DE2246591C3

DE2246591C3 - Verfahren zur Herstellung von Holzwerkstoffen

Info

Publication number: DE2246591C3
Application number: DE19722246591
Authority: DE
Inventors: Martin Ing.(grad.) 6711 Beindersheim Graser
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Filing date: 1972-09-22
Publication date: 1977-10-20

Description

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Die Erfindung betrifft die Verarbeitung von Holzbestandteilen bzw. lignozellulosehaltigem Ausgangsmaterial zu Spanplatten, Tischlerplatten, Sperrholz u. dgl. unter Verwendung von heiß härtenden wäßrigen, aminoplastischen Bindemitteln.

Unter »lignozellulosehaltigem Ausgangsmaterial« werden dabei verholzende Pflanzenteile wie Flachsschäben, Samenschalen u. dgl. verstanden.

Als Bindemittel für die Herstellung dieser Werkstoffe sind vornehmlich Harnstoff-Fomaldehydkondensate gebräuchlich. Diese Bindemittel 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 (Härter) vor sich geht, ist einerseits die Anwesenneit bestimmter Wassermengen erforderlich.

Das bei der Aushärtung von Spanplatten während des Preßvorgangs 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 Härtungsvorganges allmählich entweicht.

1st andererseits die Wasssermenge 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.

Normalerweise gelingt es, die mindestens erforderlichen und höchstens zulässigen V/assermengen durch die Einstellung einer geeigneten Bindemittelkonzentration in der wäßrigen Leimflotte einerseits und die Einhaltung bestimmter Holzfeuchten andererseits einzuhalten.

Häufig ist nun 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 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.

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 Verleimungseigenschaften des Harzes verlorengehen.

Weiter ist es nicht möglich, mit Harnstoffharz beleimtes Ausgangsmaterial längere Zeit zu lagern, da dieses Bindemittel dabei zumindest teilweise aushärtet.

Eine störungsfreie Aushärtung des an und nahe der Oberfläche liegenden Ausgangsmaterials ist dann nicht möglich, wenn die Vorformlinge ohne Zwischenlage von Blechen direkt auf die heißen Preßplatten aufgelegt werden, da dort das Bindemittel bereits ausgehärtet ist, bevor die Presse geschlossen werden kann.

Um diesen Nachteil zu vermeiden ist es allerdings bekannt (vgl. hierzu DT-AS 10 37 112) eine die Härtung des Bindemittels verzögernde Verbindung auf die Oberfläche des Vorformlings aufzusprühen, bevor dieser heiß gepreßt wird. Als die Härtung verzögernde Verbindungen werden dabei z. B. Lösungen von Puffersalzen, wie geringe Mengen eines Metallsalzes, einer schwachen Säure, wie Natriumacetat, sekundäres oder teritäres Natriumphosphat usw. vorgesehen.

Es ist demnach die Aufgabe der Erfindung, das Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, daß eine Härtungsverzögerung von mit Harnstoff-Formaldehydkondensat beleimtem lignozellulosehaltigem Material bei der Lagerung unter Raumtemperaturen bzw. bei kürzerer Einwirkung höherer Temperaturen bewirkt wird, so daß sowohl die Trocknung von beleimten Ausgangsmaterial als auch eine Härtungsverzögerung von Deckschichten, die bis zum Schließen der Presse direkt auf deren beheizten Platten ohne Druckeinwirkung aufliegen, ermöglicht wird.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß dem Bindemittel vor oder mit dem Aufbringen auf die Holzbestandteile 0,5 bis 7% eines Polymethylendiamins

zugesetzt werden.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich besonders folgende Vorteile erzielen:

Herstellung von Spanwerkstoffen aus feinen und feinsten Spänen bzw. Zellulosefasern mit normalen und höheren Bindemittelanteilen, bei denen wegen der höheren Feuchtigkeit im Spänematerial eine Vortrocknung notwendig ist.

Spanplatten — Verfahren bei denen kalt vorgeformte Rohlinge beim Beschicken der Presse direkt auf die heißen Preßplatten ohne Zwischenlage von Blechen abgelegt werden, ohne daß es zu einer vorzeitigen Aushärtung der Außenschichten kommt.

Herstellung von Werkstoffen, deren Holzrohbestandteile räumlich bzw. zeitlich getrennt von dem Preßvorgang beleimt werden sollen — zur Verbesserung ihrer Lagerbeständigkeit.

Herstellung von Multiplex- und Furnierplatten aus Furnieren mit geringen Schichtdicken, bei deren Verpressen bereits mittlere Feuchtegehalte zur Dampfblasenbildung führen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung bestehen in folgendem:

Als Polymethyllendiamin im Sinne der Erfindung können vor allen Dingen Hexamethylendiamin oder die bei dessen Reinherstellung anfallenden Destillationsrückstände verwendet werden. Diese fallen bei der großtechnischen Destillation von Hexamethylendiamin für Faserzwecke an. Solche Rückstände, die auch bei der Herstellung von anderen Polymethylendiaminen anfallen und sehr preiswert sind, enthalten in der Regel größere Mengen an Polymeihylenpolyaminen, z. B. Diäthylentriamin und Triäthylentetramin bei der Herstellung von Äthylendiamin; es ist möglich, daß die erfindungsgemäße Wirkung vornehmlich auf der Anwesenheit solcher Polymethylenpolyamine beruht. Auch Pentamethylendiamin und Tetramethylendiamin kommen dabei in Betracht.

