WO2011079920A2 - Verfahren zum herstellen eines partikelbasierten elements - Google Patents

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WO2011079920A2
WO2011079920A2 PCT/EP2010/007752 EP2010007752W WO2011079920A2 WO 2011079920 A2 WO2011079920 A2 WO 2011079920A2 EP 2010007752 W EP2010007752 W EP 2010007752W WO 2011079920 A2 WO2011079920 A2 WO 2011079920A2
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N5/00—Manufacture of non-flat articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/06—Making particle boards or fibreboards, with preformed covering layers, the particles or fibres being compressed with the layers to a board in one single pressing operation

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a particle-based element, in particular a chipboard, or fiberboard.
  • a method for producing a particle-based element is known, for example, from international patent application WO 2009/017451 A1, which discloses a method for producing a wood-based furniture component.
  • wood chips are pressed so that a plate-shaped component is formed with projections, which is combined with another component such that there are voids between the projections.
  • a lower consumption of wood chips in the production and a lower weight of the component can be achieved.
  • the stability and possible areas for possible attachment of structural connections of the component through the cavities are reduced.
  • DE 10 2004 024 878 A1 discloses a sandwich element which is formed from two outer layers and a middle layer arranged therebetween, wherein the central layer can be designed in the form of a periodically recurring, double-curved shell structure. Furthermore, it is disclosed that the spaces between the cover layer and the central layer can be completely filled on one or both sides with a suitable material, for example with a foamed material, in order to achieve an insulating effect.
  • a suitable material for example with a foamed material
  • the object of the present invention is to provide a method for producing a particle-based element, which on the one hand can be operated inexpensively and quickly and, on the other hand, enables the production of particle-based elements with tailor-made structural properties.
  • a first three-dimensionally shaped structural element having first particles is produced.
  • a second structural member having second particles is formed complementarily and the first and second structural members are joined.
  • Complementary forms means in In this connection, that the surface structure of the first structural element forms a positive shape, which is precisely to a surface structure of the second structural element and thus forms the corresponding negative mold.
  • the complementary shaping of the second structural element and the joining of the first structural element to the second structural element can take place either successively or simultaneously. Due to the three-dimensionally shaped structure of the first structural element and the complementary shaping and bonding of the second structural element thereto, an integral element with improved structural properties can be achieved. In particular, an increase in the structural stability can be achieved with at the same time low weight of the particle-based element.
  • one of the structural elements is shaped so that it has a higher stability than the other structural element, which has a lower density for it.
  • the particle-based element has a plate shape formed in the longitudinal and width directions.
  • the inventive arrangement can also achieve a particle-based element with increased flexibility, in which areas of lower stability and / or density are deliberately arranged within the particle-based element.
  • the first structural element and / or the second structural element is produced by applying heat and / or pressure to a particle mass. Due to the heat or the pressure, the particles of the structural elements which form the particle mass can be connected to one another. Furthermore, a compression of the particle mass can be achieved by the pressure, whereby a structural element can be produced, the density and strength are determined largely by the pressure during manufacture.
  • the first structural element and / or the second structural element is produced by introducing a chemical agent into a particle mass.
  • the chemical agent may be an adhesive and / or hardener which cures the particle mass to one another by bonding the particles together, but also by solidifying the individual particles.
  • both the application of heat and / or pressure or the introduction of chemical agents can only take place locally in the first or second structural element, so that locally different densities or stability of the structural element can be achieved. This can be targeted areas with higher stability or lower density can be generated.
  • one of the structural elements has a higher density and / or stability than the other structural element.
  • one structural element in the particle-based element forms a region of higher stability or density, while the other structural element forms a region of lower density.
  • a particle-based element can be made, which achieves a high structural stability by the structural element with higher density and / or stability, wherein the particle-based element nevertheless has only a low weight.
  • the complementary shaping of the second structural element and the joining of the structural elements can be carried out in one step.
  • a work step can be saved and, on the other hand, an optimum adaptation of the shapes of the complementary joining surfaces between the structural elements can be achieved.
  • the second structural element is formed as a matrix for the first structural element.
  • the first structural element is received in a structure formed by the second structural element.
  • the first structural element does not necessarily have to be formed continuously, but may also be formed by a plurality of individual locally arranged elements.
  • the second structural element thus forms a continuous structure in which the first structural element is arranged.
  • the second structural element can also be formed within a matrix formed by the first structural element.
  • the first structural element now forms the continuous structure.
  • the second structural element may in turn consist of a plurality of local non-connected elements.
  • one of the structural elements is configured to extend from a top side region to a bottom side region of the particle-based element.
  • One of the structural elements may be formed by suitable extension in the vertical direction of the plate formed in the width and the longitudinal direction, at a distance from the neutral zone or plane, and continuously, so that the mechanical properties can be improved.
  • one of the structural elements is formed so that it extends in a wave-shaped manner in a longitudinal direction of the particle-based element.
  • the wavy shape of the structural element allows the structural stability of the particle-based element to be increased by the reinforced areas arranged outside the neutral zone.
  • the waveform provides stability benefits because there are no angular bends that can adversely affect structural element stability.
  • the undulating structural member is of higher stability than the other structural member. In addition, this significantly increases the shear strength of such an element.
  • the one of the structural elements is formed so that it also extends in a wave direction in a width direction of the parttkelbas elected element.
  • a particle-based member having increased flexural rigidity both in the width direction and in the longitudinal direction can be formed.
  • the first structural element is preformed inserted into the second particle before the second structural element is formed by a pressing operation.
  • the structural elements may be made with a different density in the region of their surface, as compared to the density in the interior of the structural elements.
  • a compaction in the surface area of the particle-shaped structural elements can be achieved in a variety of manufacturing processes, for example by a pressing process, but also by suitable treatment of the top and bottom regions of the particle mass of the structural elements.
  • a region of increased stability is formed to extend from a top side region to a bottom side region of the particle-based element.
  • the region of increased stability is formed in particular by the first or the second structural element and makes it possible to increase the stability of the particle-based element, in particular if it has a plate shape in the width direction and the longitudinal direction and the region of increased stability extends in the vertical direction.
  • the region of increased stability is designed such that it extends in a wave-shaped manner in a longitudinal direction of the particle-based element. This makes it possible to increase the flexural rigidity, especially in the width direction of the particle-based element.
  • the region of increased stability also extends in a wave direction in a width direction of the particle-based element.
  • an increase in the stability both in the width direction and in the longitudinal direction of the particle-based member can be enabled.
  • the particles of the particle mass are preferably span-shaped and / or fibrous.
  • wood chips and / or natural fibers are used.
  • plastic chips is also possible.
  • the particle-based element is in particular a fiberboard or a chipboard.
  • the particle-based element is preferably plate-shaped.
  • the first particles and the second particles may be the same type of particles.
  • the different types of particles can be used.
  • the different types of particles may have different compression characteristics.
  • the density and the strength of the particle types may be different.
  • particles with different ductility or hardness can be used.
  • the first and second particles may have different brittleness and fracture behavior.
