DE2929243A1

DE2929243A1 - Holzspanplatte sowie verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE2929243A1
Application number: DE19792929243
Authority: DE
Inventors: Antoine Berchem; Krishan Kumar Sudan
Original assignee: Reichhold Ltd
Current assignee: Reichhold Ltd
Priority date: 1978-07-20
Filing date: 1979-07-19
Publication date: 1980-01-31
Also published as: NO792397L; GB2025989B; IT7909492A0; BR7904618A; AU530975B2; AU4908179A; NZ190986A; ZA793306B; FR2431365B1; DK305679A; FR2431365A1; CA1135610A; AT375876B; SE7906191L; IT1121185B; ATA495779A; JPS5515897A; SE440621B; ES482624A1; IN152479B

Description

Die Erfindung betrifft eine Holzspanplatte sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung, durch Zusammenbringen von Holzspänen und einem härtbaren Leim oder Harz als Bindemittel und Verformen der Kombination aus Holzspänen und Bindemittel unter Einwirkung von Wärme und Druck zu einer Holzspanplatte.

Es sind Holzspanplatten verschiedener Typen bekannt, die sich grob in zwei Kategorien von Platten unterteilen lassen. Diese Unterteilung beruht dabei primär auf der Größe der Holzspäne, die man zur Herstellung der Platten verwendet. Unter die erste Kategorie fallen jene Platten, die man aus Spänen oder Teilchen vergleichsweise geringer Größe oder gar Sägemehl oder Sägestaub herstellt. Diese Platten werden im angelsächsischen Sprachraum auch als sogenannte Teilchenplatten oder "particle boards" bezeichnet. Zu der zweiten Kategorie gehören solche Platten, die aus vergleichsweise großen, dünnen Spänen hergestellt werden, die ganz allgemein als flache Stücke, Blättchen oder Flocken oder "flakes" bezeichnet werden. Derartige Platten werden im allgemeinen als Platten aus flachen Stücken oder als sogenannte "flake boards" oder sogenannte "Waferboard-Platten" bezeichnet.

Die beiden angegebenen Klassen von Platten lassen sich weiter unterteilen. Im Falle eines Typs einer Platte wird eine vergleichsweise homogene Masse von Spänen zur Herstellung einer Platte verwendet, die man als eine "einschichtige Platte" bezeichnet. Es ist jedoch auch möglich Platten zu erzeugen, die man als sogenannte "mehrschichtige Platten" bezeichnet, in denen im allgemeinen drei Schichten vorliegen. Die beiden äußeren Schichten einer solchen Platte werden im allgemeinen unter Verwendung von Spänen hoher Qualität hergestellt, die nach ästhetischen Gesichtspunkten und Oberflächenausrüstungseigenschaften ausgewählt werden, wohingegen die mittlere Lage der Platten in der Regel aus gröberen, weniger regulären und häufiger größeren Spänen gebildet wird. Die mittlere Schicht kann des weiteren ebenfalls einen höheren Anteil an feinteiligem Material aufweisen als die beiden Oberflächenschichten.

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Derartige mehrschichtige Platten lassen sich in entsprechender Weise durch Verwendung von mehreren Holzspanmassen (wood chip furnishes) herstellen, und zwar unter Erzeugung von entweder ungleichförmigen, willkürlichen oder nicht-orientieiten Schichten einerseits oder orientierten Schichten andererseits, wobei die Holzspäne mittels geeigneter Maßnahmen in Faserrichtung ausgerichtet werden.

Gemäß einer weiteren Variante ist es möglich Holzspanplatten einer Laminatstruktur herzustellen, in welchem Falle eine kontinuierliche Außenhaut oder Außenschicht für die äußere Oberfläche verwendet wird und wobei eine Holzspanplatte den inneren Teil der Platte bildet. Im Falle einer solchen Platte ist die äußere Haut an die Holzspanmasse durch das gleiche Bindemittel gebunden, das auch dazu verwendet wird, die Späne oder Teilchen der Holzspanplatten in der Plattenherstellungsstufe miteinander zu verbinden. Eine geeignete kontinuierliche Haut oder Schicht besteht dabei aus einem Furnier- oder Deckblatt, einer dünnen Sperrholzschicht oder auch einer Schicht aus einem plastischen Material, sofern eine dauerhafte Ausrüstung der Platte erwünscht ist.

Holzspanplatten werden bekanntlich in großem Maße ausgehend von Holz verschiedensten Ursprunges, d.h. Rohholz oder Nutzholz, Abfallholz und dergleichen, hergestellt, wobei das Ausgangsmaterial durch eine Zerspanungsanlage oder Spanherstellungsvorrichtung geführt wird, worauf den erzeugten Spänen eine bestimmte Menge an Leim, Harz oder einem anderen Bindemittel beigemischt wird, worauf die Mischung aus Spänen und Bindemittel zu einer Matte oder Bahn verformt wird, die anschließend unter Druck und durch Erhitzen zu einer Spanplatte verarbeitet wird. Je nach dem Typ der herzustellenden Spanplatte weichen die einzelnen Herstellungsstufen etwas voneinander ab. Im Falle der Herstellung einer mehrschichtigen Platte beispielsweise wird die Matte oder Bahn erhalten durch Vereinigen einer ersten äußeren Schicht von Spänen, der Kittleren Schicht und schließlich der zweiten äußeren Schicht von

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Spänen. Bei der Herstellung einer Platte vom Laminattyp wird die zusammengesetzte Matte oder Bahn normalerweise auf die äußere Schicht oder äußere Haut gebracht, worauf gegebenenfalls eine zweite äußere Schicht, die nicht der ersten äußeren Schicht zu entsprechen braucht, auf die Matte oder Bahn aufgebracht wird, bevor das Ganze der Presse zugeführt wird, in der das Material gehärtet wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf sämtliche der aufgeführten Kategorien von Platten anwendbar. Es betrifft dabei die Art und Weise, in der die Holzspäne oder Holzteilchen miteinander verbunden werden, weshalb im folgenden das erfindungsgemäße Verfahren der Einfachheit halber am Beispiel der Herstellung einer einschichtigen Platte beschrieben werden soll, zu deren Herstellung eine vergleichsweise homogene Masse von Spänen (chips ) verwendet werden.

