Verfahren zur Herstellung von Spanplatten und nach diesem Verfahren erhaltene Spanplatte
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues und verbessertes Verfahren zur Herstellung von Spanplatten mit guten Festigkeitseigenschaften sowie das resultierende Produkt.
Bei der heutigen technischen Herstellung von Span platten werden Holzstückchen getrocknet, dann einer Mischstufe zugeführt, in welcher das Bindemittel, gewöhnlich ein Harnstoff-Formaldehyd- oder ein Phenol Formaldehydharz, appliziert wird. Die Teilchen werden dann in Form einer Matte abgelagert, die schliesslich unter Wärme- und Druckeinwirkung verfestigt wird unter Bildung der Spanplatte. Bei diesem Verfahren wird das Harz gleichzeitig auf feine und grobe Fraktionen von Holzstückchen appliziert. Auf diese Weise wird der Harzbinder in grösserer Menge auf die kleineren Fraktionen aufgebracht, während die grösseren Teilchen nur knapp mit Harz versehen werden.
Typisch ist beispielsweise ein Bindemittelgehalt der feinteiligen Fraktionen von bis 30 %, während die groben Fraktionen nur 2 bis 4 % Bindemittel enthalten. Dadurch wird die innere Bindungsfestigkeit beträchtlich verschlechtert, was sich in ungenügenden Kennziffern für die Biegefestigkeit der Platten äussert. Um befriedigende Eigenschaften der Platten zu erzielen, wird daher häufig ein höherer Bindemittelgehalt benötigt. Der durchschnittliche Bindemittelgehalt bei so hergestellten Spanplatten beträgt etwa 7,5 %.
Ziel der vorliegenden Erfindung war es, die Herstellung von Spanplatten zu ermöglichen, die befriedigende Eigenschaften bei niedrigerem Bindemittelgehalt, als bisher üblich, aufweisen und eine maximale Bindungskraft für eine gegebene Bindemittelmenge besitzen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Spanplatten, das sich dadurch auszeichnet, dass man Gemische aus feinen und groben Holzpartikein in einzelne Fraktionen nach Teilchengrösse zerlegt, diese gesonderten Fraktionen mit einem Harzbindemittel beschichtet, die Fraktionen wieder vereinigt und zu einer Matte formt und diese zu Spanplatten verpresst.
Beim erfindungsgemässen Verfahren kann die Matte so gebildet sein, dass die grössten Teilchen sich im Inneren der Matte befinden, während die Teilchengrösse vom Inneren nach beiden Richtungen abnimmt.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Spanplatte aus Holzpartikeln und Harzbindemittel.
Diese Spanholzplatte kann als Bindemittel ein Harnstoff-Formaldehydharz, ein Phenol-Formaldehydharz oder Melamin-Harnstoff-Formaldehydharz enthalten.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren wird es möglich, Spanplatten herzustellen, bei welchen das Verhältnis von Zugfestigkeit zu Biegefestigkeit bei einer gegebenen Bindemittelmenge in der Platte variiert werden kann. Ferner kann die Wasseraufnahme und Neigung zu Quellen bei den Spanplatten vermindert werden, und wenn als Bindemittel ein Phenolharz verwendet wird, dann können Platten hergestellt werden, deren Witterungsbeständigkeit erhöht ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht es, Spanplatten herzustellen, bei denen bei gegebenem Bindemittelgehalt die Zugfestigkeit, die Biegefestigkeit und die Werte für das Festhalten von Schrauben wesentlich verbessert sind. Gleichzeitig können Wasseraufnahme und daraus resultierendes Quellen stark herabgesetzt werden. Die erfindungsgemäss hergestellten Spanplatten können leichter bearbeitet und gesägt werden als die bisherigen Spanplatten. Durch die Erfindung wird es möglich, die bisher erforderliche Bindemittelmenge um etwa 15 bis 20 S zu senken. Daraus entsteht für die Spanplattenherstellung eine wesentliche Einsparung.
Eine weitere Einsparung resultiert daraus, dass in einer dreischichtigen oder einer nichthomogenen Spanplatte die feinen Teilchen den grössten Teil des Materials an den Oberflächen darstellen und bei der Endbehandlung abgerieben werden. Bei den bisherigen Verfahren können diese feinen Teilchen 16 bis 30% an teurem Harzbinder enthalten. Beim erfindungsgemässen Verfahren liegen in den feinen Teilchen im allgemeinen weniger als 10 70 Harzbinder vor, so dass die Verluste wesentlich herabgesetzt werden.
