DE2246591A1 - Verfahren zur herstellung von holzwerkstoffen - Google Patents

Description

Badische Anilin- & Soda-Fabrik AG

Unser Zeichen: O.Z, 29 4l2Mu/UB.

■6700 Ludwigshafen., 18. 9. 1972

Verfahren zur Herstellung von Holzwerkstoff en ■

Durch Verleimung von zerkleinerten Holzbestandteilen kann man Holzwerkstoffe, wie Spanplatten, Tischlerplatten und Sperrholz gewinnen. Andere, ähnliche Werkstoffe, sind auf der Grundlage von verholzenden sonstigen Pflanzenteilen wie Flachsschaben, Samenschalen und dergleichen hergestellt worden. . -

Als Holzleim für die Herstellung dieser Werkstoffe sind vornehmlich Harnstoff-Formaldehydkondensate gebräuchlich.'Diese Leime werden je nach den-Eigenarten des zu verleimenden Rohmaterials in verschiedener Menge benötigt. Immer aber liegen diese Harnstoff-Formaldehydkondensate in Form kolloidaler, wäßriger lösungen vor, die auf die Holzbestandteile aufgebracht und dann mit diesen unter der Einwirkung von Druck und Wärme zusammen verpreßt und damit ausgehärtet werden. .

Für die ordnungsgemäße Aushärtung, die in Gegenwart von Katalysatoren, meist als Härter bezeichnet, vor sich geht, ist die Anwesenheit bestimmter Wassermengen erforderlich. Normalerweise gelingt es, die erforderlichen Wassermengen durch die■ Einstellung einer geeigneten Bindemittelkonzentration in der wäßrigen Leimflotte einerseits und die Einhaltung bestimmter Holzfeuchten andererseits einzuhalten.

Häufig jedoch ist die Einhaltung bestimmter Holzfeuchten und bestimmter Wassergehalte der wäßrigen Bindemittellösungen problematisch,- sei es, daß die zur Verleimung vorgesehenen Holzbestandteile sehr hohe Feuchtigkeitsgrade aufweisen, sei es, daß wegen der speziellen Eigenart der Holzbestandteile große Leimmengen erforderlich sind.

Ganz besonders gilt dies für sehr feinteilige Holzabfälle, wie sie bei der Zerfaserung von Holz für die Herstellung von

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Papierholzstoff anfallen. Diese sogenannten Spuckstoffe "bei der Holzschliffherstellung sind kurzfaserige Bestandteile des Holzes, für die praktisch keine Verwendung besteht und die deswegen in der Regel weggeworfen "bzw. verbrannt werden. Es wurde versucht, diese Holzschliffabfälle bei der Herstellung von Spanplatten, wo feinteilige Anteile in gewissen Mengen erwünscht sind, zu verwenden. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß einmal die hohe Restfeuchte dieser Holzschliffabfälle, zum anderen ihr außerordentlich hoher Leimbedarf ein Hindernis für ihre Verarbeitung in der Spanplattenherstellung bilden.

Hierzu ist folgendes vorauszuschicken: Das bei der Aushärtung von Spanplatten in den Spanplattenpressen vorhandene Wasser wird teilweise vom Holz aufgenommen und teilweise in Form von Dampf in den Leerräumen des Werkstoffes aufgespeichert, aus denen es nach dem Ende des Härtungsvorgangs allmählich entweicht. Ist die Wassermenge jedoch zu groß, so kann einerseits das für die Verleimung erforderliche Harnstoff-Formaldehydkondensat unter Umständen so stark verdünnt werden,- daß es aus der Harzlösung ausflockt und seine Bindemitteleigenschaften verliert. Andererseits können sich in den Holzwerkstoffen während des Heißpressens auch solche Ansammlungen von überhitztem Dampf bilden, daß diese sich beim öffnen der Presse und Druckentspannung gewaltsam ihren Weg aus dem Werkstoff heraus bahnen und diesen dabei zerstören. Diese Erscheinung wird in der Fachsprache "Platzer" oder "Dampfspalter" genannt.