Es ist seit einiger Zeit bekannt, daß die folgenden Merkmale in entscheidender Weise die Qualität von Holzspanplatten bestimmen: die Natur des verwendeten Holzes (beispielsweise Hartholz gegenüber Weichholz); die Natur des verwendeten Leimes oder Bindemittels (beispielsweise läßt sich ein durch Wasser abbaubares Bindemittel nicht für die Herstellung von Platten verwenden, die im Freien verwendet werden sollen) sowie die relative Verteilung des Leimes oder Bindemittels in und auf der Masse der Holzspäne, bevor die zunächst hergestellte Bahn aus Holzspänen und Bindemittel zur Platte verpreßt wird. Umso besser die Verteilung des Bindemittels auf und in der Masse der Holzspäne ist, bevor die erzeugte Bahn aus Holzspänen und Bindemittel der Presse zugeführt ist, umso besser ist die Bindung, die zwischen den einzelnen Spänen herbeigeführt wird und umso besser ist die Qualität der hergestellten Platte.

Bei der Herstellung von Holzspanplatten sind des weiteren bestimmte andere in der Praxis auftretende Schwierigkeiten zu berücksichtigen.

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So ist es wünschenswert die Anzahl von Bearbeitungsstufen, die die Holzspäne durchlaufen, zu vermindern, und zwar insbesondere im Falle der Herstellungen Platten aus kleinen flachen Spänen, d.h. sogenannten "flakes". Diese Holzteilchen oder Holzpartikel sind vergleichsweise leicht zerbrechlich und neigen zur Aufspaltung längs der Faserlinien. Da eine jede Bearbeitungsstufe naturgemäß zu einem gewissen Abbau führt, wird in jeder Bearbeitungsstufe ein Teil der Holzspäne in kleinere Teilchen überführt, wenn nicht sogar in ein feines Pulver. Derart feine Partikel oder Spanteile neigen dazu im Vergleich zu den größeren Teilchen und den flakes größere Bindemittelmengen zu absorbieren. Infolgedessen müssen im allgemeinen Maßnahmen getroffen werden, um Teilchen von einer unerwünschten Größe abzutrennen.

Es ist des weiteren wünschenswert in der Lage zu sein, die Wassermenge (und Menge an anderen flüchtigen Flüssigkeiten) im System zu überwachen. Wasser und gegebenenfalls andere flüchtige Flüssigkeiten werden bekanntlich verdampft, wenn die zunächst erzeugte Bahn in der Plattenpresse erhitzt und verpreßt wird, wobei das Bindemittel gleichzeitig gehärtet wird. Die Notwendigkeit des Abzuges vergleichsweise großer Mengen an Wasserdampf und/oder anderen Dämpfen aus der Presse ist bekanntlich nachteilig, wobei außerdem das Vorhandensein von größeren Mengen an Dampf in der Bahn zu Unregelmäßigkeiten oder Störstellen in der erzeugten Platte führen kann.

Das ganz offensichtlich wichtigste Problem, das bei der Herstellung von Holzspanplatten zu beachten ist, ist jedoch wahrscheinlich die relative Verteilung des Leimes oder Bindemittels auf und in der Holzspanmasse oder dem Holzspaneintrag. Dieser Faktor hat wahrscheinlich mehr als jeder andere einen größeren Einfluß auf die Eigenschaften der fertiggestellten Platten, wenn erst einmal eine Entscheidung über die Verwendung des Holzes und des Bindemittels getroffen ist.

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Normalerweise wird ein trockenes, teilchenförmiges Bindemittel verwendet, beispielsweise hat es sich als üblich erwiesen, Phenol-Formaldehydharze zu verwenden, weshalb es notwendig ist, dieses Bindemittel gleichmäßig in der Holzspanmasse zu verteilen. In der Praxis hat sich dies jedoch als extrem schwierig erwiesen. Zunächst einmal werden zwei teilchenförmige Materialien von unterschiedlicher Größe und ganz unterschiedlichen Eigenschaften miteinander vermischt. Aufgrund dieser Umstände ist es außerordentlich schwierig, wenn nicht gar praktisch unmöglich, eine gleichförmige Mischung zu erzeugen. Des weiteren muß der Mischprozeß über eine bestimmte Mindestzeitspanne durchgeführt werden, damit eine wirksame Mischung der beiden Komponenten erreicht wird. Ein solcher Mischprozeß führt jedoch notwendigerweise zu einem Abbau oder zu einer Verkleinerung der Holzteilchen, weshalb ein langer Mischprozeß oder eine lange Mischdauer unerwünscht ist. Ein weiterer Nachteil besteht schließlich darin, daß die in üblicher Weise verwendeten Bindemittelsysteme nicht sehr fließfähig sind oder sich leicht ausbreiten, während sich die Holzspanmasse in der Plattenpresse befindet, obgleich vergleichsweise hohe Drucke angewandt werden können. Infolgedessen führt im Falle der meisten Platten dieser Mangel an Fließfähigkeit oder Ausbreitungsvermögen des teilchenförmigen Bindemittels zu einer mehr oder weniger willkürlichen Punktbindung zwischen den Holzspänen der Platte. Hieraus folgt, daß die Festigkeit der hergestellten Platten in großem Maßstab bestimmt wird von sowohl der Anzahl derartiger willkürlicher Punktbindungen als auch in gewissem Ausmaß von ihrer Verteilung,

Werden Bindemittelsysteme aus einem in einem Lösungsmittel gelösten, suspendierten oder diespergierten Bindemittel verwendet, so ist auch hier eine günstige Bindemittelverteilung nur sehr schwer zu erreichen. Wird ein vergleichsweise konzentriertes Bindemittelsystem verwendet, dann tritt eine schlechte Verteilung deshalb auf, weil derartige Systeme vergleichsweise hoch viskos sind. Andererseits ist es nicht zweckmäßig eine vergleichsweise schwache Lösung zu verwenden,

