Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Vermeidung von Rissen in Melaminharzimprägnierten Beschichtungspapieren für Holzwerkstoffe

Vermeidung von Rissen in Melaminharzimprägnierten Beschichtungspapieren für Holzwerkstoffe – Folgeprojekt

Im Vorläuferprojekt 18693 N wurden wichtige verfahrenstechnische Einflussfaktoren auf Rissentstehung von mit Melaminharz imprägnierten Beschichtungspapieren bestimmt. Für die Zielgruppe der KMU, zu denen kleinere Beschichter nach wie vor zählen, sind damit geeignete prozesstechnische Anpassungen zur Vermeidung von Rissen möglich. In dem Projekt wurden auch Methoden entwickelt, mit denen erstmalig die hygrischen und mechanischen Eigenschaften von mit der Trägerplatte `verschweißten´ Direktbeschichtungen (DPL) isoliert quantifiziert werden können. Im Rahmen des Vorläuferprojekts war es jedoch noch nicht möglich, die Methoden ausreichend zu optimieren. Eine zuverlässige Qualitätssicherung ist daher derzeit nur eingeschränkt möglich. Auch im Falle von oft sehr teuren Reklamationen fehlt daher noch ein wichtiger Baustein zur sicheren Identifizierung der Schadensursachen (Vorlieferant, Verarbeiter, Nutzungsbedingungen) mit der Folge von langwierigen und teuren Auseinandersetzungen für KMU.

Ziel:

Optimierung der im Vorläuferprojekt 18693 N entwickelten Methoden für eine präzise Bestimmung der mechanischen und hygrischen Eigenschaften von DPL. Die somit erstmalig genau erfassbaren Materialeigenschaften erlauben sowohl auf Kennwerten beruhende Entwicklungen z.B. von weniger rissempfindlichen DPL, eine gezielte betriebliche Qualitätssicherung in KMU sowie eine nachträgliche Zuordnung von Schäden wie Rissen und Verformungen.

Lösungsansatz:

1. Optimierte Probengeometrie, Vermeidung von Inhomogenitäten beim Verpressen.

2. Vergleich der Eigenschaften von ohne Trägerplatte ausgehärteten Papieren (freie Filme).

3. Verbesserte Berücksichtigung der bereits beim Verpressen induzierten Spannungen durch mathematische Modellierung (FEM).

4. Validierung der Prüfung in einem großen Eigenschaftsbereich. Integration der vermehrt verwendeten Mischharze.

Ergebniszusammenfassung:

Die Zentrale Fragestellung des Projekts ist die Vermeidung von Rissen in Melaminharzoberflächen. Dazu müssen die Haupteinflussfaktoren bekannt sein, die zur Rissbildung führen können. Mehrere der im Vorläuferprojekt gezeigten Einflussfaktoren wurden in dem Nachfolgeprojekt auch für andere Harzvarianten bestätigt. Wichtige neue Erkenntnisse des Projekts sind der zuvor nicht bekannte Einfluss der Harze auf die Quell- und Schwindbewegungen der Filme, der Einfluss der bereits während des Verpressens entstehenden Spannungen zwischen Film und Trägerplatte sowie der wahrscheinlich nur sehr geringe Einfluss der Harzvarianten auf die mechanischen Eigenschaften der Filme. Daraus kann gefolgert werden, dass der Einfluss des Papiers auf die Festigkeiten und die Rissneigung von Filmen wesentlich höher ist als bisher auch seitens der Industrie angenommen. Diese in dem Projekt gewonnenen Informationen sind sehr wichtig um zukünftig die Rissneigung von Melaminfilmen zu reduzieren.

Durch die Prüfung freier Filme mit und ohne freie Schwindung während und nach dem Verpressen konnte die Hypothese eines maßgeblichen Einflusses von Spannungen innerhalb der Filme ausgeschlossen werden. Gleichzeitig erlaubt die in dem Projekt entwickelte Methode der Prüfung von freien Filmen mit behinderter Schwindung eine Abschätzung der Rissneigung sowie die Herstellung praxisnaher freier Filme. Für die Entwicklung von Filmen mit definiertem E-Modul und Zugfestigkeit stellt diese Methode eine Erweiterung der Optionen dar.

Der im Projekt verfolgte Ansatz, die mechanischen Eigenschaften von Filmen durch eine Biegeprüfung zu quantifizierten und Vorhersagen für die Rissempfindlichkeit zu machen, war nur teilweise erfolgreich. Der mit großem Abstand rissempfindlichste Film 4 hatte zwar die geringste Biegefestigkeit, in der Gesamtschau aus Biegeprüfungen und Zugprüfungen an freien Filmen muss die Vorhersagekraft jedoch als schwach bezeichnet werden und braucht nicht weiter verfolgt zu werden.