DE1294003B

DE1294003B - Verfahren zur Herstellung von feuerhemmenden Furnier- oder Presslagenholzplatten

Info

Publication number: DE1294003B
Application number: DEV27398A
Authority: DE
Inventors: Christoffersen Christen; Soerensen Karl-Otto
Original assignee: Vedex Dausk Skovindustrie A S
Current assignee: Vedex Dausk Skovindustrie A S
Priority date: 1964-03-04
Filing date: 1964-12-18
Publication date: 1969-04-30
Also published as: US3498877A; FR1425913A; ES310137A1; CH457806A; AT282178B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von feuerhemmenden Furnier- oder Preßlagenholzplatten aus getrockneten Einzelfurnieren, die mit einer diammoniumphosphathaltigen Imprägnierlösung imprägniert, dann getrocknet und mit einem Kunststoffkleber unter Anwendung von Druck und Wärme miteinander verleimt werden.
Es ist ein Verfahren zur Herstellung von Sperrholzplatten bekannt, bei dem einzelne Furnierplatten mit den Reaktionskomponenten für die Bildung von Aminoharzen, wie Harnstoff-Formaldehyd oder Melamin-Formaldehyd, in Form von Imprägnierlösung getränkt werden, die z. B. 18 bis 20,% anorganische Salze, und zwar vorwiegend Ammoniumsalze, insbesondere Ammoniumphosphat und zusätzlich Alkaliborat (im Verhältnis von etwa 3 : 1) als pH-Puffer, »und noch bekannte Imprägniermittel« enthalten sollen; über Art und Beschaffenheit der letzteren wird allerdings nichts gesagt. Die einzelnen imprägnierten Furniere werden dann für eine Teilkondensation der Harze einer Wärmebehandlung unterzogen und danach jeweils mit Schichten von Leimen auf Aminoharzbasis versehen, zusammengefügt und schließlich unter Druck und Wärmezufuhr miteinander verleimt.
Die dabei erhaltenen Produkte werden als »feuerbeständig« bezeichnet, d. h. daß sie nicht selbst verbrennen. Für die erfindungsgemäß angestrebte Feuerhemmung muß jedoch das Material auch imstande sein, einer Flammeneinwirkung über längere Zeit standzuhalten, ohne unter Verkohlen durchzubrennen, d. h., die Verkohlungsgeschwindigkeit muß möglichst gering sein.
Die bekannten feuerhemmenden Platten haben nun eine relativ geringe Feuerfestigkeit und vor allem den Nachteil, daß die bei Flammeneinwirkung verkohlten Holzteile sich leicht abschälen und ein weiteres Vordringen des Verkohlungsvorganges ermöglichen. Außerdem zeigen die meisten von ihnen noch vor dem Durchbrennen infolge der Austrocknung unerwünschte Rißbildungen; dieser Nachteil tritt allerdings bei den feuerhemmenden Platten nicht auf, die aus mit Kunststoffharzen verbundenen Spänen hergestellt worden sind.
Die besten Ergebnisse werden bisher mit Spanplatten aus besonders imprägnierten Spänen mit zwei eingelegten Asbestschichten erreicht, die z. B. bei einer Dicke von 25 mm erst im Laufe von etwa 30 Minuten durchbrennen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, daß die vorerwähnten Nachteile vermieden werden körnen, d. h. ein Verfahren zur Herstellung einer Furnier- oder Preßlagenholzplatte zu schaffen, bei der sich unter Flammeneinwirkung weder verkohlte Holzteile abschälen noch unerwünschte Rißbildung auftritt.
Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß die Einzelfurniere mit einer wäßrigen diammoniumphosphathaltigen Lösung imprägniert und anschließend mit einem kaolin- und diammoniumphosphathaltigen Kunststoffklebemittel miteinander verleimt werden.
Mit in dieser Weise hergestellten Platten werden, wie die weiter unten angegebene Zusammenstellung zeigt, bessere Ergebnisse hinsichtlich der Feuerhemmwirkung erzielt als bisher, wofür möglicherweise das im Kunststoffklebemittel vorhandene Kaolin auf Grund einer wärmeleitenden Wirkung zumindest mitverantwortlich ist.
Die Imprägnierlösung soll 15 bis 40,% Diammoniumphosphat enthalten, wobei eine weitere Verbesserung der Feuerhemmfähigkeit durch Zusatz geringer Mengen an Kupfersulfat von vorzugsweise 0,5 bis 3 % zur Imprägnierlösung erzielt werden kann; es hat sich gezeigt, daß Kupfersulfat offenbar innerhalb der einzelnen Furniere wärmeverteilend wirkt, wodurch die Gefahr lokaler Überhitzungen noch geringer wird.