Wenn man beim erfindungsgemässen Verfahren als Harzbindemittel ein melaminmodifiziertes Harnstoffbindemittel oder einen Phenolharzbinder verwendet, so weisen die so hergestellten Spanplatten im Aussenbau bessere Wetterbeständigkeit als nach bisherigen Verfahren für den Aussenbau hergestellte Spanplatten auf.
Wird in vorliegender Beschreibung von der Zugfestigkeit (ZF), dem Elastizitätsmodul (EM), der Biegefestigkeit (BF), der Wasseraufnahme und Didcenquel- lung gesprochen, so handelt es sich um die nach ASTM D1037-64 bestimmten Werte.
Die Werte für das Festhalten von Schrauben werden ermittelt, indem man eine Schraube von einer Seitenkante aus einsehraubt, eine andere senkrecht zur Oberfläche der Spanplatte. Die Testmethode ist in ASTM D1037-64 beschrieben.
Das Verhältnis von Zugfestigkeit (ZF) zu Biegefestigkeit (BF) drückt die Biegefestigkeit im Verhältnis zur inneren Festigkeit der Platte aus. Eine befriedigende Spanplatte muss eine solche innere Festigkeit aufweisen, dass sie unter normalen Verwendungsbedinguugen unversehrt bleibt. Die Biegefestigkeit (BF) ist ein Mass dieser Eigenschaft. Sie gibt die Kohäsion der Spanplatte in Richtung senkrecht zur Ebene der Platte an. Die Zugfestigkeit (ZF) ist ein Mass für die Gesamtfestigkeit der Platte beim Biegen. Die bisherigen Methoden zur Spanplattenherstellung ergaben im allgemeinen bei einem gegebenen Harzgehalt eine Zugfestigkeit, die höher ist, als für eine gegebene Biegefestigkeit erforderlich. Bei Spanplatten mit hoher Zugfestigkeit liegt das Verhältnis Zugfestigkeit : Biegefestigkeit im Bereich von 50 bis 80.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren können diese Werte gesteuert und in einen Bereich unterhalb 50 gebracht werden, wie aus Fig. 4 zu ersehen.
Fig. 5 zeigt das Verhältnis von ZU: BS gegen ZF.
Man ersieht leicht, dass, wenn keine hohe ZF erwünscht ist, anstelle unausgewogener Festigkeiten, d. h. hoher Biegefestigkeit bei niedriger Kohäsion oder Biegefestigkeit, auch die BF gesteigert werden kann.
Unter beschleunigten Alterungstests werden Verfahren verstanden, wie sie beschrieben sind im West Coast Adhesive Manufacturer's Association's Test Method No. 6.1, unter dem Titel Accelerated Aging Tests for Evaluating the Durability Characteristics of Exterior Grade Wood Particleboard. Unter nichthomogenen Spanplatten werden solche verstanden, bei welchen die grössten Teilchen sich im Inneren der Platte befinden, während die Teilchengrösse ausgehend von dieser Innenschicht in beiden Richtungen abnimmt.
Ein Sonderfall der nichthomogenen Platten liegt in den dreischichtigen Platten vor, in welchen drei gesonderte Schichten aus Materialien verschiedener Teilchengrösse sichtbar sind, wobei das innenliegende Material die groberen Holzstückchen enthält.
Unter homogenen Spanplatten werden solche verstanden, bei welchen über die ganze Dicke der Platte ein gleichmässiges Gemisch der verschiedenen Teilchengrössen vorliegt. Beide Arten von Spanplatten werden heute technisch hergestellt. Die dreischichtigen Spanplatten besitzen den Vorteil einer feinen und glatten Oberfläche. Die homogenen Spanplatten sind etwas billiger und etwas leichter herzustellen.
Eine Vorrichtung zur Herstellung der dreischichtigen Spanplatten ist in der US-Patentschrift Nummer 3 214316 beschrieben, und eine Vorrichtung zur Herstellung der nichthomogenen Platten ist aus der US-Patentschrift Nr. 3 028 287 bekannt.