Leider ist es bei Harnstoffharzen im Gegensatz zu den als Holzleimen ebenfalls gebräuchlichen Phenolharzen nicht möglich, das überschüssige Wasser, das nach dem Beleimungsvorgang sich in den Holzbestandteilen befindet, durch eine Zwischentrocknung zu entfernen, da hierbei die Verleimungaeigenschaften des Harzes verloren gehen.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, mit Harnstoffharzen beleimte Holzbestandteile vor dem Verpressen durch längere Lagerung bei Raumtemperatur oder auch bei mäßiger Wärme vorzutrocknen und damit den Wassergehalt des Preßgutes so ab-

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zusenken, daß "bei hohen Temperaturen störungsfrei verleimt werden kann.

Es wurde nämlich gefunden, daß es möglich ist, Hölzwerkstoffe aus wäßrigen aminoplastischen Bindemitteln und solchen Holzbestandteilen, die zur Verleimung so große Bindemittelmengen "benötigen, daß ihnen das mit dem Bindemittel zugesetzte Wasser vor der Aushärtung - wenigstens teilweise - wieder entzogen werden muß, herzustellen, wenn man dem wäßrigen aminoplastischen Bindemittel vor oder mit dem Aufbringen auf die Hplzbestandteile 0,5 "bis 7 i° eines Polymethylendiamins zusetzt und die mit dem Bindemittel versehenen Holzbestand- · teile vor der Aushärtung trocknet.

Als Polymethylendiamin im Sinne der Erfindung ist vor allen Dingen Hexamethylendiamin, ferner Pentamethylendiamin und Tetramethylendiamin zu verstehen, die als großtechnische Produkte wohlfeil erhältlich sind.

Das Verfahren ist vorzüglich für die Verwendung von feinteiligen Abfällen geeignet, wie sie bei der Herstellung von Papierstoff als Nebenprodukt anfallen. Mit besonderem Vorteil werden diese Abfälle bei der Herstellung von Spanplatten als Deckschichten verwendet, wofür normalerweise der bei der Spanplattenherstellung anfallende Schleifstaub verwendet wird; die Verwendung feinteiliger Materialien für"die Herstellung von Spanplattendeckschichten ist eine wichtige Technik geworden, seit man Spanplatten z.B. für die MÖbelherstellung mit dekorativen Schichtstoffen überzieht, die in einem weiteren Preßvorgang aufgebracht werden.

Harnstoff-Eormaldehydkondensate, die sich als Holzleime eignen, sind weithin bekannt; sie werden in der Regel in einem Molverhältnis von Harnstoff zu Formaldehyd wie 1 : 1,4 bis 1 : 2,2 in wäßriger lösung durch Kondensation in schwach saurer bzw. schwach alkalischer lösung hergestellt, wobei je nach Herstellungsart und Verwendungszweck ein Bindemittelgehalt in der wäßrigen kolloidalen Lösung von 4-0 bis 70 $ üblich ist.

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Erfindungsgemäß wird diesen Harnstoff-Formaldehydkondensaten bzw. deren wäßrigen Lösungen vor bzw. während des Beleimungsvorgangs ein Polymethylendiamin in einer Menge von 0,5 bis 7 f° zugesetzt; bevorzugt wird eine Menge von z.B. 1 bis 5 1° des Polymethylendiamins. Mit besonderem Torteil verwendet man als Polymethylendiamin den Rückstand, wie er bei der großtechnischen Destillation von Hexamethylendiamin für · Faserzwecke anfällt. Solche Rückstände, die auch bei der Herstellung von anderen Polymethylendiaminen anfallen, enthalten in der Regel größere Mengen an Polymethylenpolyaminen, z.B. Diäthylentriamin und Iriäthylentetramin bei der Herateilung von Äthylendiamin; es ist möglich, daß die erfindungsgemäße Wirkung vornehmlich auf der Anwesenheit solcher PoIymethylenpolyamine beruht.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders zur Herstellung folgender Werkstoffarten geeignet:

Spanwerkstoffe aus feinen und feinsten Spänen bzw. Zellulosefasern mit normalen und höheren Bindemittelanteilen;

Spanplatten, deren kalt vorgeformte Rohlinge beim Beschicken der Presse direkt auf die heißen Preßplatten ohne Zwischenlage von Blechen abgelegt werden;

Spanholzwerkstoffe, deren Holzrohbestandteile räumlich, bzw. zeitlich getrennt von dem Preßvorgang beleimt werden aollen;

Multiplex- und Furnierplatten aus Purnieren mit geringen Schichtdicken, bei deren Yerpressung bereits mittlere Feuohtegehalte zur Dampfblasenbildung führen.