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obgleich derartige Lösungen vergleichsweise günstige Viskositäten haben, da bei Verwendung von schwachen Lösungen wieder das Problem der Entfernung des Lösungsmittels auftritt. Wie bereits dargelegt hat sich das Vorhandensein von vergleichsweise großen Volumina an Dämpfen in der Presse als höchst unerwünscht erwiesen. Nachteilig an der Verwendung derartiger Lösungen ist des weiteren, daß die vorhandenen feinen Partikel dazu neigen, einen größeren Anteil an Bindemittel aufzunehmen, was nur zu einer Verschlechterung der Bindemittelverteilung in der Masse führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer Holzspanplatte anzugeben, bei dem die erörterten Schwierigkeiten vermindert sind und bei dessen Durchführung sich eine verbesserte Verteilung des Bindemittels auf den Holzspänen erreichen läßt, ohne daß dabei besonders große Mengen an Bindemittel verwendet werden.

Gegenstand der Erfindung sind eine Holzspanplatte und ein Verfahren zu ihrer Herstellung mit den in den Ansprüchen angegebenen Merkmalen.

Die Erfindung ermöglicht somit die Herstellung neuer Holzspanplatten, bei denen die einzelnen Holzspäne oder Holzteilchen des Holzspaneintrages oder der Holzspanmasse, die zur Herstellung einer Platte verwendet werden, mit den Nachbarteilchen oder Nachbarspänen über einen wesentlichen Anteil ihrer Oberflächenbezirke miteinander verbunden oder verklebt sind.

Die Erfindung ermöglicht insbesondere die Herstellung von sogenannten "Wafer-board-Platten" die den Erfordernissen genügen, die von der C.S.A. für eine Bauplatte festgelegt wurden. Dies bedeutet, daß die Erfindung die Herstellung von Spanplatten mit Standardwerten ermöglicht, die bisher nur von verschiedenen Sperrholztypen erreicht wurden.

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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Holzspanplatte, bei dem eine teilchenförmige Holzspanmasse oder ein teilchenförmiger Holzspaneintrag getrocknet, mit einem Bindemittel vermischt und daraufhin zu einer Platte verformt wird, weist folgende Verfahrensstufen auf:

(a) Einstellung des Wassergehaltes der Holzspanmasse oder des teilchenförmigen Holzspaneintrages auf einen ersten erwünschten Wert;

(b) Beschichtung eines wesentlichen Anteiles, beispielsweise des größeren Anteiles der Oberfläche der Holzspanteilchen durch Inkontaktbringen der Holzspanmasse mit einer Lösung, Suspension oder Dispersion eines Bindemittels in einem Lösungsmittel, wobei weniger als 15 Gew.-i Bindemittel, bezogen auf das Trockengewicht der Holzspanmasse auf diese aufgetragen werden;

(c) hinstellen des Gehaltes an Wasser und/oder anderen flüchtigen Lösungsmitteln des beschichteten Materials auf einen zweiten erwünschten Wert und

(d) Verformen der so behandelten Masse zu einer Matte oder Bahn mit willkürlicher oder orientierter Verteilung der Teilchen (random or oriented mat) und Urzeugung einer Holzspanplatte unter der Einwirkung von Wärme und Druck.

Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren die folgenden Verfahrensstufen:

(1) Überführung von Rohholz oder Holzausgangsmaterial in eine ' Holzspanmasse oder einen HoIzspaneintrag mit Spänen von

primär der erwünschten Größe;

(2) Abtrennung von Teilchen unerwünschter Größe;

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(3) Einstellung des Wassergehaltes der Holzspanmasse auf einen ersten erwünschten Wert oder Grad;

(4) Beschichtung der Holzspanmasse mit einem Bindemittel durch Inkontaktbringen der Holzspanmasse mit einer Lösung, Suspension oder Dispersion eines Bindemittels in einem Lösungsmittel;

(5) Abtrennung der Holzspanmasse von der Lösung, Suspension oder Dispersion des Bindemittels unter Erzeugung einer Holzspanmasse, bei der ein wesentlicher, beispielsweise der größte Anteil der Oberfläche der Späne mit dem Bindemittel beschichtet ist;

(6) Einstellung des Gehaltes an Wasser und/oder anderem flüchtigen Lösungsmittel der beschichteten Spanmasse auf einen zweiten erwünschten Wert oder Grad unter Erzeugung einer lagerungsfähigen beschichteten teilchenförmigen Holzspanmasse;

(7) Verarbeiten einer entsprechenden Menge der Holzspanmasse zu einer zusammengesetzten Matte oder Bahn in willkürlicher oder orientierter Art und

(8) Überführung der Matte oder Bahn von Holζspanteilchen unter der Einwirkung von Wärme und Druck in die gewünschte Holzspanplatte.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung betrifft diese eine Holzspanplatte, hergestellt durch Verbinden einer teilchenförmigen Holzspanmasse oder eines teilchenförmigen Holzspaneintrages mittels eines Bindemittels, wobei die einzelnen, die Holzspanmasse bildenden Späne oder Partikel über den Hauptteil ihrer Oberfläche miteinander verbunden sind, mit einem Bindemittelgehalt von weniger als 15 Gew.-S, bezogen auf das Trockengewicht der teilchenförmigen Holzspanmasse.

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Vorzugsweise besteht das Lösungsmittel des Bindemittelsystems aus Wasser. Als zweckmäßig hat es sich des weiteren erwiesen, wenn das Bindemittelsystem etwa 1 bis etwa 1Ü Gew.-°s, vorzugsweise etwa 5 Gew.-°s Bindemittel enthält.