Bei der in der Technik üblichen Herstellung von Spanpiatten ist sämtlichen bekannten Verfahren die Applikation des Harzbinders auf die Holzstückchen in einer Mischstufe gemeinsam, wobei die Holzstückchen aller Teilchengrössen in Form von Flocken, Chips oder dergleichen in einer bewegten Trommel mit dem Harz bestäubt werden.
Durch chemische Analysenmethoden und mikroskopische Untersuchung der Holzstückchen nach dem Beschichten mit einem farbstoffhaltigen Binder konnte festgestellt werden, dass bei den üblichen technischen Prozessen die kleineren Teilchen die grösste Menge an Bindemittel aufweisen. Bei diesen Untersuchun"en werden die mit Bindemittel beschichteten Teilchen in folgende Fraktionen zerlegt: a) + 2,36 mm b) -2,36 bis +0,83 mm c) -0,83 bis +0,495 mm d) -0,495 bis +0,351 mm e) -0,351 mm Dabei wurde festgestellt, dass die grossen Fraktionen von mehr als 2,36 mm etwa 3 Gewichtsprozent Binde mittel enthielten.
Die Fraktion von 0,83-0,495 mm enthielt etwa 6 Gewichtsprozent Bindemittel, die Fraktion von 0,495-0,351 mm etwa 7 Gewichtsprozent Bindemittel und die Fraktion von weniger als 0,351 mm etwa 18 Gewichtsprozent Bindemittel. Diese Zahlen sind typisch für Spanplatten mit durchschnittlich 6,3 % Bindemittel. Die Zahlen stimmen überein mit dem, was man aufgrund der Tatsache, dass das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen der Teilchen mit abnehmender Teilchengrösse stark zunimmt, vorhersagen würde.
Grössere Oberflächen erfordern mehr Bindemittel zur Bedeckung, und daher sind grössere Mengen des Bindemittels auf den Fraktionen niedriger Teilchengrösse abgelagert.
Überraschend zeigte sich, dass man Spanplatten mit besseren Eigenschaften erhält, wenn die Menge an Harzbinder bei jeder Teilchenfraktion dem mittleren Bindemittelgehalt der Platte stärker angenähert wird.
Ferner wurde gefunden, dass das Verhältnis von Zugfestigkeit zu Biegefestigkeit verändert werden kann, indem man den Bindemittelgehalt verschiedener Teilchenfraktionen variiert.
Beispiel 1
Spanplattenrohstoff aus Douglasfichte, mit Bindemittel beschichtet, wurde aus einer Anlage zur Span piattenhersteltung bezogen*. Dieses Material wurde in folgende Fraktionen zerlegt: Teilchen von mehr als 2,36 mm; Teilchen von 2,36-0,83 mm; Teilchen von 0,83-0,495; Teilchen von 0,495-0,351 mm; und Teilchen kleiner als 0,351 mm. Die Fraktionen werden nach dem Verfahren von Kjeldahl auf ihren Bindemittelgehalt untersucht und ergaben folgende Werte: 2,7; 3,8; 6,0; 7,2 und 18,5% Harnstoff-Formaldehyd Harzfeststoffe* . Der durchschnittliche Bindemittel- gehalt betrug 6,3 %. Die einzelnen Fraktionen lagern in folgenden Mengen (Gewichtsprozent) vor: 23,7; 34,2; 20,8; 8,8 und 12,5. Das Analysenergebnis ist in Fig. 1 graphisch dargestellt.
Die mit Bindemittel beschichteten Fraktionen wurden dann vereinigt zwecks Herstellung einer abgestuften Matte, die in einer erhitzten hydraulischen Presse zu einer Spanplatte von 16 mm Dicke verpresst wurde. Die Presszeit betrug 7 Minuten, der maximale Pressdruck 28 Atmosphären und die Temperatur der Pressplatien 149C C. Man erhielt auf diese Weise eine Spanplatte mit einer Dichte von 0,733 g/cm3, eine Zugfestigkeit von 250 kg/cm2, einer Biegefestigkeit von 5,9 kg/cm2 und einem Elastizitätsmodul von 26 000 kg/cm2; die Wasseraufnahme betrug 12,5 % und die Dickenquellung 4,0 sO. Das Verhältnis von Zugfestigkeit zu Biegefestigkeit war 42,0.