Vorzugsweise werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Holzbestandleile verwendet, die bei der Herstellung von Papierstoff als Nebenprodukt anfallen. Mit besonderem Vorteil werden diese Holzbestandteile als Deckschichten oder als Beimengungen bei der Herstellung von Spanplatten 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. Hierbei kommt es auf gute Geschlossenheit der Oberfläche und deren mechanische Haltbarkeit (Querzugsfestigkeit) an.

Harnstoff-Formaldehydkondensate, die sich als Bindemittel 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 40 bis 70% üblich ist.

Erfindungsgernäß wird diesen Harnstoff-Formaldehydkondensaten bzw. deren wäßrigen Lösungen vor bzw. während des Beleimungsvorganges ein Polymethylendiamin in einer Menge von 0,5 bis 7% zugesetzt; bevorzugt wird eine Menge von z. B. 1 bis 3% des Polymethylendiamins.

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% L.eimharz, bezogen auf absolut trockene Späne, erforderlich. Diese Harzmenge soll in einer Beleimungsmaschine herkömmlicher Bauart, in welche das Bindemittel durch Druckluftdüsen eingesprüht v/ird, aufgebracht werden. Die Bindemittelflotte besteht aus
100 Gew.-Tl. Harnstoffharzleim, 66,5%ig
5 Gew.-Tl. Paraffin-Emulsion, 50%ig

17 Gew.-Tl. Wasser

10 Gew.-T!. Ammoniumchloridlösung, 10%ig
1 Gew.-Tl. Hexamethylendiamin
Sie hat einen Harzgehalt von 50%, 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% haben. Zur Vermeidung von Dampfblasen beim Heißverpressen muß die Feuchte des Spanmaterials bei 9 bis 10% liegen. Durch eine Trocknung bei 70⁰C während ca. 15 Minuten läßt sich dieser Wert erreichen. Ein Bindemittel ohne Zusatz von Hexamethylendiamin 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 Rotationsbeleimungjsmaschine zu erreichen, muß der Harzgehalt des Bindemittels auf 40% eingestellt werden. Durch die Beleimung erhöht sich die ursprüngliche Feuchte des Grundmaterials von 5% auf 24,5%. Der Zusatz von 2% Hexamethylendiamin zum 72%igen Harnstoffharz ermöglicht es, durch eine 12 Minuten dauernde Trocknung der beleimten Fasern bei 8O⁰C deren Feuchte auf 9% zu reduzieren. Bei der sich anschließenden Heißverpressung bei 130⁰C hat das Leimharz noch seine volle Klebkraft.

Beispiel 3

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

Die Deckschichtspäne enthalten 12% Harz, ihre Feuchte liegt nach der Formung des Spänekuchens bei 14%. Beim Beschicken der Presse legt man die Vorformlinge auf die 175° C heißen Preßplatten ab. Vom Beginn des Ablegens auf die Heizplatten bis zum Erreichen des Preßdrucks vergehen 45 Sekunden. Während dieser Zeit trocknen die äußeren Zonen der Deckschichten so stark aus, daß bis zu einer Tiefe von 0,75 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

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jedoch ein Harnstoffharz, welches 1,5% Hexamethylendiamin enthält, so erhält man unter sonst gleichen Preßbedingungen Spanplatten mit harten, kratzfesten Oberflächen. Bei ihnen genügt es, 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. 2CO kp/cm² auf ca. 235 kp/cml

Beispiel 4 _|0

Spanplattenwerke sind meist voll mechanisierte Produktionsanlagen. Bei ihrer Einrichtung legt man sich meist auf die Herstellung bestimmter Spanqualitäten und auf bestimmte Beleimuingsverfahren 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 Bindemittelansatz aus to lOOGew.-TI. Harnstoffharzleim, 66,5%ig
6 Gew.-Tl. Paraffin-Emulsion, 50%ig
15Gew.-Tl. Wasser
1 Gew.-Tl. Hexamethylendiamin enthaltendes

Nebenprodukt

10 Gew.-Tl. Härterlösung

>nndn d

so könndn 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 8 m² Furnierfläche mit je 100 g Leimflotte zu beleimen. Die Leimflotte aus

100 Gew.-Tl. Harnstoffharzleim, 65%ig

30 Gew.-Tl. Getreidemehl

40 Gew.-Tl. Wasser
2 Gew.-Tl. Hexamethylendiamin

lOGew.-TI. Härterlösung, 15%ig

enthält 35,6% Harz, 54,3% Trockensubstanz und 45,7% Wasser. Pro m² fertige Furnierplatte bringt man mit dem Leim 367 g Wasser auf die Furniere, das sind ca. 8,5% des Holzgewichtes. 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.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verarbeitung von Holzbestandteüen bzw. lignozellulosehaltigem Ausgangsmaterial zu Spanplatten, Tischlerpiatten, Sperrholz u.dgl. unter Verwendung von heiß härtenden wäßrigen aminoplastischen Bindemitteln, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bindemittel vor oder mit dem Aufbringen auf die Holzbestandteile 0,5 bis 7% eines Polymethylendiamins zugesetzt werden.

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

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

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