  • the first particles may have different abrasion properties than the second particles.
  • the shape of the first particles may be different than the shape of the second particles.
  • particle types having a different magnetic permeability or a different electrical conductivity can be used.
  • the thermal properties, the melting behavior and / or the boiling behavior may be different between the first particles and the second particles.
  • particle types can be used which have a different light stability.
  • the preparation of the particle-based element can be carried out in a flow process.
  • FIG. 1 shows a sectional view of the production of the first structural element in one
  • FIG. 2 shows a sectional view of the molding of the second structural element in FIG.
  • FIG. 3 shows a sectional view of a particle-based element associated with the
  • FIG. 4 shows a sectional view of the molding of the second structural element according to FIG a second embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 5 shows a sectional view of a particle-based element associated with the
  • FIG. 6 shows a sectional view of the first and second structural elements in FIG.
  • FIG. 7 shows a sectional view of a particle-based element associated with the
  • FIG. 8 shows a perspective sectional view of one embodiment
  • particle-based element in the form of a plate
  • FIG. 9 shows a perspective sectional view of another particle-based particle produced using an embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 1 shows the production of a three-dimensionally shaped, first structural element 1 in a cross-sectional view.
  • a particle mass 2, consisting of first particles, is arranged in a first press 3.
  • the first press 3 consists of an upper part 4 and a lower part 5, the upper part 4 having upper projections 6 and the lower part 5 having lower projections 7.
  • the upper protrusions 6 and the lower protrusions 7 are mutually arranged so that the particulate matter 2 is formed therebetween with a substantially uniform thickness.
  • the upper projections 6 wrestle wedge-shaped from the upper part 4 of the press 3 down.
  • the lower projections 7 project in a wedge shape from the lower part 5 of the press 3 upwards.
  • the projections 6, 7 may also be arcuately shaped, so that the particle mass 2 is formed in a harmonic waveform.
  • the projections 6 and 7 are mutually arranged in the longitudinal direction L and extend in the width direction perpendicular to the plane of the drawing substantially rectilinear.
  • a change in height of the projections 6, 7 can also be provided in the width direction, so that an essentially wave-shaped formation of the first structural element 1 results in this direction as well.
  • the upper part 4 and the lower part 5 of the press are loaded with a force F1, so that the first particle mass 2 is compressed in the vertical direction H to form a first structural element 1 and solidified.
  • the first structural element 1 is then removed from the first press 3.
  • FIG. 2 shows the complementary shaping and joining of a second structural element 8, made of a particle mass 9.
  • the first structural element 1 is inserted together with a second particle mass 9, consisting of second particles, in a second press 10.
  • the second press 10 consists of an upper part 11 and a lower part 12, which are each formed substantially plane in the longitudinal direction L and width direction in their contact surfaces with the second particle mass 9.
  • a first part of the second particle mass 9 is arranged on the lower part 12 of the press 10. Then, the first structural element 1 is arranged on the first part of the second particle mass 9 such that the second particle mass 9 is continuously in contact with the underside of the first structural element 1.
  • a second part of the second particle mass 9 is poured from above onto the first structural element 1 and distributed so that the second part of the second particle mass has a substantially flat upper surface in the longitudinal direction L and the width direction.
  • the upper part 11 of the second press 10 is lowered onto the second particle mass 9 and a force F2 is applied to the upper part 11 and lower part 12 of the second press 10 in the upper part of the upper part 11.
  • tion H applied to compress the second particle mass 9 to a second structural element 8.
  • the force F2 of the second press 10 is less than the force F1 of the first press 3, so that the second structural element 8 is compressed less than the first structural element 1.
  • FIG. 3 shows a particle-based element 13 which was produced by the first embodiment of the method according to the invention.
  • the second structural element 8 surrounds the first structural element 1 both from above and from below.
  • the first structural element 1 has a higher density and strength than the second structural element 8.
  • the first structural element 1 forms a region of higher stability in the particle-based element 13, while the second structural element 8 forms regions of lower density and thus enables a particle-based element 3 with a low weight.
  • the second structural element 9 can also be arranged only in the depressions formed by the projections 6 and 7 in the first structural element 1, so that the first structural element 1 is attached to the upper side and bottom of the particle-based element 3 is adjacent.
  • an upper layer and a lower layer may be bonded to the particle-based member 3, so that the particle-based member 13 has a robust surface provided with a certain design as required.
  • This may for example be a polymer layer, but also a veneer plate.
  • FIG. 4 shows a sectional view of a second embodiment of the method according to the invention.
  • a first particle mass is formed by a pressing process to first structural elements 14, 15.
  • the first structural elements 14, 15 have a sawtooth profile on one side and are flat on the other side.
  • the first structural elements 14, 15 are aligned with the sawtooth structure, so that in the longitudinal direction L in each case the thickest in the height direction H sections of the first structural elements 14 in the region of the thinnest portions of the other first structural element 15 are arranged.
  • a wave profile can also be provided on one side of the first structural elements.
  • a second particle mass 16 is arranged between the first structural elements. This is preferably done by first arranging the first structural element 15 on a lower part 19 of a press 20. Then, the second particle mass 19 is scattered onto the first structural element 15, and finally the first structural element 14 is arranged on the second particle mass 16 so that the sawtooth structures of the first structural elements 14, 15 are mutually arranged, as already described above.
  • An upper part 21 of the press 20 is then lowered onto the first structural element 14, and the two parts 19, 21 of the press 20 are subjected to a force F3, so that the second particle mass to a second structural element 17 between the two first structural elements 14, 15 is pressed.
  • the second structural element 17 has a higher strength than the first structural elements 14, 15, so that it forms a region of higher stability in the finished-shaped, particle-based element 22.
  • the first structural elements 14, 15 form areas of lower density.
  • the higher stability of the second structural element 17 can be achieved by using a suitable type of particles or a suitable binder. Furthermore, the force F3 for the consolidation of the second structural element 17 can be selected higher than the force for the solidification of the first structural elements 14, 15. The first structural elements 14, 15 are already hardened when they are pressed with the second structural element 17, so that no further substantial compression takes place in the case of the first structural elements 14, 15.
  • FIGS. 6 and 7 show a third embodiment of the method according to the invention.
  • a first structural element 23 is molded from a particle mass, wherein a near-surface region 24 has a higher density and stability than an inner region 25.
  • the first structural element 23 is substantially planar on one side and has wave-shaped elevations in the longitudinal direction on the other side L up.
  • the first structural element can be produced by compressing a particle mass, wherein the surface-near regions can be more compacted by the pressing process than the inner regions in the region of the higher thickness of the first structural element 23.
  • the near-surface regions but also be provided with an adhesive or binder, so that a higher stability is achieved in this area.
  • the second structural element 26 also has near-surface regions 27 with a higher stability and inner regions 28 with a lower density.
  • the first structural element 23 and the second structural element are connected in a sectional view, as shown in FIG. 7, at their complementary wave-shaped surfaces to form a particle-based element 29.