Die Schraubenhalt Werte betrugen 70 kg (Kante) und 109 kg (senkrecht).
Diese Werte sind typisch für handelsübliche nichthomogene Spanplatten aus Weichholz aus Westamerika.
Bezogen bei Cascade Fiber Co., Eugene, Oregon.
Hersteller Reichhold Chemicals, Inc., White Plains, N. Y., unter dem Handelsnamen FORAMINE 21-026-1.
Beispiel 2
Ein Teil des mit Bindemittel überzogenen Span platten-Ausgangsmaterials, wie es in Beispiel 1 verwendet wird, wurde sorgfältig gemischt und zu einer Masse geformt, aus der eine homogene Spanplatte erhalten werden sollte. Diese Matte wurde unter den im Beispiel 1 angegebenen Temperatur- und Druckbedingungen verfestigt. Dabei wurde eine Spanplatte mit einer Dichte von 0,7392 g/cm3, eine Zugfestigkeit von
180 kg/cm2, einem E'14 von 20 300 kg/cm2, einer IB 7,3 kg/cm-, einer Wasseraufnahme von 11,2% und einer Dickenquellung von 5,1 S erhalten. Das Verhältnis von Zugfestigkeit zu Biegefestigkeit betrug 25,3.
Die Schraubenhaltewerte lagen bei 101 kg (Kante) und
121 kg (senkrecht).
Diese Werte sind für handelsübliche Spanplatten homogenen Querschnitts, die aus Weichhölzem aus Westamerika hergestellt werden, typisch.
Beispiel 3
Das folgende Beispiel illustriert die Wirkung von nahezu gleichmässiger Harzverteiiung auf alle Teilchengrössen in einer nich thomo genen Spanplatte.
Holzteilchen aus Deuglasfichte vom gleichen Lieferanten wie die im Beispiel 1 verwendeten, wurden nach dem Trocknen, jedoch vor der Applikation des Bindemittels zerlegt in Fraktionen von Teilchen grösser als 2,36 mm, 2,36-0,83 mm, 0,83-0,495 mm 0,495-0,351 mm und kleiner als 0,351 mm. Die Verteilung entsprach der in Fig. 1 gezeigten, nach Korrektur für den Harzgehalt. Ein Hlarnstoff-Formaldehyd-Bindemittel, wie im Beispiel 1 verwendet, wurde auf jede der Fraktionen appliziert, wobei eine im wesentlichen gleich- mässige Applikation von Fraktion zu Fraktion versucht wurde.
Die Kjeldahl-Analyse ergab folgende Harz gehalte:
Fraktion % Binder-Feststoff % Binder pro Fraktion + 2,3 6,2 1,47
2,36-0,83 6,0 2,05
0,83-0,495 8,1 1,68 01,495-0,351 7,6 0,67 - 0,351 7,7 0,96
Der Gesamtgehalt an Harzfeststoffen betrug 6,8 %.
Die Werte sind graphisch in Fig. 2 wiedergegeben.
Die mit Bindemittel behandelten Fraktionen wurden wieder vereinigt, wobei das gleiche Verhältnis von Trockenholzteilchen wie im ursprünglichen Ausgangsmaterial hergestellt wurde. Ein Teil dieses Produkts wurde zur Herstellung einer nichthomogenen Matte verwendet, die unter den gleichen Wärme- und Druckbedingungen wie im Beispiel 1 verfestigt wurde. Dabei wurde eine Spanplatte von 16 mm Dicke erhalten. Die Platte wies eine Dichte von 0,7424 g/cm2, eine Zugfestigkeit von 246 kg/cm2, eine Biegefestigkeit von 8,7 kg/cm2, einen Elastizitätsmodul von 29 500 kg/cm2, eine Wasseraufnahme von 8,2 % und eine Dickenquellung von 1,8 S auf. Das Verhältnis von ZF zu BF betrug 28,4.
Die Schraubenhal-ewerte lagen bei 112 kg (Kante) bzw. 125 kg (senkrecht).