Beispiel 1

Bei der Herstellung eines Spanholzformteiles mit einer mittleren Dichte von 0,8 sollen Späne mit Größen zwischen 0,5 und 3,0 mm verwendet werden. Zur Erreichung der gewünschten Qualität sind 15 i° Leimharz, bezogen auf absolut trockene Späne, erforderlich. Diese Harzmenge soll in einer BeIeimungsmaschine herkömmlicher Bauart, in welche das Bindemittel durch Druck-

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Iuftdüsen eingesprüht wird, aufgebracht werden. Die Bindemittelflotte besteht aus

100 Gew.Tl. Harnstoffharzleim 66,5 'folg

5 " " Paraffin-Emulsion 50 $,ig

17 " "· Wasser

10 " " Ammoniumchloridlösung· 10 folg

1 " " Hexamethylendiamin

Sie hat einen Harzgehalt von 50 fo, ihr Trockengehalt liegt bei 52,7 ^. Mit dem Bindemittel bringt man ca, 13,5 ^-Wasser auf die Späne, welche vor der Beleimung eine Feuchte von 4 f° haben. Zur Vermeidung von Dampfblasen beim .Heißverpressen muß die Feuchte des Spanmaterials bei 9 bis 10 fo liegen. Durch eine Trocknung bei 70⁰C während ca. 15 Minuten läßt sich dieser 'Wert erreichen» Ein Bindemittel ohne HMD-Zusatz würde bei dieser Trocknung auskondensieren. Die Verleimung der Späne wäre nicht mehr möglich. Versucht man, ohne Vortrocknung eine Spanplatte herzustellen,- so mißlingt dies, da die Platte sich nach dem Öffnen der Plattenpresse spaltet.

Beispiel 2

Aus Zellulosefasern, welche zuvor mit einem Flammschutzmittel behandelt worden waren, sollen 5 mm dicke, schwer entflammbare Platten im Trockenverfahren hergestellt werden. Die angestrebten mechanischen Eigenschaften lassen sich bei Dichten um 0,85 und Harzmengen von 13 $ auf das Gewicht der Zellulosefasern und des Flammschutzmittels erreichen. Um eine gleichmäßige Harzverteilung in einer Rotationsbeleimungsmaschine zu erreichen, muß der Harzgehalt des Bindemittels auf 40 fo eingestellt werden. Durch die Beleimung erhöht sich die ursprüngliche Feuchte des Grundmaterials-von .5 '/< > auf 24,5 '/<>. Der Zusatz von 2 fo Hexamethylendiamin zum 72 folgen Harnstoffharz ermöglicht es, durch eine 12 Minuten dauernde Trocknung der beleimten Fasern bei 80⁰O deren Feuchte auf 9 % zu reduzieren, Bei der sich anschließenden Heißverpressung bei 130⁰O hat das Xeimharz noch- seine volle Klebkraft,

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Beispiel 3

In einer Spänplattenanlage stellt man 3-schichtige Platten mit Feinstspandeckschichten her. Die Dicken der geschliffenen Platten liegen zwischen 8 und 32 mm.

Die Deckschicht späne enthalten 12 "fo Harz, ihre Feuchte liegt nach der Formung des Spänekuchens bei 14 $>. Beim Beschicken der Presse legt man die Vorformlinge auf die 175⁰C heißen Preßplatten ab. Vom Beginn des Ablegens auf die Heizplatten bis zum Erreichen des PreQdrucks vergehen 45 Sekunden. Während dieser Zeit trocknen die äußeren Zonen der Deckschichten so stark aus, daß bis zu einer Tiefe von O_t75 bis 1 mm die üblichen Harnstoffharz-Bindemittel unter Preßdruck nicht mehr genügend fließen. Man erhält lose, nicht kratzfeste Oberflächen. Durch Abschleifen von ca. 1,0 mm auf jeder Fläche entfernt man die losen Zonen der teuren Deckschichten.