Als Bindemittel lassen sich übliche bekannte Bindemittel verwenden. Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung von Phenol-Formaldehydharzen erwiesen, insbesondere den in Wasser dispergierbaren festen Harzen des aus der US-PS 4 098 770 bekannten Typs. Die Bindemittelmenge, die auf die Holzspanmasse aufgebracht wird, kann bezogen auf das Trockengewicht der Holzspanmasse beispielsweise nur 0,1 Gew.-I ausmachen.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich verschiedene Vorteile erzielen. Ein wesentlicher Vorteil ber steht darin, daß sich nach dem Verfanren der Erfindung Holzspanplatten herstellen lassen, insbesondere sogenannte "Waferboard-Platten", die Festigkeitseigenschaften aufweisen, die den Festigkeitseigenschaften von Sperrholzplatten gleicher Dicke äquivalent sind, weshalb die erfindungsgemäßen Platten als Bauplatten verwendbar sind, beispielsweise als Bodenbeläge oder Unterlagsplatten oder als Dachbeläge oder Dachabdeckungen, auf die gegebenenfalls Dachschindeln oder Dachziegel aufgebracht werden können. In alternativer Weise lassen sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Platten herstellen, die die Eigenschaften von bekannten Platten aufweisen, insbesondere den "Waferboard-Platten", wobei jedoch weit weniger Bindemittel verwendet wird. Beide Vorteile sind die Folge von sowohl einer verbesserten Verteilung des Bindemittels auf der Holzspanmasse als auch die Folge davon, daß das erfindungsgemäße Verfahren es ermöglicht, die Menge an Bindemittel, das von der Holzspanmasse aufgenommen wird, zu steuern. Ein dritter Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine weit geringere Bindemittelkonzentration benötigt wird um eine vorteilhafte Platte herzustellen, als bei den üblichen bekannten Verfahren zur Herstellung/von Holzspanplatten. Bei-

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spielsweise ist es praktisch unmöglich, eine Holzspanplatte nach den üblichen bekannten Verfahren herzustellen, die nicht stark unterschiedliche Eigenschaften aufweist, und zwar aufgrund einer ungenügenden Bindung, wenn weniger als etwa 3 Gew.-* Bindemittel verwendet werden. Demgegenüber lassen sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Waferboard-Platten herstellen, die beispielsweise nur 0,16 Gew.-I Bindemittel enthalten.

Ein besonderes Merkmal der Erfindung ist somit, daß das erfindungsgemäße Verfahren beträchtliche ökonomische Vorteile bezüglich der anzuwendenden Bindemittelmengen bietet.

üiese und andere vorteilhafte Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich am einfachsten bei einem Vergleich des erfindungsgemäßen Verfahrens mit dem bisher üblichen Verfahren unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutern, in denen darstellen:

Figur 1 ein Fließdiagramm des Verfahrens des Standes der Technik im Schema und

Figur 2 ein entsprechendes Fließdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Im Falle des Verfahrens des Standes der Technik, wie es schematisch in Figur 1 dargestellt ist, wird Rundholz aus dem Vorratsbecken (wet pond) oder einer entsprechenden Lagerstätte abgezogen und zunächst einer Vorrichtung zugeführt, in der das Rundholz entrindet wird. Die entfernte Rinde wird dann abgetrennt, worauf die Holzstämme einer Zerspanungsanlage, d.h. einem sogenannten "chipper" zugeführt werden. Die in dieser Zerspanungsanlage erzeugten Holzspäne werden dann auf ein Sieb gebracht. Der Typ der hergestellten Späne und der Typ des verwendeten Siebes hängen von dem Typ der herzustellenden Spanplatte ab.

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Zur Herstellung von Waferboard-Platten werden vergleichsweise große, dünne Späne benötigt, die in typischer Weise mehrere Zentimeter breit und lang sind, jedoch nur einige wenige Millimeter dick. In diesem Falle werden von dem Sieb Teilchen einer zu geringen Größe abgetrennt.

Im Falle von sogenannten Teilchenplatten (particle board) sind die erforderlichen Späne von kleiner Größe und können gar die Größe von Sägemehl oder Sägestaub aufweisen, weshalb die Aufgabe des Siebes darin besteht, Teilchen einer zu großen Größe zu entfernen. In diesem Falle können die zu großen Teilchen nochmals der Holzzerkleinerungsanlage oder Holzzerspanungsanlage zugeführt werden anstatt sie zu verwerfen, wie im Falle der Herstellung von Waferboard-Platten.

Die gesiebten Späne werden dann in einen oder mehrere Vorratsbehälter gebracht. Aus diesen Vorratsbehältern gelangen die Späne in einen Trockner, in dem praktisch sämtliches Wasser der Späne entfernt wird. Normalerweise verlassen die Späne den Trockner mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 1 bis etwa 4 %_t bezogen auf die Menge an Wasser, die normalerweise in den Holzspänen vorliegt.

Nach Verlassen des Trockners, gegebenenfalls über ein weiteres Sieb, das in der gleichen Weise arbeitet wie das erste Sieb, gelangen die Späne in einen Mischer. In diesem Mischer werden die Späne mit sowohl dem Bindemittel als auch gegebenenfalls weiteren Additiven vermischt, beispielsweise wasserfest machenden Mitteln, Wachsen, Pigmenten, die Brennbarkeit verhindernden oder unterdrückenden Mitteln und dergleichen. Gegebenenfalls können die Späne nochmals getrocknet werden, je nach der Art und Weise, in der die verschiedenen Zusatzstoffe im Mischer zugesetzt werden, bevor das im Mischer erzeugte Gemisch der Aufbreitmaschine oder Ausbreitvorrichtung zugeführt wird. Hier wird eine lose Bahn oder Decke aus Holzspänen in willkürlicher oder orientierter Verteilung auf eine Preßplatte aufgebracht. Diese Platte wird dann einer Presse zugeführt, in der die

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Platte gepreßt wird. In der Presse wird die lose Holzspanmasse sowohl erhitzt wie auch verpreßt, um zwei Dinge zu erreichen: das Erhitzen bewirkt die endgültige Verbindung des Bindemittels mit den Holzspänen und der Druck komprimiert die lose Masse zu einer Platte der erwünschten Lnddicke. Demzufolge wird die Menge an Holzspanmasse, die der Aufbreitmaschine zugeführt wird, gesteuert, je nach der Dichte und der Enddicke der herzustellenden Spanplatte. Die die Presse verlassenden Spanplatten können gestapelt, verkauft oder einem anderen Verwendungszweck zugeführt werden.

