DE1812825C3 - Verfahren zur Herstellung von Spanplatten mit großer Flammfestigkeit - Google Patents

Description

3ei der Herstellung von Spanplatten ist es häufig notwendig bzw. erwünscht, Mittel zur Verbesserung bestimmter Eigenschaften bzw. Mittel zur Abwehr gegen äußere Angriffe den Spänen beizumengen. Sollen diese Beimengstoffe optimal wirksam werden, so müssen sie möglichst gleichmäßig verteilt sein. Als solche Mittel kommen insbesondere Hydrophobierungsmittel, Fungizide, Insektizide und feuerhemmende Mittel in Betracht. Im allgemeinen werden hierbei Chemikalien eingesetzt, die in flüssiger oder pulvriger Form vorliegen. 4<j

Liegen die Chemikalien in flüssiger Form vor, so werden sie auf die Späne aufgesprüht bzw. der Lcimiflotte beigemengt. Liegen sie hingegen in pulvriger Form vor, so könnten sie zwar ebenfalls der Leimflotte ; beigemengt und dann auf die Späne aufgesprüht werden, jedoch wird dadurch in vielen Fällen der ßindemechanismus gestört bzw. verhindert. Eine einfache Beimischung ist jedoch deshalb nicht möglich, weil sich ein solches Gemenge, wird es einer Vibration ausgesetzt, regelmäßig entmischt. Vibrationen sind 5" Jedoch in einem Spanplattenwerk keinesfalls auszuschließen.

Um eine derartige Entmischung zu verhindern, > werden bei dem bekannten Verfahren die Späne zuvor ' tongefeuchtet. Dadurch ergeben sich aber, erfolgt die Befeuchtung durch die Leimflotte, wiederum starke Beeinträchtigungen des Bindemechanismus mit einer entsprechend starken Festigkeitseinbuße der fertigen Spanplatte. Dies gilt insbesondere, wenn flammhemmende Mittel beigemengt werden sollen, da diese Mittel in wesentlich größeren Gewichtsteilen anzuwenden sind als sonstige Schutz-Chemikalien. Wird beispielsweise Borsäure als flammhemmendes Mittel zur schwer entflammbaren Ausrüstung von Spanplatten eingesetzt, so müssen 10 bis 15 Gewichtsteile I Borsäure gegenüber 8 bis iO Gewichtsteilen Bindemittel in die Spanplatte eingebracht werden. Hierdurch und durch die erforderlich werdende zusätzliche VordQnnung wird die Bindekraft der Le.mßot e Mark . hgechwächt, was sich auf die phys,ke .sehen hct.gkeitseigenschaften des Endproduktes sehr nach rauh,., auswirkt. Gleiches trifft im betrachteten Falle auch dann zu, wenn das pulverisierte Zusatzmaterial trocken dem beleimten Spanholz-Ausgangsmatenal zugefügt wird da dann das Zusatzmaterial das Bindemiikl abdeckt, sich also auch dann nur geschwächte Verbindungen zwischen den einzelnen Spanholzpartikeln ergeben. Außerdem sind viele der verwendbaren Zusatz-Chemikalien wasserlöslich, so daß sie den gen^ bei der Spanholzherstellung sehr genau einzuhalten,: ·η Feuchtegchalt des aufgeschütteten, zu verpressenüjr, Materials unter Umständen sehr empfindlich stöiv.-n·

würden. ,

Einmal ist also die trockene Beimengung von Chemikalien zu ebenfalls trockenen Spänen erschwert fv,.. unmöglich gemacht durch die Gefahr der I 1-mischung. zum anderen dadurch, daß die den I leimten Spänen zugefügten Chemikalien eine aiiM ,-chende Verbindung verhindern bzw. zumindest die Ii: dung zwischen den einzelnen Spänen beeinträchtig

Es stellte sich daher die Aufgabe, ein Verfahren an, geben, das es erlaubt, auch diese trockenen, puhcförmigen, flammhemmenden Chemikalien in der !.;■-nötigten Menge den Spänen so beizumischen, u..,< weder eine Entmischung zu befürchten noch er ·.· Festigkeitseinbiiße beim fertigen Produkt fest. ■■■

stellen ist.