Ein weiterer Vorteil des Kupfersulfatzusatzes besteht darin, daß auf diese Weise die Widerstandsfähigkeit der Platten gegen Fäulnis, Pilze und Schädlinge erhöht wird. Der Zusatz von Kupfersulfat zum Imprägniermittel bewirkt zwar eine Farbvertiefung bei den Furnieren, was jedoch vielfach auch als Vorteil anzusehen ist.
Die erfindungsgemäß erreichte Verbesserung der Feuerhemmwirkung ist im übrigen vom verwendeten Kunststoffleim weitgehend unabhängig. Es wurden viele verschiedene Kunststoffleime überprüft und in sämtlichen Fällen bei Zusatz von Kaolin und Diammoniumphosphat zum Klebemittel eine beträchtliche Verlängerung der Feuerhemmzeit beobachtet. Besonders gute Ergebnisse wurden jedoch mit an sich bekannten Kunststoffklebemitteln, wie Harnstoff-Formaldehyd mit Melaminpulver (Gewichtsverhältnis 4: 1), Phenol-Formaldehyd (gegebenenfalls mit Melaminpulver), Melamin-Formaldehyd oder Epoxyklebern erreicht.
Der Kaolin- und Diammoniumphosphatgehalt des Klebstoffs kann innerhalb recht weiter Grenzen schwanken und hängt unter anderem in gewisser Weise von der Art des Kunststoffklebemittels und des verwendeten flüssigen Lösungs- und Emulgiermittels ab.
Falls - wie üblich - eine wäßrige Klebemittelmischung verwendet wird, so werden die besten Resultate mit einem Gehalt von 30 bis 50,% Kunststoff, 20 bis 50% Kaolin und 0,5 bis 2,% Diammoniumphosphat erreicht. Vorzugsweise wird eine etwa 40% Kunststoff, 1% Diammoniumphosphat und 25% Kaolin enthaltende Klebstoffmischung verwendet.
Die Imprägniermittel, d. h. das Diammoniumphosphat allein oder zusammen mit Kupfersulfat, müssen möglichst gleichmäßig über die Einzelfurniere verteilt sein, und zwar sollten beim Imprägnieren mindestens 30%, vorzugsweise etwa 75 bis 100% der Porenhohlräume der Furniere mit Salzlösung gefüllt sein. Eine Feuerhemmwirkung wird allerdings schon bei einem Füllungsgrad von nur 150/a merklich.
Um eine gute und gleichmäßige Imprägnierung der Furniere zu erreichen, werden die Furniere zunächst in einem Trockenofen auf einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 10 % gebracht und dann noch heiß in einem Vakuumbehälter übergeführt, der evakuiert und dann mit der wäßrigen Imprägnierlösung gefüllt wird; nach der Entnahme aus dem Vakuumbehälter werden die Furniere erneut bis auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 6 bis 10,%, vorzugsweise etwa 60,/0, getrocknet.
Die erneut getrockneten Einzelfurniere werden dann (und zwar vorzugsweise jede zweite Platte beidseitig) mit dem Kunststoffklebemittel beschichtet und die aufeinandergestapelten Furniere (mit einem unbeschichteten Deckfurnier) in einer Presse unter Anwendung von Drücken zwischen 4 und 30 kp/cm= und Temperaturen zwischen 70 und l50° C miteinander verleimt.
Vorzugsweise findet die Verleimung bei Temperaturen in der Gegend von 120'= C statt.
Man kann die Feuerhemmfähigkeit ferner noch wesentlich erhöhen, wenn man die Furniere während des Abbindens bzw. der Verleimung einem solchen Druck aussetzt, daß die Stärke der einzelnen Furniere um 10 bis 5001`o, vorzugsweise um 1.0 bis 30%, und vorwiegend um etwa 20% abnimmt. Durch eine solche Druckbehandlung, die üblicherweise Drücke von etwa 100 bis 300 kp/cm= erfordert, werden Platten erhalten, die nicht nur - verglichen mit den bekannten Furnierplatten - verbesserte mechanische Eigenschaften und insbesondere eine gute Nagel- und Schraubfestigkeit aufweisen, sondern auch gegenüber Feuchtigkeit, wie einer unmittelbaren Wassereinwirkung oder einem Kochvorgang, widerstandsfähig sind; diese Platten besitzen darüber hinaus verbesserte feuerhemmende Eigenschaften (s. Tabelle).
Schließlich sei noch bemerkt, daß die Platten ohne Rücksicht auf das Ausmaß der Verdichtung während der Verpressung bei Flammeneinwirkung auch nicht an der Oberfläche brennen und auch keine nennenswerte Rauchentwicklung zeigen, was von großer Bedeutung ist, wenn sie als Brandsicherungselemente verwendet werden sollen.