Beispiel 4
In diesem Beispiel wird die Wirkung einer nahezu gleichmässigen Harzverteilung über alle Teilchengrössen bei einer homogenen Spanplatte illustriert. Ein Teil des aus den Einzelfraktionen wiederhergestellten, mit Bindemittel versehenen Ausgangsmaterials gemäss Beispiel 3 wurde zu einer Matte verformt, aus welcher unter den Temperatur- und Druckbedingungen von Beispiel 1 eine homogene Spanplatte hergestellt wurde. Dabei wurde eine 16 mm dicke Platte mit einer Dichte von 0,699 g/cm3, einer Zugfestigkeit von 185 kg/cm2, einem Elastizitätsmodul von 21 700 kg/cm2, einer Biegefestigkeit von 9 kg/cm2, einer Wasseraufnahme von 9,4 % und einer Dickenquellung von 3,5 % erhalten. Das Verhältnis von ZF zu BF betrug 21,7.
Die Schraubenhalte werte lagen bei 105 (Kanten) bw 134 kg (senkrecht).
Beispiel 5
Das folgende Beispiel illustriert die Wirkung eines grösseren Harzgehaltes auf den gröberen Teilchen als auf den feineren Teilchen bei einer nichthomogenen Spanplatte.
Stückchen von Douglasfichte vom selben Lieferanten, wie im Beispiel 1 verwendet, werden nach dem Trocknen, jedoch vor der Applikation von Bindemittel in Fraktionen von grösser als 2,36 mm; 2,36-0,83 mm; 0,83-0,495 mm; 0,495-0,351 mm und kleiner als 0,351 mm zerlegt. Es wurde wieder das gleiche Harn stoff-Formaldehyd-Bindemittel wie in den vorangegangenen Beispielen verwendet, und der Harzgehait belief sich laut Kjeldiahl-Analyse wie folgt:
Harnstoff-Form
Fraktion aldehyd % Binder pro Fraktion +2,36 8,2 1,94
2,36-0,83 8,0 2,73
0,83-0,495 4,1 0,85
0,495-0,351 4,3 0,38 - 0,351 5,0 0,62
Der Gesamt-Harzfeststoffgehalt der Spanplatte betrug 6,5 %. Die einzelnen Werte sind in Fig. 3 graphisch dargestellt.
Die mit Bindemittel behandelten Fraktionen wurden wieder vereinigt im gleichen Verhältnis der Trockenholzpartikel wie im Ausgangsmaterial. Ein Teil des vereinigten Materials wurde zur Herstellung einer abgestuften Matte verwendet, die unter den Bedingungen von Beispiel 1 zu einer Spanplatte von 16 mm Dicke verfestigt werde. Die Platte wies eine Dichte von 0,726 g/cm3, eine Zugfestigkeit von 201 kg/cm2, einen Elastizitätsmodul von 26 000 kg/cm2, und eine Biegefestigkeit von 8,4 kg/cm2, eine Wasseraufnahme von 10,5 % und eine Dickenquellung von 5,5 % auf.
Das Verhältnis von ZF zu BF betrug 23,9. Die Schraubenhaltewerte lagen bei 138 (Kanten) bzw. 151 kg (senkrecht).
Beispiel 6
Das folgende Beispiel illustriert die Wirkung eines grösseren Harzgehaltes auf den gröberen Teilchen als auf den feineren Teilchen bei einer homogenen Spanplatte.
Ein Teil der wiedervermischten, mit Bindemittel behandelten Fraktionen gemäss Beispiel 5 wurde zu einer Matte verformt und diese wurde unter den Temperatur- und Druckbedingungvn von Beispiel 1 zu einer homogenen Spanplatte von 16 mm Dicke und einem spezifischen Gewicht von 0,741 g/cm3 verformt. Die Platte wies eine Zugfestigkeit von 206 kg/cm2, einen Elastizitätsmodul von 21 700 kg/cm2, eine Biegefestigkeit von 7,3 kg/cm2, eine Wasseraufnahme von 11,9 % und eine Dicleenquellung von 5,1 % auf. Das Verhältnis von ZF zu BF betrug 28,4, die Schfaubenhaltewerte 120 (Kante) und 153 kg (senkrecht).
Beispiel 7
In diesem Beispiel wird die Herstellung von homogenen Spanplatten mit niedrigem Bindemittelgehalt illustriert.