  • the particle-based element 29 has a substantially planar top and bottom. In the interior of the particle-based element 29, a region of higher stability extends in a wave-shaped form in the longitudinal direction L. Furthermore, the particle-based element has regions of increased stability in the area of the top and bottom. The remaining regions of the particle-based element 29 are formed by the inner regions 25 of the first and second structural elements 23, 26, which form regions of lower density.
  • connection of the first and the second particle-based element is realized by applying a binder, or adhesive, on the undulating surfaces of the first and second structural elements 23, 26 and by subsequent pressing.
  • a particle-based element 29 can be produced, which has a high stability and at the same time low weight.
  • FIG. 8 shows a particle-based element 34 produced by a method according to the invention in a perspective sectional view in the longitudinal direction L and in the width direction B.
  • the particle-based element 34 has a region of increased stability 30 and a region of reduced density 31.
  • the region of increased stability 30 extends from a bottom surface to an upper side of the particle-based element in a longitudinal direction L.
  • the region of increased stability 30 is embedded in the region of reduced density 31. Due to the fact that the region of increased stability 30 is from a bottom side rich extends to a top portion of the particle-based element 34, and continuously runs in this, an increase in the structural stability of the particle-based element 34 is due.
  • the bending stiffness of the particle-based element 34 is increased by the fact that the area of increased stability by its wave-shaped extent connects regions outside the neutral fiber or plane of the plate-shaped particle-based element 34.
  • the flexural rigidity of the particle-based element 34 is increased in particular in the width direction B.
  • the region of increased stability 30 can be formed either by the first structural element 1 according to FIG. 3, or by the second structural element 17 in accordance with FIG. 5, or by a region of the first and second structural elements 23, 26 according to FIG.
  • FIG. 9 shows a further particle-based element 34 with a region of increased stability 30 and a region of reduced density 31 in a perspective sectional view in the longitudinal direction L and in the width direction B.
  • the region of increased stability 30 extends undulating both in the longitudinal direction L and in the width direction B.
  • the region of increased stability 30 extends from a bottom side region to a top side region of the particle-based element 34.
  • the particle-based element 34 has an upper layer of increased stability 32, which forms a surface of the particle-based element 34.
  • the particle-based element In the lower side region, the particle-based element has a lower layer of increased stability 33, which forms a lower side of the particle-based element.
  • the undulating region of increased stability 30 can smoothly merge into the upper layer 32 and the lower layer 33.
  • the remaining area of the particle-based element 34 forms a region of lower density 31.
  • the upper layer 32 and the lower layer 33 may also be formed by one of the structural elements or a portion of the structural elements. Alternatively, additional particles may also be arranged in this region before the pressing process, which cause the increased stability of the upper layer 32 and the lower layer 33. Additionally or alternatively, an upper layer and lower layer may be applied before or after pressing as a separate component.
  • a particle-based element 34 according to FIG. 9 can be produced, which increases one structural stability and high stability in the area of the top and bottom with relatively low weight.
  • the figures each represent only a portion of the particle-based element, which is usually longer and wider.
  • binders For bonding the particles, in particular the wood chips, which are used as particles in a variety of applications, various binders are possible.
  • a commonly used binder is urea-formaldehyde resin (UF resin).
  • UF resin urea-formaldehyde resin
  • phenol-formaldehyde resins can be used which also have the advantage of being water resistant.
  • a variety of mixed resins containing phenol and / or melamine can be used as a binder.
  • the chips can also be connected by means of isocyanate.
  • the individual chips can be connected with adhesives. It is possible to use natural adhesives, for example lignin, tannin, carbohydrates, bone glue, blood glue or protein glues. In general, however, other adhesives, such as e.g. Epoxy resin, to be used.
  • natural adhesives for example lignin, tannin, carbohydrates, bone glue, blood glue or protein glues.
  • other adhesives such as e.g. Epoxy resin, to be used.
  • the first particles of the first particle mass and the second particles of the second particle mass may be different particle types with the following briefly discussed differences.
  • particles of different hardness can be provided to locally increase the hardness of the particle-based element.
  • the particles of the first particle mass and the second particle mass can be combined with a different binder or with a different amount of binder in order to increase the stability locally or the stability of a structural element as a whole.
  • the elasticity of the particle-based element can be specifically influenced by the fact that the first or the second particle mass has a different elasticity to the other particle mass.
  • both the elasticity of the particle-based element itself, as well as the local compliance of the particle-based element can be adapted for different purposes.
  • particle mass properties may also be suitably influenced for a variety of applications.
  • the magnetic permeability of a portion of the particle mass can be selectively changed, for example, to allow a shielding of electromagnetic radiation.
  • thermal properties of parts of the particle mass can be influenced in order to enable the use of the particle-based element also in regions of elevated or low temperature. Further differences of the first and the second particle mass may be in the viscosity, the melting behavior and the boiling behavior.
  • first and second particle masses having different electrical conductivity may be of interest.
  • a different light stability of the first and second particle mass can be provided.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines partikelbasierten Elements (13, 22, 29, 34), insbesondere einer Spanplatte oder Faserplatte. Ein erstes dreidimensional geformtes Struktυrelement (1, 14, 15, 23), das erste Partikel aufweist, wird hergestellt. Ein zweites Strukturelement (8, 17, 26), das zweite Partikel aufweist, wird komplementär geformt. Das erste Strukturelement (1, 14, 15, 23) wird mit dem zweiten Strukturelement (8, 17, 26) verbunden.

Description

Verfahren zum Herstellen eines partikelbasierten Elements
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines partikelbasierten Elements, insbesondere einer Spanplatte, beziehungsweise Faserplatte.
Ein Verfahren zum Herstellen eines partikelbasierten Elements ist beispielsweise aus der internationalen Patentanmeldung WO 2009/017451 A1 bekannt, in der ein Verfahren zum Herstellen einer holzbasierten Möbelkomponente offenbart wird. Dafür werden Holzspäne derart gepresst, dass ein plattenförmiges Bauteil mit Vorsprüngen entsteht, das mit einem anderen Bauteil derart kombiniert wird, dass Hohlräume zwischen den Vorsprüngen vorliegen. Somit kann ein geringerer Verbrauch von Holzspänen bei der Herstellung und ein geringeres Gewicht des Bauteils erreicht werden. Allerdings werden die Stabilität und die möglichen Bereiche für eine eventuelle Anbringung von konstruktiven Verbindungen des Bauteils durch die Hohlräume verringert.
Aus der DE 10 2004 024 878 A1 ist ein Sandwichelement offenbart, das aus zwei Deckschichten und einer dazwischen angeordneten Mittellage gebildet ist, wobei die Mittellage in Form eines periodisch wiederkehrenden, zweifach gekrümmten Schalentragwerks ausgebildet sein kann. Weiterhin wird offenbart, dass die Zwischenräume zwischen der Deckschicht und der Mittellage einseitig oder beidseitig vollständig mit einem geeigneten Material gefüllt werden können, beispielsweise mit einem geschäumten Material, um eine Isolationswirkung zu erreichen. Ein derartiger Herstellungsprozess gestaltet sich aber schwierig, da zusätzlich zur Herstellung der Deckschichten und der Mittelschicht noch ein Füllvorgang für die Zwischenräume vorgesehen werden muss.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Verfahren zum Herstellen eines partikelbasierten Elements bereitzustellen, das einerseits kostengünstig und zügig betrieben werden kann und andererseits die Herstellung von partikelbasierten Elementen mit maßgeschneiderten Struktureigenschaften ermöglicht.