Es folgen nicht einschränkende Beispiele zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Beispiel 1 21 gleich große plattenförmige 1 mm dicke Buchenholzfurniere werden im Trockenofen bis auf etwa 4% Feuchtigkeit getrocknet und in heißem Zustand in einen Vakuumbehälter gebracht, der weitgehend evakuiert und dann mit einer 30%igen wäßrigen Lösung von Diammoniumphosphat gefüllt wird. Nach kurzer Zeit wird der Behälter geöffnet, die Furniere herausgenommen und im Trockenofen bis auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 6 bis 10% getrocknet.
Die getrockneten, imprägnierten Furniere werden übereinandergestapelt, wobei jede zweite Furnierplatte beidseitig mit einer 0,2 mm dicken Schicht einer Klebemittelmischung aus 125 Gewichtsteilen Pheno-Formaldehyd, 3 Gewichtsteilen Diammoniumphosphat, 75 Gewichtsteilen Kaolin und 97 Gewichtsteilen Wasser versehen wird. Der Furnierstapel wird dann in eine bis auf etwa 125°C erwärmte Presse eingeführt, wo die Furniere unter einem Druck von etwa 30 kp/cm= zur Herstellung einer 25 mm dicken Sperrholzplatte zusammengepreßt werden. Die mechanischen Eigenschaften dieser Platte und deren Widerstandsfähigkeit gegenüber Feuchtigkeit entsprechen den üblichen Sperrholzplatten, bei denen die Furniere mittels Phenol-Formaldehyd verbunden sind, sie wird jedoch bei Flammeneinwirkung nicht spontan verbrennen und bei Erwärmung keine brennbaren Gase entwickeln (vgl. Tabelle).
Beispiel 2 45 plattenförmige l mm dicke Furniere werden mit Diammoniumphosphat auf die im Beispiel 1 angegebene Weise imprägniert, jedoch unter Verwendung einer 20 bis 25%igen wäßrigen Lösung von Diammoniumphosphat, und werden nach dem Imprägnieren bis auf eine Feuchtigkeit von etwa 6 bis 10'% getrocknet.
Es wird ein Klebemittel aus 100 Gewichtsteilen Harnstoff-Formaldehyd, 25 Teilen Melaminpulver, 3 Teilen Diammoniumphosphat, 75 Teilen Kaolin und 97 Teilen Wasser zubereitet.
Die 45 Furniere werden aufeinandergestapelt, wobei auf jede zweite Platte beidseitig eine 0,2 mm dicke Schicht des genannten Klebemittels aufgetragen wird, wonach der gebildete Stapel in einer auf 110 bis 125°C, z. B. 115°C erhitzten Presse einem Druck von etwa 300 kp/cm= ausgesetzt wird. Hierdurch werden nicht nur die Furniere fest zusammengepreßt, sondern auch die einzelnen Furniere dermaßen verdichtet, daß ihre Dicke um etwa 50 % abnimmt. Der Furnierstapel bleibt in der Presse unter diesem Druck während 16 bis 20 Minuten; man erhält eine Furnierplatte von 25 mm Dicke.
Diese Platte hat sehr gute mechanische Eigenschaften. insbesondere hinsichtlich der Nagel- und Schraubfestigkeit. Außerdem ist die Platte auch gegen sehr feuchte Luft bei relativ hohen Temperaturen, wie z. B. unter Tropenbedingungen, widerstandsfähig.
Außerdem besitzt die Platte eine Feuerfestigkeit, die auch gegenüber solchen Platten, die aus feuerhemmenden Stoffen hergestellt wurden, verbessert ist (vgl. Tabelle). Beispiel 3 Man verfährt wie im Beispie12, verwendet aber nur 15 Furniere, wodurch eine verdichtete Furnierplatte von 10 mm Stärke erzielt wird. Diese besitzt die gleichen mechanischen Eigenschaften wie die Platte gemäß Beispie12, hat aber natürlich wegen ihrer geringeren Stärke eine etwas geringere Feuerfestigkeit (vgl. Tabelle). Beispiel 4 34 gleich große plattenförmige 1,4 mm dicke Buchenholzfurniere wurden in einem Trockenofen bis auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 5 % getrocknet, wonach die Furniere in zwei Vakuumbehälter - 17 Stück je Behälter - gebracht wurden. Die Behälter wurden weitgehend evakuiert, wonach in den ersten Behälter eine wäßrige Lösung mit 201/o Diammoniumphosphat und 0,5% Polyäthylenglykol, und in dem zweiten eine wäßrige Lösung mit 20% Diammoniumphosphat, 1,5% Kupfersulfat und 0,5% Polyäthylenglykol gefüllt wurde. Nach einiger Zeit wurden die beiden Behälter geöffnet und die beiden Stapel verschieden imprägnierter Furniere entnommen und wieder in den Trockenofen gelegt, wo sie bis auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 6910 getrocknet wurden.