Auf jede der klassierten Teilchenfraktionen aus Beispiel 3 wurde Harnstoff-Formaldehyd-Bindemittel- harz in einer Menge von etwa 4 % appliziert. Die mit Bindemittel behandelten Fraktionen werden wieder vereinige im gleichen Verhältnis von Trockenholz wie im Ausgangsmaterial, und aus dem so erhaltenen Gemisch wurde eine Matte geformt, die unter den Temperaturund Druckbedingungen von Beispiel 1 zu einer Spanplatte von 16 mm Dicke verpresst werde.
Die Platte besass ein spezifisches Gewicht von 0,699 g/cm3, eine Zugfestigkeit von 182 kg/cm2, einen Elastizitätsmodul von 33 800 kg/cm2, eine Biegefestigkeit von 7,4 kg/cm2, eine Wasseraufnahme von 9,8 % und eine Dickenquel- lung von 4,0 S. Die Schraubenhaltewerte betrugen 82,5 (Kanten) und 107 kg (senkrecht).
Beispiel 8
Das folgende Beispiel illustriert die derzeit übliche Praxis bei der Herstellung von nichthomogenen Spanplatten unter Verwendung von Phenol-Formaldehydharz als Bindemittel*.
Eine Portion der Holzstückchen aus Douglasfichte, wie in Beispiel 3 verwendet, wurde ohne Klassierung mit dem Phenol-Formaldehyd-Bindemittel besprüht. Die Bindemittelmenge war ausreichend, um einen mittleren Harzgehalt von 6,2 S (Analysenmethode von Ettling und Adams, Forest Products Journal, Bd. 16, Nr. 6, S. 25-28) zu ergeben. Die mit Bindemittel behandelten Teilchen wurden dann zerlegt in Teilchen der Grössenbereiche von Beispiel 1, dann nach obigen Verfahren analysiert. Es wurde gefunden, dass die Kurve der Harzverteilung parallel war der Kurve für das Harnstoff Bindemittel von Beispiel 1. Die mit Bindemittel behandelten Fraktionen werden dann wieder vereinigt unter Erzielung des gleichen Trockenholzverhältnisses wie im A'usgangsmaterial, dann wurde daraus eine nichthomogene Matte hergestellt.
Diese wurde unter 37 Atmosphären bei 1600 C 13 Minuten lang verpresst, wobei eine Spanplatte von 16 mm Dicke erhalten wurde. Die Platte wies ein spezifisches Gewicht von 0,747 g/cm3 auf, eine Zugfestigkeit von 366 kg/cm2, einen Elastizitätsmodul von 62700 kg/cm2, eine Biegefestigkeit von 4,7 und ein Verhältnis von ZF zu BF von 77,9. Ein Stück der Spanplatte wurde dem verschärften Alterungstest der West Cloast Adhesives Manufacturers' Association unterworfen, wobei dieses Stück 34,8 % der Zugfestigkeit und 9,9 % der Biegefestigkeit beibehielt.
* Hersteller Reichhold Chemicals, Inc., White Plains, N. Y., unter dem Handelsnamen FORASITE 99-387.
Beispiel 9
Dieses Beispiel illustriert die Verwendung eines gesteuerten Phenol-Formaldehydharz-Zusatzes von geringerer Menge bei der Herstellung von nichthomogenen Spanplatten.
Ein Teil der klassierten Teilchen gemäss Beispiel 3 wurde mit Phenol-Formaldehydharz-Bindemittel behandelt. Jede Fraktion wurde einzeln mit einer ausreichenden Harzmenge behandelt, so dass die Analyse nach dem Verfahren von Beispiel 8 einen Harzgehalt von 5,9 % ergab. Die mit Bindemittel behandelten Fraktionen werden zur Herstellung einer abgestuften Matte verwendet, die wie in Beispiel 8 beschrieben verdichtet wurde, wobei eine Spanplatte von 16 mm Dicke und einem spezifischen Gewicht von 0,736 g/cm3 erhalten wurde. Die Platte besass eine Zugfestigkeit von 305 kg/cm2, einen Elastizitätsmodul von 52700 kg/cmo und eine Biegefestigkeit von 8,1 kg/cm2. Das Verhältnis ZF zu BF betrug 37,9.
Ein Stück dieser Spanplatte wurde dem verschärften Alterungstest der West Coast Adhesives Manufacturers Association' unterworfen und behielt dabei 72,0 % der Zugfestigkeit und 39,0 % der Biegefestigkeit bei.