Dies wird erreicht durch ein Verfahren mit den folgenden Schritten. Zunächst wird ein erstes dreidimensional geformtes Strukturelement, das erste Partikel aufweist, hergestellt. Ein zweites Strukturelement, das zweite Partikel aufweist, wird komplementär geformt und das erste und zweite Strukturelement werden verbunden. Komplementäres Formen bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Oberflächenstruktur des ersten Strukturelements eine Positivform bildet, die passgenau zu einer Oberflächenstruktur des zweiten Strukturelements ist und somit die entsprechende Negativform bildet. Das komplementäre Formen des zweiten Strukturelements und das Verbinden des ersten Strukturelements mit dem zweiten Strukturelement kann entweder nacheinander oder gleichzeitig erfolgen. Durch die dreidimensional geformte Struktur des ersten Strukturelements und das komplementäre Formen und Verbinden des zweiten Strukturelements daran kann ein integrales Element mit verbesserten Struktureigenschaften erreicht werden. Insbesondere kann eine Erhöhung der strukturellen Stabilität bei gleichzeitig geringem Gewicht des partikelbasierten Elements erreicht werden.
Vorteilhafterweise ist eines der Strukturelemente so geformt, dass es eine höhere Stabilität aufweist als das andere Strukturelement, das dafür eine niedrigere Dichte aufweist. Das partikelbasierte Element weist insbesondere eine in Längs- und Breitenrichtung ausgebildete Plattenform auf.
Alternativ zu einer Herstellung von einem partikelbasierten Element mit einer hohen Stabilität bei einem geringen Gewicht, kann durch die erfindungsgemäße Anordnung auch ein partikelbasiertes Element mit einer erhöhten Flexibilität erreicht werden, in dem gezielt Bereiche geringerer Stabilität und/oder Dichte innerhalb des partikelbasierten Elements angeordnet werden.
Vorzugsweise wird das erste Strukturelement und/oder das zweite Strukturelement durch Aufbringen von Hitze und/oder Druck auf eine Partikelmasse hergestellt. Durch die Hitze beziehungsweise den Druck können die Partikel der Strukturelemente, die die Partikelmasse bilden, miteinander verbunden werden. Weiterhin kann durch den Druck eine Verdichtung der Partikelmasse erreicht werden, wodurch ein Strukturelement hergestellt werden kann, dessen Dichte und Festigkeit maßgeblich durch den Druck bei der Herstellung bestimmt werden.
In einer Ausführungsform wird das erste Strukturelement und/oder das zweite Strukturelement durch Einbringen eines chemischen Mittels in eine Partikelmasse hergestellt. Das chemische Mittel kann ein Klebstoff und/oder Härter sein, der die Partikelmasse durch Verbindungen der Partikel untereinander, aber auch durch Verfestigung der einzelnen Partikel, zu einem Strukturelement aushärtet. Insbesondere kann sowohl das Aufbringen von Hitze und/oder Druck beziehungsweise das Einbringen von chemischen Mitteln nur lokal im ersten oder zweiten Strukturelement erfolgen, so dass lokal unterschiedliche Verdichtungen beziehungsweise Stabilität des Strukturelements erreicht werden kann. Damit können gezielt Bereiche mit höherer Stabilität oder geringerer Dichte erzeugt werden.
In einem Ausführungsbeispiel weist eines der Strukturelemente eine höhere Dichte und/oder Stabilität auf als das andere Strukturelement. Somit bildet ein Strukturelement im partikelbasierten Element einen Bereich höherer Stabilität beziehungsweise Dichte, während das andere Strukturelement einen Bereich niedrigerer Dichte bildet. Damit kann ein partikelbasiertes Element gefertigt werden, das durch das Strukturelement mit höherer Dichte und/oder Stabilität eine hohe strukturelle Stabilität erreicht, wobei das partikelbasierte Element dennoch nur ein niedriges Gewicht aufweist.
Vorteilhafterweise kann das komplementäre Formen des zweiten Strukturelements und das Verbinden der Strukturelemente in einem Schritt ausgeführt werden. Durch das gleichzeitige Ausführen dieser Schritte kann einerseits ein Arbeitsschritt eingespart werden, und andererseits eine optimale Anpassung der Formen der komplementären Verbindungsoberflächen zwischen den Strukturelementen erreicht werden.
In einem Ausführungsbeispiel wird das zweite Strukturelement als Matrix für das erste Strukturelement geformt. Somit wird das erste Strukturelement in einer durch das zweite Strukturelement geformten Struktur aufgenommen. Insbesondere gilt es zu betonen, dass das erste Strukturelement nicht notwendigerweise durchgängig ausgebildet sein muss, sondern auch durch eine Vielzahl von einzelnen lokal angeordneten Elementen gebildet sein kann. Das zweite Strukturelement bildet somit eine kontinuierliche Struktur, in der das erste Strukturelement angeordnet ist.
Andererseits kann aber auch das zweite Strukturelement innerhalb einer durch das erste Strukturelement gebildeten Matrix geformt werden. Somit bildet nun das erste Strukturelement die kontinuierliche Struktur. Das zweite Strukturelement kann wiederum aus einer Vielzahl von lokalen nicht verbundenen Elementen bestehen.
In einem Ausführungsbeispiel ist eines der Strukturelemente so ausgebildet, dass es sich von einem Oberseitenbereich bis zu einem Unterseitenbereich des partikelbasierten Elements erstreckt. Dadurch kann insbesondere für ein plattenförmiges partikelbasierte Ele- ment eine hohe Biegestabilität erreicht werden. Eines der Strukturelemente kann durch geeignete Erstreckung in Hochrichtung der in Breiten- und Längsrichtung ausgebildeten Platte, in Abstand zur neutralen Zone, beziehungsweise Ebene, und kontinuierlich ausgebildet sein, so dass die mechanischen Eigenschaften verbessert werden können.
Vorteilhafterweise wird eines der Strukturelemente so ausgebildet, dass es sich in einer Längsrichtung des partikelbasierten Elements wellenförmig erstreckt. Die wellige Ausformung des Strukturelements ermöglicht eine Erhöhung der strukturellen Stabilität des partikelbasierten Elements durch die außerhalb der neutralen Zone angeordneten verstärkten Bereiche. Zudem bietet die Wellenform Vorteile hinsichtlich der Stabilität, da keine winkelförmigen Abknickungen vorliegen, die sich negativ auf die Stabilität des Strukturelements auswirken können. Vorteilhafterweise ist das sich wellenförmig erstreckende Strukturelement von höherer Stabilität als das andere Strukturelement. Zusätzlich wird dadurch die Scherfestigkeit eines solchen Elements wesentlich erhöht.