Durch Vermischen von 100 Gewichtsteilen Phenol-Formaldehyd, 10 Gewichtsteilen Para-Forrnaldehyd, 5 Gewichtsteilen Diammoniumphosphat, 50 Gewichtsteilen Kaolin und 110 Gewichtsteilen Wasser wurde ein. Klebemittel hergestellt und auf jede zweite Platte der beiden Furnierplattensätze beidseitig eine etwa 0,2 mm starke Schicht des genannten Klebemittels aufgetragen. Die beiden gebildeten Stapel wurden dann in eine Presse gelegt, die auf etwa 130°C erhitzt worden war und etwa 20 Minuten lang mit einem Druck von etwa 100 kp/cm= belastet. Dabei wurden zwei Sperrholzplatten mit je einer Stärke von etwa 22 mm erhalten. Die feuerhemmenden Eigenschaften dieser Platte sind in der Tabelle angegeben.

Feuerhemmwirkung verschiedener Platten

Art der Platte Plattenstärke Verhalten bei direkter Einwirkung eines Butangas-Gebläsebrenners

in mm auf die Mitte der Plattenvorderseite

Gewöhnliche Sperrholzplatten 25 Durchbrennen nach 5 min

Imprägnierte Spanplatte 25 Durchbrennen nach 30 min unter Lochbildung

mit 2 Asbesteinlagen

Erfindungsgemäße Platte nach Bei- 25 langsame Verkohlung von der Vorderseite her, die nach

spiel 1 60 min oder mehr bis zur Plattenrückseite durchdringt;

