DE2724439A1

DE2724439A1 - Verfahren zur herstellung heisswasserbestaendiger, formaldehydfreier spanplatten

Info

Publication number: DE2724439A1
Application number: DE19772724439
Authority: DE
Inventors: Kurt Ing Grad Ernst; Hans Dipl Ing Lobenhoffer
Original assignee: Novopan GmbH
Current assignee: Novopan GmbH
Priority date: 1977-05-31
Filing date: 1977-05-31
Publication date: 1978-12-14
Also published as: DE2724439B2

Description

Verfahren zur Herstellung heißwasserbeständiger, formalde-
hydfreier Spanplatten Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung heißwasserbeständiger, formaldehyd freier Spanplatten aus mit Bindemitteln versetzten Holzspänen, Holzfasern und anderen lignocellulosehaltigen Rohstoffen, die ein- oder mehrschichtig gestreut und anschließend heiß verpreßt werden. Im Bauwesen, insbesondere im Fertighausbau, werden zunehmend Spanplatten verlangt, die heißwasserbeständig und zugleich formaldehyd frei sein sollen. Die Anforderungen an solche Platten sind in der DIN 68 800 B1. 2, Ausgabe Mai1974, sowie in der DIN 68 763, Ausgabe September 1973, genannt.
FUr ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art ist in der DIN 68 763 ein Hinweis zu finden. Als Bindemittel fur die Herstellung heißwasserbeständiger Spanplatten soll alkalisch härtendes Phenolharz eingesetzt werden. Dieses Verfahren hat in der Praxis Eingang gefunden. Man arbeitet üblicherweise mit 45%-igen wässrigen Phenolharzen, die 8% bis 12% Alkali in Form des NaOH bezogen auf das Flüssigharz enthalten.
Die Anwesenheit dieser relativ hohen Alkalimengen gestattet die Herstellung reaktiver Harze, so daß bei der Spanplattenherstellung Preßzeiten erhalten werden, die eine wirtschaftliche Fertigung heißwasserbeständiger Spanplatten ermöglichen. Die hohen Alkalianteile der Phenolharze beeinflussen jedoch das hygroskopische Verhalten der Platten ungünstig. Bei hoher Luftfeuchte kommt es zur Kondenzwasserbildung in den Spanplatten. Trocknen durchfeuchtete Platten mit solcher Bindung wieder aus, so entstehen durch das lösliche Alkali Salzausblühungen.
Die genannten Mängel (Salzausblühungen) lassen sich bei einer mehrschichtig aufgebauten Spanplatte nach dem DBGM 7 422 859 weitgehend beseitigen, wenn zur Bildung der inneren Schichten ein heißwasserbeständiges Aminoplast eingesetzt wird, das völlig alkali frei ist. In den Deckschichten wird als Bindemittel alkalisch kondensiertes Phenol-Formaldehydharz verwendet. Mit einem derartigen Plattenaufbau wird eine ausreichende Heißwasserbeständigkeit und eine geringe Dickenquellung erreicht. Nachteilig ist Jedoch, daß das Aminoplast Formadehydgas abspaltet. Dieses gesundheitsschädliche Gas schränkt die Anwendung derartiger Spanplatten stark ein.
Wird nach der DT-AS 2 306 771 hingegen das Innere der Platten mit Isocyanat gebunden, so ist die Sohwierigkeit der Formaldehydgasabspaltung vermieden. Da Isocyanat jedoch ein vergleichsweise teures Bindemittel darstellt, ist eine wirtschaftliche Fertigung damit belastet. Daher wird das Isocyanat auch nur in der oder den Mittelschichten als Bindemittel eingesetzt, während in den Deckschichten ein schwach alkalisch härtendes Phenolharz mit geringem Alkalianteil entsprechend einem pH-Wert zwischen 8 und 11 Verwendung findet. Auf diese Weise hergestellte Platten besitzen den Vorteil, daß sie verarbeitungstechnisch keine Schwierigkeiten bieten. Sie lassen sich furnieren, anstreichen und tapezieren und so im Hausbau bzw. Fertighausbau anwenden. Die Abspaltung von Formaldehydgas kann nur aus den Deckschichten heraus erfolgen. Sie liegt unterhalb der Grenze, bei der eine Belästigung bemerkbar ist. Die Verwendung alakaliarmer Phenolharze ist bisher nur tur die äußeren Schichten der Spanplatten gelungen, da diese Harze äußerst reaktionsträge sind. In den äußeren Schichten wirken höhere Temperaturen ein, als in den inneren Schichten, so daß dort in wirtschaftlichen Preßzeiten noch eine Aushärtung erzielt wird, während dies im Platteninneren nicht möglich ist. Zwar wird in der DT-OS 1 653 267 ein Verfahren zur Herstellung von hellen phenolharzgebundenen Holzwerkstoffen beschrieben, bei dem empfohlen wird, die an sich alkalisch härtenden Phenolharze im wesentlichen zu neutralisieren und somit auf den pH-Wert 7 zu bringen. Geringfügige Abweichungen in dem alkalischen oder sauren Bereich (pH-Wert 6 bis 8) werden in Kauf genommen. Ein pH-Wert von 8 entspricht etwa einem Alkalianteil von 0;1 %. Diese Angaben beziehen sich auf den gesamten Plattenaufbau, also auf die Mittelschichten und die Deckschichten. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die Anwendung von neutralen Phenolharzen in der Mittelschicht einer Spanplatte die Preßzeit auf das Drei- bis Vierfache der sonst üblichen Preßzeiten verlängert. Eine wirtschaftliche Fertigung ist damit nicht möglich.
Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik liegt es für die Herstellung heißwasserbeständiger formaldehyd freier Spanplatten nahe, den Nachteil des Preises des Isocyanats als Bindemittel durch die teilweise Verwendung von alkalireichem Phenolharz zu mindern, um gleichzeitig die Nachteile der alkalireichen Phenolharze, nämlich die Ausblühungen, durch das Isocyanat in ihrer Wirkung zu verringern.
Bei beiden Harzen handelt es sich um relativ schnell aushärtende Bindemittel, so daß diesbezüglich zunächst keine Schwierigkeiten zu erwarten sind. Es stellt sich jedoch heraus, daß die Bindefestigkeit in der Platte leider sehr viel schlechter ist als bei der Verwendung von nur Isocyanat oder bei dem alleinigen Einsatz von alkalireichen Phenolharzen. Da die Kombination von alkalireichem Phenolharz und Isocyanat somit nicht realisierbar ist, erscheint in der Fachwelt die Kombination Isocyanat mit einem Phenolharz - gleich welcher Zusammensetzung - als ungeeignete Maßnahme. Insbesondere ist die Fachwelt der Ansicht, daß die Zumischung von alkaliarmem Phenolharz zu Isocyanat keine Lösung darstellen kann, weil alkaliarme Phenolharze reaktionsträge sind und jedenfalls in der Mittelschicht bzw. im Innern der Platte bei wirtschaftlichen Preßzeiten überhaupt nicht zur Aushärtung gebracht werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschriebene Verfahren so weiterzubilden, daß heißwasserbeständige und formaldehydfreie Spanplatten in wirtschaftlicher Weise, d.h. bei akzeptablen Preßzeiten und unter Verwendung möglichst billiger Bindemittel herstellbar sind.
Auoh die Ausblühungen und ein ungünstiges hygroskopisches Verhalten soll vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Bindemittel eine Kombination von Isocyanat und Phenolharz im Gewichtsverhältnis von 1 t 3 bis 4 t 1 bezogen auf Peststoffe verwendet wird und daß dabei das Phenolharz mit einem Alkalianteil von 3 ß bis 7 % bezogen auf 45 P-iges flüssiges Harz eingesetzt wird. in Überwindung des Vorurteils wurde damit eine Kombination von Isocyanat und Phenolharz gefunden, bei der sich überraschenderweise die Aushärtung bei vertretbaren Preßzeiten ergibt. Es ist aber erforderlich, das Gewichtsverhältnis von Isocyanat zum Phenolharz innerhalb des angegebenen Bereiches einw zuhalten. Werden die Gewichtsverhältnisse verlassen, so verlängert sich die erforderliche Preßzeit erheblich.
Die Erfindung kann bei einschichtigen Platten wie auch bei mehrschichtiger Streuweise Anwendung finden. Bei mehrschichtig aufgestreuten Platten läßt sich die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens dadurch weiter verbessern, daß die äußeren Schichten mit Phenolharz gebunden werden, also ohne die Verwendung von Isocyanat. Vorzugsweise können hier alkaliarme Phenolharze eingesetzt werden, weil in den Deckschichten höhere Temperaturen zur Einwirkung kommen, so daß sich hier wirtschaftlich kurze Preßzeiten erreichen lassen. Es steht aber grundsätzlich auch nichts im Wege, in diesen Deckschichten alkalireiche Phenolharze einzusetzen, wobei damit in gewisser Weise Ausblühungen in Kauf zu nehmen sind. Unter den bekannten Isocyanaten hat sich das Diphenylmethandiisocyanat als besonders geeignet erwiesen.
Das folgende Ausführungsbeispiel wurde erfolgreich erprobt: 102 kg Holzspäne mit einer Feuchte von 7 « werden in einem Mischer zuerst mit 4 ß Diphenylmethandiisocyanat und anschließend mit 6 % einer 45 %igen Phenolharzlösung benetzt, wobei die Phenolharzlösung 5 % Alkali bezogen auf das flüssige Harz enthält. Die Späne werden anschließend zu einem Formling mit den Abmessungen 4 x 2 m2 aufgestreut und in einer beheizten Presse mit einem spezifischen Pressdruck von 25 kp/cm2 und einer Temperatur von 1700 C in 4 Min. zu einer Platte mit einer Dicke von 20 mm verpresst. Man erhält so eine Spanplatte mit einem spezifischen Gewicht von etwa 0,7 g/cm3, die den Anforderungen des Typs V 100 gemäß DIN 68763 entspricht und dabei frei von abspaltbarem Formaldehyd ist.

Claims

P a t e n t a n 5 p r U ch e 1. Verfahren zur Herstellung heißwasserbeständiger formaldehydfreier Spanplatten aus mit Bindemitteln versetzten Holzspänen, Holzfasern und anderen lignocellulosehaltigen Rohstoffen, die ein- oder mehrschichtig gestreut und anschließend heißverpreßt werden, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß als Bindemittel eine Kombination von Isocyanat und Phenolharz im Gewichtsverhältnis von 1 : 3 bis 4 : 1 bezogen auf Feststoffe verwendet wird und daß dabei das Phenolharz mit einem Alkalianteil von 3 « bis 7 % bezogen auf 45 %-iges flüssiges Harz eingesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß bei mehrschichtigen Spanplatten die äußeren Schichten vorzugsweise mit alkaliarmem Phenolharz gebunden werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß als Isocyanat das Diphenylmethandiisocyanat verwendet wird.