P*) zunächst auch für einige Minuten einer ersten Preßphase mit einer Heiztemperatur entsprechend der Verdampfungstemperatur der Bindemittelfeuchtigkeit bei dem jeweiligen Preßdruck unterzogen werden. Danach wird das Plattenmaterial (P, P*) etwa 15 Sekunden einer Entlüftungs¬ und Trocknungsphase ausgesetzt. Anschließend folgt dann eine zweite kalte Preßphase für einige Minuten und schließlich die beabstandete Stapelung und Nachtrocknung.
Werden bei diesem Verfahren mehrere Platten (P) gleichzeitig in einer Presse gepreßt, so werden vorzugsweise die
trennenden Metallplatten während der Entlüftungs- und Trocknungsphase voneinander beabstandet gehalten. Als Trennplatten bietet sich hier auch an, evtl. beheizbare Metallplatten zu verwenden.
Bei Verwendung von Schmelzleim alε Bindemittel (B) wird der Karton (Kl, Kl*; K2, K2*, K3) von einer Rolle abgezogen und mit dem Schmelzleim beleimt. Anschließend wird der Karton (Kl, Kl*; K2, K2*, K3) auf ein Plattenmaß zugeschnitten, lagenweise unter Einschluß des Leimes aufeinandergelegt und dann einer Heißpressung so lange unterzogen, bis der Schmelzleim vollständig aufgeschmolzen ist. Anschließend erfolgt dann eine Stapelung und Abkühlung zur Verfestigung.
Alternativ kann der Schmelzleim selbstverständlich auch nach dem Zuschnitt auf die einzelnen Kartonabschnitte aufgetragen werden oder in Form von Schmelzleimfolie beim Aufeinanderlegen der Kartonabschnitte eingeschossen werden.
Bei der Herstellung des dickeren Plattenmaterials (P, P*) mit Wabenkern (W) wird zunächst das Wabenmaterial (W) auf das gewünschte Maß expandiert und durch Behandlung mit einem Naturtränkstoff, vorzugsweise wasserbasiertem Kaltleim, sowie anschließende Trocknung, verfestigt. Der Wabenkern (W) , die Kartonlagen (Kl, Kl*, K2 , K2*) und ggf. die Sperrholzschicht (SF) bzw. das Furnier (F) werden dann mit Kaltleim beleimt und lageweise aufeinandergelegt. Diese Schichtung wird dann gemeinsam in eine Presse eingebracht und für 2 bis 3 Minuten einer Kaltpressung unterzogen. Anschließend folgt wieder die beabstandete Stapelung und Trocknung.
Vorzugsweise werden hierbei bei der Kaltpressung die Preßbacken auf ein vorgegebenes Plattendickenmaß zusammengefahren, das etwas kleiner ist als die Gesamtdicke des Wabenkerns (W) mit den Kartonlagen (Kl*, K2*) und ggf. den Sperrholzschichten (SF) bzw. den Furnierlagen (F) vor der Verpressung. Selbstverständlich ist es auch bei der Herstellung dieses dicken Plattenmaterials (P, P*) möglich,
mehrere Platten (P) gleichzeitig in einer Presse unter
Verwendung von Trennmaterial zu fertigen. In diesem Fall muß dann entsprechend das Plattendickemaß der Preßbacken eingestellt werden.
Um eine möglichst hohe Stabilität des Wabenkerns (W) zu erhalten, ist es vorteilhaft, das Plattendickenmaß so zu wählen, daß beim Presεen das Wabenmaterial gerade nicht eingeknickt wird.
Das beschriebene Verfahren kann statt mit einer oder mehreren Einzelpressen, die im Takt beschichtet werden, selbstverständlich auch ohne weiteres vom Fachmann auf einen kontinuierlich arbeitenden Bandlaminator übertragen werden, an dessen Ausgang schließlich die Trennung in Plattenabschnitte erfolgt.
Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 werden die Karton- bzw. Furnierlagen (63, 64) in mindestens einem Teilbereich (32a) umlaufend aufgetrennt und in diesem Teilbereich (32a) die Wabenzellen (4*) zusammengepreßt und verdichtet. Der getrennte Kartonlagenbereich (64) wird dadurch entsprechend kassettenartig eingesenkt. Entlang der Randzone, vorzugsweise umlaufend des gesamten Teilbereichs, wird eine Deckprofilleiste (32d) eingeklebt, die die Wabenzellen (4) seitlich abschließt. Dies kann, wie in Fig. 5 gezeigt, z. B. eine etwa Z-förmige Hohlprofilleiste sein, dessen oberer Schenkel auf der oberen Fläche (63) des Plattenmaterials aufliegt und dessen unterer Schenkel (62) auf der abgesenkten Oberfläche (64) des Plattenmaterials aufliegt. Selbstverständlich ist es natürlich ebenso möglich, auf diese Weise hervorstehende Bereiche herzustellen, indem die Umgebung um diesen Bereich entsprechend abgesenkt wird.