Das Schlüsselmerkmal dieses Verfahrens ist, wie festgestellt wurde, die Trocknung der Späne. Bisher wurde stets angenommen, daß eine Kontrolle der Plattenqualität nur erzielt werden kann, wenn die Mischstufen mit gleichförmigen Materialien durchgeführt werden. Da Hölzer verschiedenen Ursprungs normalerweise verschiedene Feuchtigkeitsgrade aufweisen, folgt, daß eine Trocknung der Späne vorgeschrieben ist, wenn es gilt, eine reproduzierbare Platte herzustellen. Im Falle des einzigen Verfahren, das der Anmelderin bekannt ist, bei dem vorgeschlagen wird ungetrocknete Späne zu verwenden, ist ein sehr hoher Bindemittelgehalt erforderlich. Der angegebene Bindemittelgehalt liegt bei 15 bis 30 Gew.-I, bezogen auf das Gewicht des trockenen Holzes. Demgegenüber wurde nunmehr gefunden, daß Holzspanplatten hoher Qualität hergestellt werden können, ohne daß eine Vortrocknung der Holzspäne erfolgt, wobei des weiteren weit weniger als 15 % Bindemittel verwendet werden können.

Wie sich aus Figur 2 ergibt, entsprechen beim erfindungsgemäßen Verfahren die ersten Verfahrensstufen bis zur Verwendung des ersten Siebes den Verfahrensstufen des Verfahrens des Standes der Technik. Dem Sieb folgt ein Trockner, der in Figur 2 in gestrichelten Linien dargestellt ist. Mit diesen gestrichelten Linien soll zum Ausdruck gebracht werden, daß die Übeführung der Späne in diesen Trockner nur eine gegebenenfalls Maßnahme ist. Die Verwendung dieses Trockners wird

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später im Detail beschrieben. Hier soll lediglich bemerkt werden, daß bei Verwendung des Trockners dieser nicht dazu benutzt wird, um die Holzspäne auf einen solchen Grad zu trocknen, auf den die Späne bei durchführung des Verfahrens des Standes der Technik getrocknet werden. Vielmehr kann der Trockner lediglich dazu dienen, einen Teil des Wassers, das in den Holzspänen vorliegt, zu entfernen.

Von dem Sieb oder gegebenenfalls dem Trockner gelangen die Späne dann in die Beschichtungsvorrichtung. In dieser Beschichtungsvorrichtung oder Mischvorrichtung, die von üblicher Konstruktion sein kann, werden die Holzspäne in Kontakt mit einem Überschuß an einer Lösung, Suspension oder Dispersion des Bindemittels in einem Lösungsmittel gebracht. Obgleich auch nicht-wäßrige Systeme angewandt werden können, hat es sich doch als besonders vorteilhaft erwiesen mit wäßrigen Systemen zu arbeiten, und zwar aus mehreren Gründen: nicht zuletzt besteht ein wesentlicher Grund für die Verwendung von wäßrigen Systemen darin, daß, werden nicht-wäßrige Systeme verwendet, das Lösungsmittel aus Kostengründen und Gründen der Verschmutzung der Umwelt zurückgewonnen werden muß.

Aus Binfachheitsgründen erfolgt im folgenden die Beschreibung der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens am Beispiele der Verwendung eines wäßrigen Bindemittelsystemens. In der Beschichtungs- oder Mischvorrichtung werden das Bindemittel und die Späne in innigen Kontakt miteinander gebracht.

Ganz offensichtlich bestimmen drei Faktoren die Menge an Bindemittel, die von den Holzspänen, während sich diese in der Beschichtungsvorrichtung befinden, aufgenommen wird. Alle drei Faktoren lassen sich steuern. Der erste Faktor besteht in der Verweilzeit der Späne in der Beschichtungsvorrichtung. Durch eine Erhöhung der Verweilzeit wird die Menge an aufgenommenem Bindemittel erhöht, jedoch nur bis zu einem Maximum. Der zweite Faktor ist die relative Konzentration des Bindemittels in dem wäßrigen Bindemittelsystem. Während die Er-

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höhung der Menge an Bindemittel in dem wäßrigen System auch zu einer Erhöhung der Menge an Bindemittel führt, die von den Spänen aufgenommen wird, ist doch zu beachten, daß eine Erhöhung der Menge an Bindemittel in dem Bindemittelsystem zu einer Erhöhung der Viskosität des Systemes führt. Systeme mit einem hoch viskosen Bindemittel sind schwierig zu verarbeiten. Infolgedessen hat es sich in der Praxis als zweckmäßig erwiesen Bindemittelsysteme zu verwenden, die 5 bis 10 Gew.-% festes Bindemittel enthalten, obgleich jedoch auch Systeme mit etwas höheren und insbesondere geringeren Bindemittelkonzentrationen verwendet werden können. Der dritte Faktor, der gesteuert werden kann, ist der Wassergehalt der Holzspäne.

Es wurde gefunden, daß, obgleich der Wassergehalt der Späne gesteuert oder überwacht werden kann, ein getrockneter Span Bindemittelharz viel rascher aufnimmt, als ein feuchter Span. Überraschenderweise wurde festgestellt, daß es in der Regel überhaupt nicht erforderlich ist, die Späne zu trocknen. So hat es sich als außerordentlich zweckmäßig erwiesen, sämtliches Wasser in den Spänen zu belassen und die Bindemittelaufnahme dadurch zu steuern, daii die Kontaktdauer und die Bindemittelkonzentration oder Stärke der angewandten Bindemittellösung gesteuert oder überwacht werden. Es hat sich gezeigt, daß eine gewisse Vortrocknung vor der Beschichtungsstufe lediglich notwendig ist, wenn die Späne sehr feucht sind. Des weiteren wurde gefunden, daß sich das erfindungsgemäße Verfahren gut bei Verwendung von Spänen durchführen läßt, die entweder naß oder feucht durch ausgedehnten Kontakt mit Wasser sind, beispielsweise durch Aufbewahrung in einem Wasserbecken (log pond) oder die noch ihre natürliche Nässe oder ihren natürlichen Saft enthalten und sich demzufolge in dem normalerweise mit "grün" bezeichneten Zustande befinden. Späne aus "grünem" oder rohem Holz lassen sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders gut verarbeiten.