Verwendet man zur Beleimung der Deckschichtspäne jedoch ein Harnstoffharz, welches 1,5 f° Hexamethylendiamin enthält, so erhält man unter sonst gleichen Preßbedingungen Spanplatten mit harten, kratzfesten Oberflächen. Bei ihnen genügt ea, auf jeder Fläche 0,2 bis 0,5 mm zur Entfernung der "Preßhaut" und zur Egalisierung der Plattendicke abzuschleifen. Die Biegefestigkeiten erhöhen sich von ca. 200 kp/cm auf ca. 235 kp/cm².

Beispiel 4 ■

Spanplattenwerke sind meist voll mechanisierte Produktionsanlagen. Bei ihrer Einrichtung legt man sich meist auf die Herstellung bestimmter Spanqualitäten und auf bestimmte Beleimungsverfahren fest. Entsprechende Änderungen sind nur durch die Aufstellung anderer Maschinen möglich. Die bis jetzt verwendeten Harnstoffharzbindemittel bedingen es, daß die Späne spätestens 90 Minuten nach dem Beleimen verpreßt sein müssen. Verwendet man dagegen z.B. einen Bindemitte,lansatz aus

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100 Gew.Tl. Harnstoffharzleim 66,5 #ig 6 " '\ Paraffin-Emulsion 50 $ig ' 15 " " Wasser

1 " " Hexamethylendiamin enthaltendes

Nebenprodukt

10 " --" Härterlösung

so "können'diese Späne noch 2 bis 3 Wochen nach der Beleimung zu Spanholz verpreßt werden.

Den Spanplattenwerken öffnet sich damit die Möglichkeit, "beleimte Späne zu kaufen oder zu verkaufen.

Beispiel 5

Gewünscht wird eine Furnierplatte aus 9 Furnieren mit je 1,2 mm Dicke. Es sind pro Quadratmeter fertige Furnierplatte

ρ
8 m Furnier fläche mit je 100 g leimflotte zu "beleimen. Die Leimflotte aus

100 Gew.Tl. Harnstoffharzleim 65 $ig

30 " " Getreidemehl '

40 " " Wasser

2 " " ' Hexamethylendiamin 10 " " Härterlösung 15 $ig

enthält 35,6 fo Harz, 54,3 1° Trockensubstanz und 45,7 1° Wasser. Pro m fertige Furnierplatte bringt man mit dem Leim 367 g Wasser auf die Furniere, das sind ca. 8,5 i° des Holzgewiehtes. Zur Vermeidung von Dampfblasen bei der Heißverpressung,muß ein Teil dieses Wassers zuvor abgetrocknet werden. Bei Leimansätzen ohne den erfindungsgemäßen Zusatz ist eine Vortrocknung nicht möglich, ohne gleichzeitig das Harz so weit zu kondensieren, daß keine Verleimung mehr möglich .ist.

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Claims (1)

1. - 8 - O. Z. 29 4l2

   224659]

   Patentanspruch

   Verfahren zur Herstellung von Holzwerkstoffen aus wäßrigen aminoplastischen Bindemitteln und solchen Holzbestandteilen, die zur Verleimung so große Bindemittelmengen benötigen,, daß ihnen das mit dem Bindemittel zugesetzte Wasser vor der Aushärtung - wenigstens teilweise - wieder entzogen werden muß, dadurch gekennzeichnet, daß man dem wäßrigen aminoplastischen Bindemittel vor oder mit dem Aufbringen auf die Holzbestandteile 0,5 bis 7 1° eines Polymethylendiamins zusetzt und die mit dem Bindemittel versehenen Holzbestandteile vor der Aushärtung trocknet.

   Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Polymethylendiamin Hexamethylendiamin oder- die bei dessen .Reinherstellung anfallenden Destillationsrückstände verwendet.

   Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Holzbestandteile solche verwendet, die bei, der Herstellung von Papierstoff als Nebenprodukt anfallen.

   Verfahren nach Anspruch 3_f dadurch gekennzeichnet, daß man die Holzbestandteile als Deckschichten oder als Beimengen bei der Spanplattenherstellung verwendet.

   Spanplatte, enthaltend als Deckschicht oder Beimengung Holzbestandteile, die bei der Papierstoffherstellung als Nebenprodukt anfallen und die gemäß Anspruch. 1 mit einem Polymethylendiamin enthaltenden Bindemittel versehen und vor dem Verpressen getrocknet worden waren.

   Badische Anilin- & Sοda-Fabr\$kG-

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