In den vorangehenden Beispielen wird die Steuerung der Eigenschaften von Spanplatten illustriert, die unter Verwendung von Harnstoff-Formaldehyd-, Phenol Formaldehyd-Harzen und mit Melamin modifizierten Harnstoff-Formaldehydharzen hergestellt wurden. Man kann jedoch auch andere Bindemittel wie Melamin Formaldehydharze, phenolische Binder auf der Basis von Cresol, Resorcin und dergleichen und anderen Aldehyden wie Acetaldehyd oder Benzaldehyd und dergleichen verwenden. Die bevorzugten Bindemittel sind jedoch Phenol-, Harnstoff- und Meiamin-Harnstoff- Bindemittel auf der Basis von Formaldehyd, aufgrund der besonders günstigen Eigenschaften, die mit diesen Harzen erzielt werden.
Diese Bindemittel sind zur Verwendung bei der Herstellung von Spanplatten bekannt; auch ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften sowie die Verfahren zu ihrer Herstellung sind dem Fachmann wohl bekannt.
Aus den folgenden Tabellen A, B und C gehen die durch die vorliegende Erfindung hervorgebrachten Vorteile klar hervor:
Tabelle A
Diese Tabelle zeigt das Verhalten von zwei abgestuften Spanplatten, die mit Harnstoff-Formaldehyd als Bindemittel hergestellt werden. Die physikalischen Eigenschaften sowie andere Eigenschaften einer han delsüblichen Platte I werden mit einer erfindungs gemäss hergestellten Platte II, wie in den Beispielen 1 und 3 beschrieben, verglichen.
Dichte ZF BF EM Wasserabsorption g/cm3 kg/cm2 kg/cm2 kg/cm2
I: 0;7328 250 5,9 26 000 12,5
II: 0,7424 246 8,7 29 500 8,2
Tabelle A
Quellung ZF : BF Schr.-K.* Schr.S.** Harzfeststoffe kg : kg
I: 4 42 70 109 6,3
II: 1,8 28,4 112 125 6,8 Tabelle B
Diese Tabelle zeigt das Verhalten von zwei homogenen Spanplatten, unter den gleichen Bedingungen wie in Tabelle A, entsprechend den Beispielen 2 und 4.
Dichte ZF BF EM Wasserabsorption g/cm3 kg/cm2 kg/cm2 kg/cm2
I: 0,7392 180 7,3 201300 11,2
II: 0,6992 185 9,1 21700 9,4
Tabelle B
Quellung ZF : BF Schr.-K* Schr.-S. Harzfeststoffe
ZF : BF Schr.-K* Schr.-S. %
I: 5,1 25,3 101 121 6,3
II: 3,5 21,7 105 134 6,8 Schr.-K. bezeichnet die Festigkeit einer Schraube in kg, die in eine Kante eingeschraubt wurde.
';'; Schr.-S. bezeichnet die Festigkeit einer Schraube in kg, die in eine Hauptfläche der Spanplatte eingeschraubt wurde.
Tabelle C
Diese Tabelle zeigt das Verhalten von zwei abgestuften Spanplatten unter den Bedingungen von Tabelle A. In diesem Fall wurde ein Phenol-Formraldehyd- harz als Bindemittel verwendet, wie in den Beispielen 8 und 9 beschrieben.
Dichte ZF BF restliche ZF g/cm3 kg/cm2 kg/cm2 kg/cm2 I: 0,7472 366 4,7 127 II: 0,7360 305 8,1 220
Tabelle C restliche IB EM ZF Harzfeststoffe kg/cm2 kg/cm2 kg/cm2
I: 0,47 (9,9 %) 62700 77,9 6,2
II: 3,30 (39 %3 52700 37,9 5,9
Tabelle C demonstriert die Beständigkeit einer Phe nol-Form aldehyd-'bahandelten Platte gegen Verwittew rung bei Anwendung des verschärften Alterungstests.
Obgleich, wie bereits erwähnt, Harzbindemittel für Spanplatten und dergleichen an sich bekannt sind, werden nachstehend einige Beispiele zur Herstellung derartiger Bindemittel, die sich besonders gut eignen und die leicht im Handel erhältlich sind, angegeben.