Die Frage, warum sich Holzspäne mit einem so großen Wasser-

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gehalt so gut nach dem Verfahren der Erfindung zu Holzspanplatten verarbeiten lassen, ist noch nicht restlos geklärt, tine mögliche Ursache hierfür ist darin zu sehen, daß der Wassergehalt der Holzspäne eine Absorption inhibiert, ohne dabei jedoch die Absorption von Bindemittel durch die Holzspäne zu inhibieren. Wäre dies der Fall, so ist jedoch nicht klar, weshalb überhaupt eine Bindemittelaufnahme erfolgt. Tatsache ist jedoch, daß bei Anwendung dieser Beschichtungstechnik eine praktisch gleichförmige Beschichtung der Spanoberfläche erfolgt. Als Folge hiervon wird bei dem Plattenpreßvorgang eine bessere und vollständigere Bindung der Holzspäne erzielt. Dies wiederum hat einen entscheidenden Einfluß auf die Festigkeitseigenschaften der hergestellten Platte.

Nachdem die Späne mit dem Bindemittel beschichtet worden sind, werden Späne und Bindemittelsystem voneinander getrennt. Die angewandte Methode zur Trennung der Späne von dem Bindemittel wird dabei wesentlich beeinflußt von der angewandten Beschichtungsniethode, nach der das Bindemittel auf die Späne aufgebracht wurde.

Erfolgt eine Sprühbeschichtung, so läßt sich in einfacher Weise eine Siebvorrichtung oder ein Siebeinsatz verwenden. Bei Verwendung einer Sprühvorrichtung ist jedoch zu beachten, daß Maßnahmen getroffen werden müssen, um zu gewährleisten, daß alle Oberflächen der Holzspäne beschichtet werden. Dies ist besonders wichtig für den Fall, daß "flakes" beschichtet werden.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen die Holzspäne durch Eintrauchen in das wäßrige Bindemittelsystem zu beschichten. In diesem Falle ist es erforderlich, die eingetauchten Späne nach dem Eintauchen abtropfen zu lassen.

In beiden Fällen kann das abgetrennte Bindemittelsystem wieder in den Vorratsbehälter der Beschichtungslösung zurückgeführt werden. Dabei ist es jedoch erforderlich, die Zusammensetzung der Beschichtungslösung zu kontrollieren, da sowohl Binde-

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mittel als auch Wasser und gegebenenfalls andere Lösungsmittel aus dem System entnommen werden, und zwar nicht notwenidgerweise in gleichen Mengen. Sowohl Bindemittel als auch möglicherweise etwas Wasser werden von den Holzspänen aufgenommen. Da die Qualität der herzustellenden Platte in großem Maße bestimmt wird durch die Überwachung der Beschichtungsstufe, ist es erforderlich, daß die Stärke der Bindemittellösung, die zum Beschichten verwendet wird, praktisch konstant bleibt, wenn die Qualität der herzustellenden Spanplatten konstant bleiben soll. Hieraus folgt, daß ein gewisser Grad der Überwachung der Stärke des Bindemittelsystems erforderlich ist. Eine kontinuierliche Überwachung des Bindemittelsysteras hat sich als ideal erwiesen. Jedoch kann auch eine periodische Überwachung ausreichend sein, vorausgesetzt, daß diese Überwachung häufig genug erfolgt, um breite Fluktuationen in der Stärke der Bindemittellösung in der Beschichtungsvorrichtung zu vermeiden.

Wie sich aus Figur 2 ergibt, entspricht der weitere Verlauf des erfindungsgemäßen Verfahrens im wesentIiehe rudern Verlauf des Verfahrens des Standes der Technik, jedoch mit einer Ausnahme. Die feuchten oder nassen Späne werden gegebenenfalls eine gewisse Zeitspanne lang aufbewahrt und danach in dem dargestellten Trockner auf einen maximalen Wassergehalt von etwa 15 % getrocknet. Daraufhin werden sie einer Aufbreitmaschine oder Ausbreitvorrichtung zugeführt und zu einer Bahn oder Matte auf einer Platte ausgebreitet, worauf die ausgebreiteten Späne in einer Presse unter Einwirkung von Wärme und Druck zu Platten verpreßt werden. Die fertigen Platten können dann zum Zwecke eines späteren Verkaufes aufbewahrt oder zu anderen Zwecken verwendet werden.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens beruht darin, daß die beschichteten, getrockneten Späne ohne Verlust an Bindemittel aufbewahrt und bearbeitet werden können. Bei den üblichen bekannten Verfahren des Standes der Technik ist eine Aufbewahrung der Späne nach Vermischen von Spänen und

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Bindemitteln nicht länger möglich.

Als vorteilhaft, jedoch nicht obligatorisch hat es sich erwiesen als Bindemittelsystem ein Einkomponentensystem zu verwenden, so daß das gesamte oder vollständige Bindemittel von den Holzspänen während der Beschichtungsstufe aufgenommen wird. Obgleich auch Bindemittel oder Harze wie Harnstoff-Formaldehydharze als Bindemittel verwendet werden können, ist es unpraktisch, wenn auf die bereits beschichteten Holzspäne zu einem späteren Zeitpunkt ein Härtungsmittel oder eine zweite Komponente aufgebracht werden muß, die erforderlich ist, um das als Bindemittel verwendete Harz zu härten, wenn die Holzspanbahn oder Holzspanmatte in die Presse eingebracht wird. Die Verteilung eines solchen Härtungsmittels hat den bereits früher beschriebenen Nachteil bezüglich der Schwierigkeit der Verteilung desselben in der Holzspanmasse. Eine ungleichmäßige oder schlechte Verteilung eines solchen Härtungsmittels in der Holzspanmasse jedoch trägt nicht zu einer guten Bindung der Späne bei und kann die Vorteile beeinträchtigen, die bei Durchführung des Verfahrens der Erfindung erzielt werden.