Vorteilhafterweise ist das eine der Strukturelemente so ausgebildet, dass es sich auch in einer Breitenrichtung des parttkelbasierten Elements wellenförmig erstreckt. Somit kann ein partikelbasiertes Element ausgebildet werden, das sowohl in Breitenrichtung als auch in Längsrichtung eine erhöhte Biegesteifigkeit aufweist.
In einem Ausführungsbeispiel wird das erste Strukturelement vorgeformt in die zweiten Partikel eingelegt, bevor das zweite Strukturelement durch einen Pressvorgang geformt wird. Durch das Ausformen der zweiten Partikel in direktem Kontakt mit dem ersten Strukturelement kann sowohl eine stabile Verbindung zwischen den Strukturelementen, als auch eine optimale Passung der komplementären aneinander angrenzenden Oberflächen erreicht werden.
In einem Ausführungsbeispiel können die Strukturelemente mit einer anderen Dichte im Bereich ihrer Oberfläche, im Vergleich zu der Dichte im Inneren der Strukturelemente, hergestellt werden. Eine Verdichtung im Oberflächen bereich der aus Partikeln geformten Strukturelemente kann in einer Vielzahl von Herstellungsverfahren erreicht werden, beispielsweise durch einen Pressvorgang, aber auch durch geeignete Behandlung der Oberseitenbereiche und Unterseitenbereiche der Partikelmasse der Strukturelemente. Wenn nun eines der Strukturelemente dreidimensional geformt ist, und das zweite Strukturelement eine komplementäre Form dazu aufweist, können somit dreidimensional im partikelbasierten Element verteilte Bereiche mit anderer Dichte, insbesondere höherer Dichte, erreicht werden- Damit könnten Bereiche höherer Dichte beziehungsweise Stabilität eine stabilisierende Struktur gebildet werden und ein partikelbasiertes Element mit hoher Dichte bei gleichzeitig geringem Gewicht hergestellt werden.
Vorteilhafterweise wird ein Bereich erhöhter Stabilität so ausgebildet, dass er sich von einem Oberseitenbereich bis zu einem Unterseitenbereich des partikelbasierten Elements erstreckt. Der Bereich erhöhter Stabilität wird insbesondere durch das erste oder das zweite Strukturelement ausgebildet und ermöglicht eine Erhöhung der Stabilität des partikelbasierten Elements, insbesondere wenn dieses eine Plattenform in Breitenrichtung und Längsrichtung aufweist und sich der Bereich erhöhter Stabilität in Hochrichtung erstreckt.
Vorteilhafterweise ist der Bereich erhöhter Stabilität so ausgebildet, dass er sich in einer Längsrichtung des partikelbasierten Elements wellenförmig erstreckt. Dies ermöglicht eine Erhöhung der Biegesteifigkeit insbesondere in der Breitenrichtung des partikelbasierten E- lements.
In einem Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Bereich erhöhter Stabilität auch in einer Breitenrichtung des partikelbasierten Elements wellenförmig. Somit kann eine Erhöhung der Stabilität sowohl in Breitenrichtung als auch in Längsrichtung des partikelbasierten Elements ermöglicht werden.
Die Partikel der Partikelmasse sind bevorzugterweise spanförmig und/oder faserförmig. Insbesondere werden Holzspäne und/oder Naturfasern verwendet. Allerdings ist auch die Verwendung von Plastikspänen möglich. Das partikelbasierte Element ist insbesondere eine Faserplatte oder eine Spanplatte.
Das partikelbasierte Element ist bevorzugterweise plattenförmig.
Die ersten Partikel und die zweiten Partikel können die gleiche Art von Partikeln sein.
Allerdings können auch unterschiedliche Arten von Partikeln verwendet werden. Die unterschiedlichen Arten von Partikeln können unterschiedliche Kompressionseigenschaften aufweisen. Weiterhin kann die Dichte und die Festigkeit der Partikelarten unterschiedlich sein.
Auch können Partikel mit unterschiedlicher Verformbarkeit oder Härte verwendet werden. Die ersten und zweiten Partikel können eine unterschiedliche Sprödigkeit und ein unterschiedliches Bruchverhalten aufweisen. Weiterhin können die ersten Partikel unterschiedliche Abrasionseigenschaften als die zweiten Partikel aufweisen.
Auch kann gezielt eine Partikelart verwendet werden, die eine höhere Elastizität als die andere Partikelart aufweist.
Die Form der ersten Partikel kann unterschiedlich zu der Form der zweiten Partikel sein.
Weiterhin können Partikelarten mit einer unterschiedlichen magnetischen Permeabilität oder einer unterschiedlichen elektrischen Leitfähigkeit verwendet werden.
Auch können die thermischen Eigenschaften, das Schmelzverhalten und/oder das Siedeverhalten unterschiedlich zwischen den ersten Partikeln und den zweiten Partikeln sein.
Weiterhin können Partikelarten verwendet werden, die eine unterschiedliche Lichtstabilität aufweisen.
In einem Ausführungsbeispiel kann die Herstellung des partikelbasierten Elements in einem Fließverfahren erfolgen.
In einem anderen Ausführungsbeispiel ist es aber auch möglich, dass die Herstellung des partikelbasierten Elements stationär erfolgt.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung anhand von Abbildungen beschrieben.
Figur 1 zeigt eine Schnittansicht des Herstellens des ersten Strukturelements in einer
ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Figur 2 zeigt eine Schnittansicht des Formens des zweiten Strukturelements in der
ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Figur 3 zeigt eine Schnittansicht eines partikelbasierten Elements, das mit der
ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurde;
Figur 4 zeigt eine Schnittansicht des Formens des zweiten Strukturelements gemäß einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Figur 5 zeigt eine Schnittansicht eines partikelbasierten Elements, das mit der
zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurde;
Figur 6 zeigt eine Schnittansicht des ersten und zweiten Strukturelements in
einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Figur 7 zeigt eine Schnittansicht eines partikelbasierten Elements, das mit der
dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt
wird;
Figur 8 zeigt eine perspektivische Schnittansicht eines mit einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten, partikelbasierten Elements in Form einer Platte;
Figur 9 zeigt eine perspektivische Schnittansicht eines weiteren mit einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten, partikelbasierten
Elements.
Eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Figuren 1 bis 3 dargestellt.
In Figur 1 ist die Herstellung eines dreidimensional geformten, ersten Strukturelements 1 in Querschnittsansicht dargestellt. Eine Partikelmasse 2, bestehend aus ersten Partikeln wird, in einer ersten Presse 3 angeordnet. Die erste Presse 3 besteht aus einem Oberteil 4 und einem Unterteil 5, wobei das Oberteil 4 obere Vorsprünge 6 und das Unterteil 5 untere Vorsprünge 7 aufweist. Die oberen Vorsprünge 6 und die unteren Vorsprünge 7 sind wechselseitig angeordnet, so dass die Partikelmasse 2 dazwischen mit im Wesentlichen gleichförmiger Dicke ausgeformt wird. Die oberen Vorsprünge 6 rangen keilförmig vom Oberteil 4 der Presse 3 nach unten. Die unteren Vorsprünge 7 ragen keilförmig vom Unterteil 5 der Presse 3 nach oben. Alternativ können die Vorsprünge 6, 7 auch bogenförmig geformt sein, so dass die Partikelmasse 2 in einer harmonischen Wellenform ausgeformt wird.