Die Aufgabe wird in erfindungsgemäßer Wagelöst durch ein Verfahren, bei dem eine Mischu-.: aus einem fasrigen Material und an sich bekannte.· pulverförmigen, flammhemmenden Chemikalien <.-. hereestellt wird, daß dabei die flammhemmendc:, Chemikalien an das fasrige Material angelagert wer den und daß danach das die flammhemmenden Chemikalien angelagert enthaltende fasrige Material den , Holzspänen zugesetzt und anschließend die Herste: lung von Spanplatten in bekannter Weise durchgeführt wird.

Durch die Verbindung der an sich bekannten flammhemmenden Chemikalien mit dem fasrigen Material wird mit Sicherheit ein Entmischen verhindert, da du> Fasermaterial nicht rieselfähig ist, sondern sich an der Oberfläche der grobstückigen Späne hält. Dies triff! sowohl für die trockenen wie auch für die bereits befeuchteten Späne zu. Überraschenderweise hat sich jedoch auch noch gezeigt, daß die an das fasrige Material gebundenen Chemikalien die Bindung zwischen den Spänen nicht mehr stören, so daß sich trot/ des unter Umständen reichlichen Zusatzes der flammhemmenden Chemikalien immer noch nahezu gleiche Bindungseigenschaften zwischen den Spänen ergeben. Damit ist ein Weg aufgezeigt, wie derartige Chemikalien trocken den trockenen oder befeuchteten Spänen zugemengt werden können, ohne den normalen Fertigungsablauf zu verändern oder zu behindern und ohne die Festigkeitseigenschaften des Endmaterials nachteilig zu beeinflussen.

Das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzende fasrige Material kann organisch oder anorganisch sein. Als organische Materialien empfehlen sich Textil- oder Holzstäube, FangstofTe, die sich bei der Abwasserreinigung von Papierfabriken ergebe sonstige Fasern und Stäube von Pflanzenfasern, als anorganisches Material, beispielsweise Asbest- oder Glasfasern. Gerade bei der letzteren Gruppe wirkt sich günstig aus, daß diese Fasern bereits unbrennbar sind.

also die Brennbarkeit ties Endproduktes von .sich uns vermindern.

Vorzugsweise folgt die Anlagerung der Chemikalien an die Fasern auf trockenem Woge, so daß sich eine ■■■piinktförmige« Anlagerung der kleinen Staubpartikeln an die ,im Verhältnis hierzu langen Fasern ergibt. Versuche haben ergeben, daß durch eine derartige Anlagerung keine meßbare Beeinträchtigung der Bindung zwischen den Spänen stattfindet.

Diese »punktförmige« Anlagerung wird dadurch Linierstützt, daß die einzelnen Fasern des fasrigen Materials verästelt oder fibrilliert sind bzw. daß deren Oberfläche aufgerauht ist. Dem gleichen Zweckdienlich ist eine gegenpolige elektrische Aufladung der neiden Materialien bzw. eine solche Auswahl der Materialien, die eine Ionenreaktion gewährleisten. Beispielsweise hat Borsäure ein sehr hohes lonenpotentinl, während sich die meisten in der Papierindustrie als Füllstoffe u:vJ Streichmittel verwandten alkalischen Irden und dus Cellulosematerial gegenpolig oder neuiral verhalten. Bei der Mischung dieser beiden Komponenten, beispielsweise bei der Mischung der Fangstoffe, die sich bei der Abwasserreinigung von Papierfabriken ergeben, mit Borsäure ist eine besonders gute Haftung der Borsäurepartikeln an diesrn fasrigen Fangstoffen zu erwarten.

wird außerdem das Schüttgewicht des mit den Chemikalien verbundenen Fasermaterials so eingestellt, daß es dem Schüttgewicht der Späne entspricht, so ist auch bei schlechten Verbindungseigenschaften weitestgehend Sicherheit gege,· eine Entmischung der beiden Materialien gegeben. So hat beispielsweise Borsäure ein Schüttgewicht von S50 kg/m³. Die aufgefaserten gefüllten Fangstoffe aus Feinpapierfabriken haben ein Schüttgewicht von etwa 200 kg/m³. Demnach hat eine Mischung, bestehend aus 44% Borsäure und 56% ^des bezeichneten Faserstoffs, ein Schüttgewicht von etwa 500 kg/m³. Das entspricht ungefähr dem Schüttgewicht der bei der Spanplattenherstellung verwendeten Spanmischung aus Nutzrollen, Faserholz und Holzabfällen.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll durch ein Beispiel näher erläutert werden:

Es ist bekannt und bereits in der Literatur beschrieben, daß man unter anderem Natriummetaborat, Zinkchlorid, Ammoniumphosphat und auch Borsäure zur Flammschutzbehandlung von Spanplatten verwendet. Nach den bekannten Verfahren verfährt man wie folgt: Man behandelt die Späne zunächst mit einer Tränklösung, die unter Verwendung von Flammschutzsalzen hergestellt wird; dann sind allerdings die Späne anschließend wieder zu trocknen. Dieses Verfahren läßt sich also nicht in den üblichen Herstellungsprozeß der Spanplatten einordnen. Es müssen vielmehr zusätzliche teuere Einrichtungen geschaffen werden. Die zusätzlichen Arbeitsgänge der Tränkung und Trocknung erhöhen die Herstellungskosten erheblich. Bei einem anderen bekanntgewordenen Tränkungsverfahren, welches sogar noch unter Einhaltung bestimmter Temperaturen durchgeführt werden muß, ist zudem noch genau auf die Einhaltung eines bestimmten pH-Wertes zu achten, was eine zusätzliche Erschwerung des Produktionsablaufes bedeutet.

Es ist auch bekannt, Flammschutzsalze der Leimflotte beizumischen. Da jedoch die für einen ausreichenden Flammschutz erforderlichen Mengen an Flammschutzsalzen zwischen 10 und 15Gcwichtsanteilen, bezogen auf Holz, betragen, während im allgemeinen nur 8 bis 12 Gewichtsteile Kunstharz, bezogen auf Holz, zur Verleimung benötigt werden, wird die Leimfiotte durch die Zugabe der Flammschutzsalze und die notwendig werdende zusätzliche Verdünnung so belastet, daß eine einwandfreie Beleimung und damit eine ausreichende Festigkeit des Endproduktes nicht gewährleistet ist.

Es wurde ferner vorgeschlagen, Flammschutzsalze und hier vor allen Dingen Borsäure in Granulat oder

ίο Pulverform den Spänen vor oder nach der Beleimung beizumischen. Infolge der sehr verschiedenen Schüttgewichte, GrUBe₁I und Form der Mischgüter wird bereits die Herstellung von homogenen Mischungen unter Verwendung der bei der Spanplattenindustrie vorhandenen Mischeinrichtungen Schwierigkeiten bereiten. Noch größer erscheint jedoch die Gefahr der Entmischung derartiger Gemische in den Streustationen. Auf alle Fälle kann die Homogenität der Mischung und damit die gleichmäßige Verteilung der Flammschutzsalze im Spanplattenkörper nicht gewährleistet werden.

Mischt man Flammschutzsalze, die wasserlöslich

sind, den beharzten Spänen zu, so werden sie der ¹ Leimflotte einen Teil des Wassers entziehen, welches jedoch zum KondensationsprozetJ und damit zu einer einwandfreien Verleimung der Späne erforderlich ist. Auch hier gefährdet der notwendige hohe Anteil an Flammschutzsalzen eine einwandfreie Verleimung. Diese Verfahren konnten also nicht zu befriedigenden

30' Ergebnissen führen und werden, soweit bekannt, industriell auch nicht angewandt.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht darauf, j daß dem Spänespektrum, das in den verschiedenen I Spanplatten werken unterschiedlich ist, bei der Vermischung der Späne oder der einzelnen Spanfraktionen das zuvor außerhalb der Spanplattenfertigung bereits vorbehandelte, trockene Fasermaterial beigemischt wird, das infolge der an seinen Fasern anhaftenden Chemikalien bewirkt, daß die so gefertigten Spanplatten schwer entflammbar werden. Die Beimengung dieses fasrigen Materials läßt sich bei allen Spanplatten-Herstellungsverfahren ohne Änderung der Maschinenanordnung und des Produktionsablaufes auf einfache, sichere und wirtschaftliche Weise erj reichen.

Verwendet man als Fasermaterial Fangstoffe, wie sie bei der Abwasserreinigung von Feinpapierfabriken anfallen, so haften den sehr verästelten Feinfasern bis zu 50 Gewichtsteile mineralischer Stoffe an, die nicht nur unbrennbar sind, sondern darüber hinaus selbst eine flammhemmende Wirkung besitzen und die flammhemmende Wirkung von Feuerschutzsalzen unterstützen. Setzt man Spanplatten-Prüfkörper der direkten Beflammung aus, so kann man aus der Einwaage vor dem Versuch und dem Gewicht nach der Beflammung den Abbrand in Gewichtsprozenten errechnen. Es wurde gefunden, daß sich der Gewichtsverlust um bis zu 50% vermindert, wenn man dem Spanplatten-Prüfkörper 25 Gewichtsteile eines derartigen Fangstoffes vor der Beleimung zumischt. Bei der Verwendung von Phenolharz als Bindemittel brennt die Probe ohne diesen Zusatz praktisch zu 100% ab; mit dem Zusatz liegt der Abbrand bei etwa 50 Gewichtsprozent.