Des weiteren hat sich als vorteilhaft, jedoch nicht als notwendig erwiesen, wenn das verwendete Bindemittel wasserlöslich oder in Wasser dispergierbar ist. Obgleich ein von Wasser verschiedenes Lösungsmittel zur Tauchbeschichtung verwendet werden kann, kompliziert das Vorhandensein dieses Lösungsmittels doch die Trocknungsstufen, da es, wie bereits dargelegt, aus Kostengründen und Gründen der Verschmutzung der Umwelt wiedergewonnen werden muß. Infolgedessen hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen zur Durchführung des erfindung^gemäßen Verfahrens Phenol-Formaldehydbindemittel zu verwenden, insbesondere die in Wasser dispergierbaren, sprühgetrockneten festen Bindemittel des aus der US-PS 4 098 770 bekannten Typs.

Zu beachten ist ferner, daß das Bindemittel zu keinen Schwierigkeiten in dem Trockner führen soll, der der Beschichtungs-

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vorrichtung angeschlossen ist. Wird beispielsweise ein erhitzter Trockner verwendet, so soll ein Bindemittel verwendet werden, das die Holzspäne nicht zu früh miteinander verbindet oder verklebt. Demzufolge soll aus Sicherheitsgründen ein Unterschied zwischen der Ilärtungstemperatur in der Preßstufe, in der das Bindemittel die Holzspäne miteinander verbindet und der Temperatur, die im Falle des Trockners angewandt wird, bestehen.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher veranschaulichen.

Beispiele 1 und 2

Zunächst wurde eine Phenol-Formaldehydharzlösung mit einem Feststoffgehalt von ungefähr 5 Gew.-I ausgehend von folgenden Bestandteilen hergestellt:

Flüssiges Phenol-Formaldehydharz (Liquid IB-286 resin, Hersteller Reichhold Chemicals Ltd.) 1000 g

Hexamethylentetramin 50 g

mit Wasser aufgefüllt auf 8000 g.

Ausgehend von diesem Harz wurden zwei Waferboard-Platten hergestellt.

Beispiel 1

4000 g getrocknete Späne (wafers) mit einem Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 6 % wurden ungefähr 15 Sekunden lang in die Harzlösung getaucht und dann durch Umwälzung auf einen Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 10 % getrocknet. Die Harzlösungsaufnahme betrug 5660 g. J ementsprechend wurden Späne mit einem Harzgehalt von etwa 7,1 % erhalten. Ausgehend von den behandelten Spänen wurden dann Platten gepreßt, deren Eigenschaften aus der folgenden Tabelle I ersichtlich sind.

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Beispiel 2

4000 g getrocknete Späne wie in Beispiel 1 wurden über Nacht in Wasser gebracht. Die in Wasser eingeweichten Späne wurden am nächsten Tag ohne jede Trocknung 15 Sekunden lang in die beschriebene Harzlösung eingetaucht. Die Harzlösungsaufnahme betrug 485 g, d.h. es wurden Späne mit einem Harzgehalt von 0,61 % erhalten. Die Späne wurden dann in einem Umwälztrockner auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 8 bis 9 I gebracht, worauf aus den Spänen Platten gepreßt wurden, die die in der
folgenden Tabelle I angegebenen Eigenschaften hatten.

Plattendicke -

Tabelle I

nominal (mm) tatsächlich (mm)

Beispiel 1 Beispiel 2

7,94 11,11 7,94 11,11

7,24 10,31 7,31 10,31

Plattendichte g/cm Harz-Feststoffgehalt

Presse: Verschlußzeit (Sek.) Gesamtzeit (Sek.)

2 +

0,6263 0,6291 0,6869 0,6773 7,1 I 7,1 % 0,61 % 0,61 %

80	80	80	80
240	360	240	360
323	246	229	178
117	120	82,4	76,7
45253	35272	33715	30718
85	86	55	56
keine	keine	keine	keine

Testergebnisse: M.O.R. kg/cm² M.O.R. (gealtert) kg/cm M.O.T. kg/cm²

I.B. (Durchschnitt von 5 Versuchen) %

Oberflächenbrüche

⁺M.0.R. (gealtert): Es wurde ein beschleunigter Alterungstest

angewandt.

Beispiele 5-14

Nach dem beschriebenen Verfahren wurde eine Anzahl weiterer Spanplatten hergestellt. Bei den durchgeführten Versuchen

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wurden verändert; der Wassergehalt der verwendeten Holzspäne, die Konzentration der verwendeten Harzlösungen und die Harzaufnahme durch die Holzspäne.

Das verwendete Harz bestand aus einem flüssigen Phenol-Formaldehydharz (Typ IB-305, Hersteller Reichhold Chemicals Ltd.) das in Form eines wäßrigen Systems mit einem Feststoffgehalt von 40 bis 42 % verwendet wurde. Die Ausgangslösung wurde
dann zur Herstellung von Lösungen der erwünschten Konzentration weiter mit Wasser verdünnt.

Die Ergebnisse der durchgeführten Versuche sind in der folgenden Tabelle II zusammengestellt.

Die M.O.R. - und I.B.-Teste wurden nach den Vorschriften der
"National Standards for waferboard, CSA3-O1-88.2-M78" durchgeführt.