Präparat A: Herstellung eines Harnstoff-Formaldehyd harz-Bindemittels
1080 g einer 50 % igen Formaldehydlösung und 600 g Harnstoff wurden vermischt und auf 900 C erhitzt. Der pH-Wert des Gemischs lag bei etwa 5. Die Lösung wurde bei diesem pH-Wert und 900 C gehalten, bis nach der Gardner-Holdt-Skala eine Viskosität von G erreicht war. Dann wurde der pH-Wert mit 10 % iger Natriumhydroxydlösung auf etwa 7 eingestellt und die Lösungtabgekühlt.
Als Produkt erhielt man einen durchscheinenden weissen Sirup mit einem Molverhältnis Formaldehyd zu Harnstoff von 1,8: 1,0 und einem Gehalt an freiem Formaldehyd von 3 %. Das Produkt war hinreichend beständig und gekennzeichnet durch einen Gehalt lan nichtflüchtigen Bestandteilen von 58,2 %, ein spezifisches Gewicht von 1,130 und eine Viskosität von 180cp.
Präparat B: Herstellung eines Phenol-Formaldehydharz-Bindemittels
1720 g einer 35 % igen Formaldehydlösung und 940 g Phenol wurden vermischt, dann wurden 240 g einer 50 % eigen Natriumhydroxydlösung zugesetzt. Es erfolgte eine schwach exotherme Reaktion, durch die die Lösung auf 900 C erwärmt wurde. Die Lösung wurde dann bei dieser Temperatur gehalten, bis die Viskosität nach der Gardner-Holdt-Skala D/E betrug.
Die Lösung wurde dann auf 800 C abgekühlt und bei diesem Wert gehalten, bis die Viskosität nach der Gardner-Holdt-Skala M-N betrug, dann wurde auf Raumtemperatur abgekühlt.
Das Produkt bestand aus einem klaren roten Sirup mit einem Molverhältnis Formaldehyd zu Phenol zu Natrium von 2,0: 2,0: 1,0: 0,3 und einem Gehalt an freiem Formaldehyd von 2%. Das Produkt war hinreichend beständig und durch einen Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen von 50,4 %, ein spezifisches Gewicht von 1,180, eine Viskosität von 185 cP und einen pH-Wert von 10,0 gekennzeichnet.
Präparat C: Herstellung eines Melamin-modifizierten Harnstojj-Formaldehydharz-Bindemitte ls
Eine flüssige Harzlösung wurde wie in Präparat A beschrieben hergestellt, mit der Abweichung, dass anstelle von 600 g Harnstoff 500 g Harnstoff und 100 g Melamin verwendet werden.
Als Produkt erhielt man einen durchscheinenden weissen Sirup mit einem Molverhältnis Formaldehyd zu Harnstoff zu Melamin von 2,2:1,0 : 0,1 und einem Gehalt an freiem Formaldehyd von 2 %. Das Produkt war hinreichend beständig und durch einen Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen von 58,8 %, ein spezifisches Gewicht von 1,135 und eine Viskosität von 340 cP gekennzeichnet.
PATENTANSPRUCH I
Verfahren zur Herstellung von Spanplatten, dadurch gekennzeichnet, dass man Gemische aus feinen und groben Holzpartikein in einzelne Fraktionen nach Teilchengrösse zerlegt, diese gesonderten Fraktionen mit einem Harzbindemittel beschichtet, die Fraktionen wieder vereinigt und zu einer Matte formt und diese zu Spanplatten verpresst.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Matte so gebildet ist, dass die grössten Teilchen sich im Inneren der Matte befinden, während die Teilchengrösse vom Inneren nach beiden Richtungen abnimmt.
2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Matte so gebildet wird, dass die Teilchen gleichmässig vermischt und gleichmässig über den Querschnitt der Matte verteilt sind.
3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man als Bindemittel mindestens ein Harnstoff-Formakdehydharz, Plhenol-Formaldehydharz oder Melamin-Harnstoff-Formaldehydharz verwendet.
4. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Bindemittelmenge zwischen etwa 4 und etwa 6,8 %, bezogen auf das Gesamtgewicht der ofentrockenen Teilchenfraktionen, beträgt.
5. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Bindemittelmenge etwa 4 % beträgt.
PATENTANSPRUCH II
Spanplatte aus Holzpartikeln und Harzbindemittel, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patent