Die Vorsprünge 6 und 7 sind in Längsrichtung L wechselseitig angeordnet und erstrecken sich in Breitenrichtung senkrecht zur Zeichnungsebene im Wesentlichen geradlinig.
Alternativ kann in Breitenrichtung auch eine Höhenänderung der Vorsprünge 6, 7 vorgesehen werden, so dass sich auch in dieser Richtung eine im Wesentlichen wellenförmige Ausformung des ersten Strukturelements 1 ergibt.
Das Oberteil 4 und das Unterteil 5 der Presse werden mit einer Kraft F1 belastet, so dass die erste Partikelmasse 2 in Hochrichtung H zu einem ersten Strukturelement 1 komprimiert und verfestigt wird. Das erste Strukturelement 1 wird daraufhin aus der ersten Presse 3 entnommen.
In Figur 2 wird das komplementäre Formen und Verbinden eines zweiten Strukturelements 8, aus einer Partikelmasse 9, dargestellt.
Das erste Strukturelement 1 wird gemeinsam mit einer zweiten Partikelmasse 9, bestehend aus zweiten Partikeln, in eine zweite Presse 10 eingelegt.
Die zweite Presse 10 besteht aus einem Oberteil 11 und einem Unterteil 12, die jeweils im Wesentlichen plan in Längsrichtung L und Breitenrichtung in ihren Kontaktflächen mit der zweiten Partikelmasse 9 ausgeformt sind.
Zunächst wird ein erster Teil der zweiten Partikelmasse 9 auf dem Unterteil 12 der Presse 10 angeordnet. Dann wird das erste Strukturelement 1 so auf dem ersten Teil der zweiten Partikelmasse 9 angeordnet, dass die zweite Partikelmasse 9 durchgängig in Kontakt mit der Unterseite des ersten Strukturelements 1 ist.
Ein zweiter Teil der zweiten Partikelmasse 9 wird von oben auf das erste Strukturelement 1 aufgeschüttet und so verteilt, dass der zweite Teil der zweiten Partikelmasse eine im Wesentlichen ebene obere Fläche in Längsrichtung L und Breitenrichtung aufweist.
Dann wird das Oberteil 11 der zweiten Presse 10 auf die zweite Partikelmasse 9 abgesenkt und eine Kraft F2 auf das Oberteil 11 und Unterteil 12 der zweiten Presse 10 in Hochrich- tung H aufgebracht, um die zweite Partikelmasse 9 zu einem zweiten Strukturelement 8 zu komprimieren.
Die Kraft F2 der zweiten Presse 10 ist geringer als die Kraft F1 der ersten Presse 3, so dass das zweite Strukturelement 8 weniger verdichtet wird, als das erste Strukturelement 1.
In Figur 3 ist ein partikelbasiertes Element 13 dargestellt, das mit der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurde. Dabei umgibt das zweite Strukturelement 8 das erste Strukturelement 1 sowohl von oben als auch von unten. Generell weist das erste Strukturelement 1 eine höhere Dichte und Festigkeit als das zweite Strukturelement 8 auf. Somit bildet das erste Strukturelement 1 einen Bereich höherer Stabilität in dem partikelbasierten Element 13, während das zweite Strukturelement 8 Bereiche niedrigerer Dichte bildet und somit ein partikelbasiertes Element 3 mit geringem Gewicht ermöglicht.
Alternativ zu der in Figur 3 dargestellten Ausformung des zweiten Strukturelements 9 kann das zweite Strukturelement 9 auch lediglich in den Vertiefungen, die durch die Vorsprünge 6 und 7 in das erste Strukturelement 1 geformt wurden, angeordnet sein, so dass das erste Strukturelement 1 an die Oberseite und Unterseite des partikelbasierten Elementes 3 angrenzt.
Weiterhin kann zusätzlich eine obere Schicht und eine untere Schicht mit dem partikelbasierten Element 3 verbunden werden, so dass das partikelbasierte Element 13 eine robuste und nach Bedarf mit einem bestimmten Design versehene Oberfläche aufweist. Dies kann beispielsweise eine Polymerschicht sein, aber auch eine Furnierplatte.
In Figur 4 ist in Schnittansicht eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Zunächst wird eine erste Partikelmasse durch einen Pressvorgang zu ersten Strukturelementen 14, 15 geformt. Die ersten Strukturelemente 14, 15 weisen auf einer Seite ein Sägezahnprofil auf und sind auf der anderen Seite plan. Die ersten Strukturelemente 14, 15 werden mit der Sägezahnstruktur aufeinander ausgerichtet, so dass in Längsrichtung L jeweils die in Höhenrichtung H dicksten Abschnitte eines der ersten Strukturelemente 14 im Bereich der dünnsten Abschnitte des anderen ersten Strukturelements 15 angeordnet sind.
Alternativ zu der Sägezahnstruktur kann auch ein Wellenprofil auf einer Seite der ersten Strukturelemente vorgesehen sein. Zwischen den ersten Strukturelementen wird eine zweite Partikelmasse 16 angeordnet. Vorzugsweise geschieht dies dadurch, dass zunächst das erste Strukturelement 15 auf einem unteren Teil 19 einer Presse 20 angeordnet wird. Dann wird die zweite Partikelmasse 19 auf das erste Strukturelement 15 aufgestreut, schließlich wird das erste Strukturelement 14 so auf der zweiten Partikelmasse 16 angeordnet, dass die Sägezahnstrukturen der ersten Strukturelemente 14, 15 jeweils, wie bereits oben beschrieben, wechselseitig angeordnet sind.
Ein oberer Teil 21 der Presse 20 wird dann auf das erste Strukturelement 14 abgesenkt, und die beiden Teile 19, 21 der Presse 20 werden mit einer Kraft F3 beaufschlagt, so dass die zweite Partikelmasse zu einem zweiten Strukturelement 17 zwischen den beiden ersten Strukturelementen 14, 15 verpresst wird.
Das zweite Strukturelement 17 weist eine höhere Festigkeit als die ersten Strukturelemente 14, 15 auf, so dass es einen Bereich höherer Stabilität im fertig geformten, partikelbasierten Element 22 bildet. Die ersten Strukturelemente 14, 15 bilden Bereiche geringerer Dichte.
Die höhere Stabilität des zweiten Strukturelements 17 kann durch Einsatz einer geeigneten Art von Partikeln oder eines geeigneten Bindemittels erreicht werden. Weiterhin kann auch die Kraft F3 für die Verfestigung des zweiten Strukturelementes 17 höher gewählt werden, als die Kraft für die Verfestigung der ersten Strukturelemente 14, 15. Die ersten Strukturelemente 14, 15 sind bereits ausgehärtet, wenn sie mit dem zweiten Strukturelement 17 verpresst werden, sodass bei den ersten Strukturelementen 14, 15 keine weitere wesentliche Komprimierung stattfindet.