Zu den bei der Feinpapierherstellung am häufigsten verwendeten Füllstoffen gehören Kaoline, Talkum und Kreidemchl. Kaoline bestehen im Durchschnitt aus 46 Gewichtstcilcn Kieselsäure, 40 Gewichtsteilen T011-

erde und 14 Gewichtsteilen Kristullwasser. Talkuni besieht aus 94 Gewichisteüen kieselsaurer Magnesia und 6 Gewiclusteilen Kristallwasser. Gutes Kreidemehl be*teht aus etwa 52 Gewichtsteilen Kalk, 42 Gewichisteilen Kohlensäure und 6 Gewichtsteüen Kristallwasser. Fast alle diese Komponenten wirken im Brandfalle flammhemmend oder unterstützen die flammhemmende Wirkung von Flammscluil/salzen.

Mischt mau diesem Fasergut einen entsprechend großen Anteil an nicht oder schwer löslichen Flammschutzsalzen, beispielsweise Borsäure, bei. so ergibt sich ein Fasermaterial, das sich ohne technische Schwierigkeiten mit dem in der Spanplattenindustrie üblichen Spanmaterial mischen und verarbeiten läßt und das äußerst flammhemmend wirkt.

Es wurden versuchsweise Dreischicht-Spanplatten hergestellt, bei denen die beiden Deckschichten 7usammen 40 Gewichtsteile und die Mittelschicht 60 Gc-H idusteile des Gesamtgewichts ausmachten. Die Deckschichten hatten im verpreßten Zus'and folgende Zusammeiisetzung:

Holz atro 75,00 Gewichtsteile

Fasermischung atro . . 25,00 Gewichtsteile

Harnstoffharz atro .... 12,00 Gewichtsteile

Wasser 8,00 Gewichtsteile ²S

Die Mittelschicht hatte folgende Zusammensetzung:

Hol/, atro 75,00 Gewichtsteile

Fasermischung atro ... 25,00 Gewichtsteile

Harnstoff harz atro S,60 Gev> ichtsteile

Wasser 8,00 Gewichtsteile

Die Fasermischung bestand aus 60 Gewichtsteilen atro eines getrockneten und gemahlenen Fangstoffes. wie er bei der Schlammbeseitigung einer Papierfabrik anfällt, dem 40 Gewichtsteile Borsäure in Pulverform beigemischt waren.

Die Spanplatten wurden wie folgt hergestellt: Die aufbereiteten Holzspäne, wie sie bei der Spanplattenfertigung anfallen, wurden mit dem fertigen Fasergemisch vermengt. Anschließend wurde das Harnstoffharz in 48°/_oiger Lösung aufgesprüht. Aus dieser Mischung wurden Spanplattenkuchon in üblicher Weise geformt und ur.rer den bei der Spanplattenindustrie üblichen Bedt.-gungen verpreßt. An dem Endprodukt, das bei 22 mn. Plattendicke eine RoIiwichte von etwa 630 kg/m³ hatte, wurde eine Biegefestigkeit von 215 kg/cm² gemessen. Die Dickenquellung nach 2 Stunden Unterwasserlagerung betrug 3.1%. die Querzugfestigkeit 3.4 kp/cm². Die Platten natten eine ausgezeichnete Flammfcstigkeit.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Spanplatten mit großer Flammfestigkeit und guten mechanisehen Eigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischung aus einem fasrigen Material und an sich bekannten pulverförimigen, flammhemmenden Chemikalien so hergestellt wird, daß dabei die flammhemmenden Chemikalien an das fasrige Material angelagert werden und daß danach das die flammhemmenden Chemikalien angelagert enthaltende fasrige Material den Holzspänen zugesetzt und anschließend die Herstellung von Spanplatten in bekannter Weise durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Fasermaterial Textil- oder Holzstäube, Fasern und Stäube von Pflanzenfasern, Fangstoffe cus den Abwässern von Papierfabriken,: Asbest- oder Glasfasern verwendet werden. *