- 25 -

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	3	4	5	Tabelle	6	II	8	9	10	11	12	13	14	fO	294,2
				J		seispiel iNo.								CD
					7								7,24^	154, 1
Holzspäne	70,20	72,00	10,80	96,10		47,10	11,2	10,30	47,40	98,00	46,20	10,70	K)	42867
Feuchtigkeits													O,697ifr
gehalt (%)					48,60								CO	6,82
Bindemittel	5,00	10,00	2,20	5,00		5,00	5,00	5,00	10,00	10,00	10,00	10,00
lösung Fest
stoffgehalt (*)	1,44	1,62	2,97	3,6	5,00	5,20	6,30	6,44	7,11	7,50	9,78	11,70
Bindemittel-
aufnähme (%)					4,01
^Feuchtigkeits-
^jgehalt der ge-	13,90	13,60	8,90	4,6		10,24	10,86	12,22	10,40	9,05	10,84	9,72
ootrockneten
ooMasse (°s)	7,94	7,94	7,94	7,94	12,6	7,94	7,94	7,94	7,94	7,94	7,94	7,94
^Plattendecke
onominal (cm)					7,94
^Plattendecke	7,32	7,26	7,32	7,29		7,29	7,21	7,26	7,24	7,21	7,16
^tatsächlich
(cm)	0,6583	0,6799	0,6621	0,7041	7,18	0,7028	0,7118	0,6813	0,6901	0,6999	0,6994
Plattendichte
g/cm	154,9	285,2	181,7	156,1	0,6659	248,2	262,9	190,5	245,5	251,4	287,5
M.0.R,-(trocken)
kg/cm^z	96,9	145,3	83,9	92,5	248,7	120,1	117,9	139,7	141,7	120,3	144,7
M.O.R.,-(gealtert)	27509	40731	29843	25914		39714	42661	29791	36857	34494	42131
kg/cn/					93,7
M.O.E.-kg/cnT	2,67	4,85	2,53	2,74	37598	5,55	5,97	2,74	6,39	6,25	8,86
Interne Bin-
dung-kg/cm			4,92

Claims

Patentansprüche

1. Holzspanplatte, hergestellt durch Verbinden einer teilchen- ~ förmigen Holzspanmasse mittels eines Bindemittels, wobei die einzelnen, die Holzspanmasse bildenden Späne über den Hauptteil ihrer Oberfläche miteinander verbunden sind, mit einem Bindemittelgehalt von weniger als 15 Gew.-I, bezogen auf das Trockengewicht der teilchenförmigen Holzspanmasse.

2. Holzspanplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine Oberflächenhaut oder Oberflächenschicht aus einem anderen Material aufweist, die mittels des Bindemittels, das zum Verbinden der Teilchen der Holzspanmasse verwendet wurde, mit dieser verbunden ist.

3. Holzspanplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus mehreren verschiedenen Holzspanmassen aufgebaut ist.

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4. Verfahren zur Herstellung einer Holzspanplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem man eine teilchenförmige Holzspanmasse trocknet, mit einem Bindemittel vermischt und daraufhin zu einer Platte verformt, dadurch gekennzeichnet, daß man:

(a) den Wassergehalt der Holzspanmasse auf einen ersten erwünschten Wert einstellt;

(b) einen wesentlichen Anteil oder den Hauptanteil der Oberfläche der Holzspanteilchen der Holzspanmasse durch Inkontaktbringen der Holzspanmasse mit einer Lösung, Suspension oder Dispersion eines Bindemittels in einem Lösungsmittel mit einem Bindemittel beschichtet und dabei weniger als 15 Gew.-I Bindemittel, bezogen auf das Trockengewicht der Holzspanmasse auf die Masse aufträgt;

(c) den Gehalt an Wasser und gegebenenfalls anderem flüchtigen Lösungsmittel des beschichteten Materials auf einen zweiten erwünschten Wert einstellt und daß man

(d) die derart behandelte Masse zu einer orientierten oder unorientierten Matte oder Bahn verformt und diese unter Einwirkung von Wärme und Druck zu einer Holzspanplatte verarbeitet.

5. Weitere Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man von einer Holzspanmasse ausgeht, die erhalten wurde durch Überführung eines groben oder sperrigen Holzausgangsmaterials in eine teilchenförmige Holzspanmasse von primär der gewünschten Teilchengröße und daß man hiervon Teilchen unerwünschter Größe abtrennt.

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6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man nach Durchführung der Verfahrensstufe (b) die Holzspanmasse von überschüssiger Lösung, Suspension oder Dispersion des Bindemittels abtrennt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösungsmittel für das Bindemittel in der Beschichtungsstufe Wasser verwendet.

Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man in der Beschichtungsstufe (b) eine Lösung, Suspension oder Dispersion eines Bindemittels verwendet, die etwa 5 % Bindemittel enthält.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als Bindemittel ein Phenol-Formaldehydharz verwendet.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die beschichtete teilchenförmige Holzspanmasse zu einer zusammengesetzten, ein Laminat bildenden Holzspanplatte verarbeitet, die mindestens eine Oberflächenhaut oder Oberflächenschicht aus einem anderen Material aufweist, die durch das Bindemittel an die teilchenförmige Holzspanmasse gebunden werden kann.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wassergehalt der Holzspanmasse des ersten erwünschten Wertes dem natürlichen Wassergehalt des Holzes entspricht.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wassergehalt der Holzspanmasse des ersten erwünschten Wertes dem Wassergehalt entspricht, den die Holzspäne aufweisen, die durch Verspanen oder Zerkleinern von Holz erhalten werden, das einer nassen Holzsammelstelle entnommen wurde.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite erwünschte Wert des Wassergehaltes, auf den man das Material in der Verfahrensstufe (c) einstellt, bei weniger als 15 % liegt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die teilchenförmige Holzspanmasse aus einer Holzlage (wood flake) besteht und daß man die Holzspäne zu einer "Waferboard-Platte" verarbeitet.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als teilchenförmige Holzspanmasse eine Spanmasse vergleichsweise kleiner Teilchengröße oder aus Sägespänen oder Sägemehl verwendet.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man auf die Holzspanmasse 0,1 bis weniger als 15 Gew.-i Bindemittel, bezogen auf das Trockengewicht der Holzspanmasse, aufbringt.

S0988S/0877