In Figuren 6 und 7 ist eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Zunächst wird ein erstes Strukturelement 23 aus einer Partikelmasse geformt, wobei ein oberflächennaher Bereich 24 eine höhere Dichte und Stabilität aufweist, als ein Innenbereich 25. Das erste Strukturelement 23 ist auf einer Seite im Wesentlichen plan ausgebildet und weist auf der anderen Seite wellenförmige Erhöhungen in Längsrichtung L auf. Das erste Strukturelement kann durch Verpressen einer Partikelmasse hergestellt werden, wobei durch den Pressvorgang die oberflächennahen Bereiche stärker verdichtet werden können, als die Innenbereiche im Bereich der höheren Dicke des ersten Strukturelements 23. Alternativ oder zusätzlich können die oberflächennahen Bereiche, aber auch mit einem Klebstoff oder Bindemittel versehen werden, so dass eine höhere Stabilität in diesem Bereich erreicht wird.
Ein zweites Strukturelement 26 mit einer planen Fläche auf der einen Seite und wellenförmigen Erhöhungen auf der anderen Seite, die zu den wellenförmigen Erhöhungen des ersten Strukturelements 23 komplementär sind, wird entsprechend hergestellt.
Das zweite Strukturelement 26 weist ebenfalls oberflächennahe Bereiche 27 mit einer höheren Stabilität und Innenbereiche 28 mit einer geringeren Dichte auf.
Das erste Strukturelement 23 und das zweite Strukturelement werden wie in Figur 7 in Schnittansicht gezeigt, an ihren komplementären wellenförmigen Oberflächen zu einem partikelbasierten Element 29 verbunden. Das partikelbasierte Element 29 weist eine im Wesentlichen plane Oberseite und Unterseite auf. Im Inneren des partikelbasierten Elements 29 erstreckt sich ein Bereich höherer Stabilität in einer wellenförmigen Form in Längsrichr tung L. Weiterhin weist das partikelbasierte Element Bereiche erhöhter Stabilität im Bereich der Oberseite und Unterseite auf. Die verbleibenden Bereiche des partikelbasierten Elements 29 sind durch die Innenbereiche 25 des ersten und zweiten Strukturelements 23, 26 gebildet, die Bereiche geringerer Dichte bilden.
Die Verbindung des ersten und des zweiten partikelbasierten Elements wird durch Aufbringen von Bindemittel, beziehungsweise Klebstoff, auf den wellenförmigen Oberflächen des ersten und zweiten Strukturelements 23, 26 und durch anschließendes Verpressen realisiert.
Somit kann mit diesem Verfahren ein partikelbasiertes Element 29 erzeugt werden, das eine hohe Stabilität bei gleichzeitig niedrigem Gewicht aufweist.
In Figur 8 ist ein mit einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes, partikelbasiertes Element 34 in perspektivischer Schnittansicht in Längsrichtung L und Breitenrichtung B dargestellt. Das partikelbasierte Element 34 weist einen Bereich erhöhter Stabilität 30 und einen Bereich verringerter Dichte 31 auf. Der Bereich erhöhter Stabilität 30 erstreckt sich von einer Unterseite zu einer Oberseite des partikelbasierten Elements in einer Wellenform in Längsrichtung L. Der Bereich erhöhter Stabilität 30 ist in den Bereich verringerter Dichte 31 eingebettet. Dadurch, dass sich der Bereich erhöhter Stabilität 30 von einem Unterseitenbe- reich bis zu einem Oberseitenbereich des partikelbasierten Elements 34 erstreckt, und kontinuierlich in diesem verläuft, wird eine Erhöhung der strukturellen Stabilität des partikelbasierten Elements 34 bedingt. Die Biegesteifigkeit des partikelbasierten Elements 34 wird dadurch erhöht, dass der Bereich erhöhter Stabilität durch seine wellenförmige Erstreckung Bereiche außerhalb der neutralen Faser, beziehungsweise Ebene, des plattenförmigen, partikelbasierten Elements 34 verbindet. Die Biegesteifigkeit des partikelbasierten Elements 34 ist dabei insbesondere in der Breitenrichtung B erhöht.
Der Bereich erhöhter Stabilität 30 kann entweder gemäß Figur 3 durch das erste Strukturelement 1 , oder gemäß Figur 5 durch das zweite Strukturelement 17, oder gemäß Figur 7 jeweils durch einen Bereich des ersten und zweiten Strukturelements 23, 26 gebildet werden.
In Figur 9 ist ein weiteres partikelbasiertes Element 34 mit einem Bereich erhöhter Stabilität 30 und einem Bereich verringerter Dichte 31 in einer perspektivischen Schnittansicht in Längsrichtung L und Breitenrichtung B dargestellt. In diesem partikelbasierten Element 34 verläuft der Bereich erhöhter Stabilität 30 wellenförmig sowohl in Längsrichtung L als auch in Breitenrichtung B. Wiederum erstreckt sich der Bereich erhöhter Stabilität 30 von einem Unterseitenbereich bis hin zu einem Oberseitenbereich des partikelbasierten Elements 34.
Im Oberseitenbereich weist das partikelbasierte Element 34 eine obere Schicht erhöhter Stabilität 32 auf, die eine Oberfläche des partikelbasierten Elements 34 bildet. Im Unterseitenbereich weist das partikelbasierte Element eine untere Schicht erhöhter Stabilität 33 auf, die eine Unterseite des partikelbasierten Elements bildet.
Der wellenförmige Bereich erhöhter Stabilität 30 kann nahtlos in die obere Schicht 32 und die untere Schicht 33 übergehen. Der verbleibende Bereich des partikelbasierten Elements 34 bildet einen Bereich geringerer Dichte 31.
Die obere Schicht 32 und die untere Schicht 33 können ebenfalls durch eines der Strukturelemente oder einen Bereich der Strukturelemente gebildet werden. Alternativ können auch zusätzliche Partikel in diesem Bereich vor dem Pressvorgang angeordnet werden, die die erhöhte Stabilität der oberen Schicht 32 und der unteren Schicht 33 bedingen. Zusätzlich oder alternativ kann eine obere Schicht und untere Schicht vor oder nach dem Pressen als ein separates Bauteil aufgebracht werden. Somit kann durch das erfindungsgemäße Verfahren ein partikelbasiertes Element 34 gemäß Figur 9 hergestellt werden, das eine erhöhte strukturelle Stabilität und eine hohe Stabilität im Bereich der Ober- und Unterseite bei relativ geringem Gewicht aufweist.
Die Figuren stellen jeweils nur einen Ausschnitt des partikelbasierten Elements dar, das gewöhnlich länger und breiter ist.