Platte bleibt intakt; keine Lochbildung; kein Abschälen

Erfindungsgemäße Platte nach Bei- 25 erst nach 150 min beginnende Verkohlung der Rückseite;

spiel 2 Platte bleibt intakt; kein Abschälen; relativ unbedeutende

Ausbeulung; selbst auf der Vorderseite bleibt die Ver-

kohlung auf die Flammeneinwirkungszone begrenzt

Erfindungsgemäße Platte nach Bei- 10 widersteht der Flammeneinwirkung 50 bis 60 min

spiel 3

Erfindungsgemäße Platte nach Bei- 22 beginnende Verkohlung der Rückseite nach 75 bis 90 min

spiel 4, ohne CuS04

Erfindungsgemäße Platte nach Bei- 22 beginnende Verkohlung der Rückseite nach 105 min

spiel 4, mit CuS04

In den vorgenannten Beispielen wurde das erfindungsgemäße Verfahren in Verbindung mit der Herstellung von Sperrholzplatten aus Furnieren er- 3o läutert. Selbstverständlich kann dieses Verfahren auch sinngemäß bei der Herstellung von Spanplatten angewendet werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von feuerhemmenden Furnier- oder Preßlagenholzplatten aus getrockneten Einzelfurnieren, die mit einer diammoniumphosphathaltigen Imprägnierlösung imprägniert, dann getrocknet und mit einem Kunststoffkleber unter Anwendung von Druck und Wärme miteinander verleimt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelfurniere einer wäßrigen diammoniumphosphathaltigen Lösung imprägniert und anschließend mit einem kaolin- und diammoniumphosphathaltigen Kunststoffklebemittel miteinander verleimt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Imprägnierlösung 15 bis 40 Gewichtsprozent Diammoniumphosphat und zusätzlich geringe Mengen, vorzugsweise 0,5 bis 3 % Kupfersulfat enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kleber eine wäßrige Klebstoffmischung verwendet wird, die 30 bis 50%, vorzugsweise 40°/o Kunststoffklebemittel, wie Harnstoff-Formaldehyd mit Melaminpulver (im Gewichtsverhältnis 4:1), Phenol-Formaldehyd, gegebenenfalls im Melaminpulver; Melamin-Formaldehyd oder Epoxykleber sowie 20 bis 50%, vorzugsweise 25% Kaolin und 0,5 bis 2%, vorzugsweise 1 10/0 Diammoniumphosphat, enthält.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die Porenhohlräume der Furnierplatten bei der Imprägnierung bis zumindest 301/o, vorzugsweise bis zu 75 bis 100% mit der Imprägniersalzlösung füllt.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelfurniere zuerst in einem Trockner auf weniger als 10% Feuchtigkeit getrocknet und dann die noch heißen Furniere in einen Vakuumbehälter übergeführt werden, in den - nach einem weitgehenden Evakuieren - das wäßrige Diammoniumphosphat gefüllt wird, daß die Furniere nach Entnahme aus dem Vakuumbehälter auf etwa 6 bis 10% Feuchtigkeit getrocknet werden, jedes zweite Furnier beidseitig mit dem Kunststoffklebemittel beschichtet und die aufeinandergestapelten Furniere mit einem unbeschichten Deckfurnier in einer Presse unter Anwendung von Drücken zwischen 4 und 30 kp/cm2 und Temperaturen zwischen 70 und 150°C, vorzugsweise bei etwa 120°C miteinander verleimt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verleimung in der Presse ein erhöhter Druck von etwa 100 bis 300 kp/cm2 angewendet wird.