Zum Verkleben der Partikel, insbesondere der Holzspäne, die als Partikel in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet werden, sind verschiedene Bindemittel möglich. Ein häufig verwendetes Bindemittel ist Harnstoff-Formaldehyd-Harz (UF-Harz). Alternativ können Phenol-Formaldehyd-Harze verwendet werden, die zudem den Vorteil aufweisen, wasserbeständig zu sein. Weiterhin sind auch eine Vielzahl von Mischharzen, die Phenol und/oder Melamin enthalten, als Bindemittel einsetzbar. Die Späne können auch mittels Isocyanat verbunden werden.
Weiterhin können die einzelnen Späne mit Klebstoffen verbunden werden. Eine Verwendung von natürlichen Klebstoffen ist möglich, beispielsweise von Lignin, Tannin, Kohlenhydraten, Knochenleim, Blutleim oder von Proteinleimen. Generell können aber auch andere Klebstoffe, wie z.B. Epoxydharz, verwendet werden.
Die ersten Partikel der ersten Partikelmasse und die zweiten Partikel der zweiten Partikelmasse können verschiedene Partikelarten mit den folgenden kurz diskutierten Unterschieden sein.
So kann bereits beim Anordnen der Partikelmasse eine unterschiedliche Dichte der ersten und der zweiten Partikel vorgesehen werden, wodurch die Gewichts- und Stabilitätseigenschaften des partikelbasierten Elements maßgeblich beeinflusst werden können.
Weiterhin können Partikel mit unterschiedlicher Härte vorgesehen werden, um die Härte des partikelbasierten Elements lokal zu erhöhen.
Weiterhin können die Partikel der ersten Partikelmasse und der zweiten Partikelmasse mit einem unterschiedlichen Bindemittel oder mit einer unterschiedlichen Menge von Bindemittel verbunden werden, um die Stabilität lokal oder die Stabilität eines Strukturelements insgesamt zu erhöhen.
Es können aber auch Partikel mit einer unterschiedlichen Sprödigkeit und somit unterschiedlichem Bruchverhalten vorgesehen werden, so dass beispielsweise die Sprödigkeit des strukturell tragenden Teils des partikelbasierten Elements gezielt reduziert wird, während für die anderen Bereiche des partikelbasierten Elements weniger hochwertige Partikel verwendet werden können.
Die Elastizität des partikelbasierten Elements kann gezielt dadurch beeinflusst werden, dass die erste oder die zweite Partikelmasse eine unterschiedliche Elastizität zur anderen Partikelmasse aufweist. Damit kann sowohl die Elastizität des partikelbasierten Elements an sich, als auch die lokale Nachgiebigkeit des partikelbasierten Elements für unterschiedliche Einsatzzwecke angepasst werden.
Weiterhin können strukturelle Unterschiede, wie zum Beispiel in der Partikelgröße der ersten Partikel und der zweiten Partikel vorliegen.
Auch andere Eigenschaften der Partikelmasse können für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet beeinflusst werden. So kann die magnetische Permeabilität eines Teils der Partikelmasse gezielt verändert werden, beispielsweise um eine Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung zu ermöglichen.
Weiterhin können die thermischen Eigenschaften von Teilen der Partikelmasse beeinflusst werden, um den Einsatz des partikelbasierten Elements auch in Bereichen erhöhter oder niedriger Temperatur zu ermöglichen. Weitere Unterschiede der ersten und der zweiten Partikelmasse können in der Viskosität, dem Schmelzverhalten und dem Siedeverhalten liegen.
Auch kann für gewisse Anwendungen eine Verwendung von einer ersten und zweiten Partikelmasse mit unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit von Interesse sein. In wiederum anderen Anwendungen kann eine unterschiedliche Lichtstabilität der ersten und zweiten Partikelmasse vorgesehen werden.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Herstellen eines partikelbasierten Elements (13, 22, 29, 34), insbesondere einer Spanplatte oder Faserplatte, mit den folgenden Schritten:
i) Herstellen eines ersten dreidimensional geformten Strukturelements (1 , 14, 15, 23), das erste Partikel aufweist,
ii) Komplementäres Formen eines zweiten Strukturelements (8, 17, 26), das zweite Partikel aufweist, und
iii) Verbinden des ersten Strukturelements (1 , 14, 15, 23) mit dem zweiten Strukturelement (8, 17, 26).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Strukturelement (1 , 14, 15, 23) und/oder das zweite Strukturelement (8, 17, 26) durch Aufbringen von Hitze und/oder Druck auf eine Partikelmasse (2, 9, 16) hergestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Strukturelement (1 , 14, 15, 23) und/oder das zweite Strukturelement (8, 17, 26) durch Einbringen eines chemischen Mittels in eine Partikelmasse hergestellt wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Strukturelemente (1 , 17) eine höhere Dichte und/oder Stabilität aufweist als das andere Strukturelement (8, 14, 15).
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das komplementäre Formen des zweiten Strukturelements (8, 17) und das Verbinden der Strukturelemente (1 , 8, 14, 15, 17) in einem Schritt ausgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Strukturelement (8) als Matrix für das erste Strukturelement (1) geformt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Strukturelement (17) innerhalb einer durch das erste Strukturelement (14, 15) gebildeten Matrix geformt wird.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Strukturelemente (1 , 17) so ausgebildet wird, dass es sich von einem Oberseitenbereich bis zu einem Unterseitenbereich des partikelbasierten Elements (13, 22) erstreckt.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das eine der Strukturelemente (1 , 17) so ausgebildet wird, dass es sich in einer Längsrichtung, L, des partikelbasierten Elements (13, 22) wellenförmig erstreckt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das eine der Strukturelemente (1 , 17) so ausgebildet wird, dass es sich auch in einer Breitenrichtung, B, des partikelbasierten Elements (13, 22) wellenförmig erstreckt.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Strukturelement (1) vorgeformt in die zweiten Partikel eingelegt wird, bevor das zweite Strukturelement (8) durch einen Pressvorgang geformt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die
Strukturelemente (23, 26) mit einer anderen Dichte und/oder Stabilität im Bereich ihrer Oberfläche, im Vergleich zu der Dichte und/oder Stabilität im Inneren der Strukturelemente (23, 26), hergestellt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Strukturelement (23) und das zweite Strukturelement (26) so miteinander verbunden werden, dass durch ihre Oberflächen ein Bereich veränderter Dichte oder Stabilität innerhalb des partikelbasierten Elements (29) ausgebildet wird.
14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bereich erhöhter Stabilität (30) so ausgebildet wird, dass er sich von einem Ober- Seitenbereich bis zu einem Unterseitenbereich des partikelbasierten Elements (34) erstreckt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich erhöhter Stabilität (30) so ausgebildet wird, dass er sich in einer Längsrichtung, L, des partikelbasierten Elements (34) wellenförmig erstreckt.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich erhöhter Stabilität (30) so ausgebildet wird, dass er sich auch in einer Breitenrichtung, B, des partikelbasierten Elements (34) wellenförmig erstreckt.
PCT/EP2010/007752 2010-01-04 2010-12-17 Verfahren zum herstellen eines partikelbasierten elements Ceased WO2011079920A2 (de)

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