DE4431316C1 - Verfahren zur Verminderung der Formaldehydabgabe von Holzspan- oder Faserplatten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung der Formaldehydabgabe von aminoplastverbundenen Lignoncellulosen wie insbesondere Holz­ span- und Faserplatten, die durch Verleimung von Holzfasern und Holzspänen mit Kondensationsprodukten aus Harnstoff und/oder Melamin und/oder Phenol sowie Formaldehyd, gegebenen­ falls im Gemisch mit einem anderen Aldehyd, hergestellt werden.

Für die Herstellung von Spanplatten für den Möbelbau und das Bauwesen werden Holzspäne oder andere lignocellulosehaltige Partikel mit einem Harnstoff-Formaldehydharz in Mengen von üblicherweise von 8 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das trockene Spangut, beleimt, zu Spanmatten gestreut und unter Hitze und Druck gepreßt. Die noch heißen Spanplatten werden nach dem Pressen in der Regel gestapelt.

An Stelle eines Harnstoff-Formaldehydharzes können andere Binde­ mittel wie alkalisch härtende Phenolformaldehydharze, Polymere auf Basis von Diisocyanaten (PMDI) usw. verwendet werden. Diese Bindemittel haben bislang nur eine vergleichsweise geringe Bedeutung, da sie entweder teuer sind oder andere Nachteile besitzen.

Spanplatten, die Harnstoff-Formaldehydharze oder andere Amino­ harze als Bindemittel enthalten, geben nach der Herstellung über relativ lange Zeiträume hinweg Formaldehyd ab. Die Form­ aldehydabgabe dieses Plattentyps hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie Molverhältnis von Harnstoff zu Formaldehyd in dem verwendeten Harz, Preßzeit, Bindemittelaufwand, Alter der Platten usw. Das abgegebene Formaldehyd kann Werte erreichen, die das Wohlbefinden von Menschen in Räumen, in denen mit Harnstoff- Formaldehydharz gebundene Spanplatten eingebaut sind, stark beeinträchtigen. Für die Bestimmung der Formaldehydabgabe von Holzspanplatten bieten sich mehrere Verfahren an, hierzu gehören das Perforatorverfahren (DIN EN 120), die Gasanalysemethode (DIN 52368) und die WKI-Flaschenmethode (Roffael 1975/ Pr EN 717) Die Emission von Formaldehyd aus Holzspanplatten läßt sich auch mit Hilfe von Prüfräumen, bei denen die Temperatur, die Luft­ wechselzahl und die Raumbeladung fixiert sind, ermitteln. Nach der Gefahrstoffverordnung vom Oktober 1993 bzw. der Chemikalienverbotverordnung dürfen Holzwerkstoffe nicht in den Verkehr gebracht werden, wenn ihre Emission an Formaldehyd in einer definierten Klimakammer mehr als 0,1 ppm beträgt.

Um die nachträgliche Formaldehydabgabe von Spanplatten zu ver­ ringern, ist bereits vorgeschlagen worden, Harnstoff-Formaldehyd­ harze mit niedrigem Gehalt an einkondensiertem Formaldehyd einzusetzen bzw. das Molverhältnis Formaldehyd : Harnstoff herabzusetzen. Die Verwendung dieser Harze verringert zwar die nachträgliche Formaldehydabgabe erheblich, kann sich aber auf die physikalisch-technischen Eigenschaften der hergestellten Holzspanplatten negativ auswirken.

Weiterhin ist bekannt, daß durch Beimengung von Harnstoff und/oder Ammoniak zum Harnstoff-Formaldehydharz die Formaldehyd­ abgabe verringert werden kann, da diese Stoffe den Formaldehyd chemisch abzubinden vermögen. Die Zugabe von derartigen Stoffen zum Harz ist nur begrenzt möglich, da mit zunehmendem Gehalt an derartigen Stoffen die Abbindegeschwindigkeit des Harzes verlangsamt wird und die physikalisch-technologischen Eigen­ schaften bei konstanter Preßzeit verschlechtert werden können.

Auch ist bereits vorgeschlagen worden, den Holzspänen nach dem Beleimen feinteilige Stoffe beizumengen, die mit Formaldehyd chemisch reagieren (DE-OS 16 53 167). Man verwendet solche Stoffe, die mit dem Formaldehyd langsamer reagieren, als es der Kondensationsgeschwindigkeit des Harzes entspricht. Solche Stoffe sind z. B. Melamin, Harnstoff, Polyacrylsäureamid, Guanidin, Hydroxylamin, Ethylendiamin, Phenol, Resorcin, Diphenylmethandiisocyanat (MDI).

Ferner ist vorgeschlagen worden, dem Harnstoff-Formaldehydharz Molekülverbindungen verschiedener Art beizumengen, die die Formaldehydabgabe verringern sollen (Kubitzky, INDUSTRIE-ANZEIGER Nr. 53, Ausgabe Kunststoffe - Ver­ arbeitung und Anwendung, Essen 1972).

Es ist ferner vorgeschlagen worden (DE-0S 2 317 884), bei der Herstellung von Holzspanplatten dem Harnstoff-Formaldehydharz Gerbstoffe oder Gerbstoffderivate beizumengen, um die Formaldehyd­ abgabe der hergestellten Holzwerkstoffe bzw. Spanplatten herab­ zusetzen. In dieser Offenlegungsschrift werden jedoch hierfür keine quantitativen Beispiele genannt. In einem Artikel von Cammeron und Pizzi (ACS-Symposium Series 316, p. 198-200, 1986) wird festgestellt, daß die Zugabe von Tanninen bei der Verleimung von Holzspänen mit Harnstoff-Formaldehydharzen die Formaldehyd­ abgabe nur vorübergehend verringert, so daß tanninhaltige und nicht tanninhaltige Holzspanplatten nach einer kurzen Zeit von etwa einer Woche annähernd die gleiche Formaldehydabgabe auf­ wiesen.

Ferner ist bekannt, daß die nachträgliche Abgabe von Formaldehyd dadurch verringert werden kann, daß man die Holzspanplatten mit einem Anstrichsystem auf Basis wäßriger Kunststoffdispersions­ farbe bestimmter Zusammensetzung allseitig streicht. Dieses formaldehydbindende Anstrichmittel für Holzspanplatten enthält Ammoniak, Milchsäurekasein und Hydrazinhydrat in bestimmter Zusammensetzung (DE-PS 11 88 750).

In der EP-A 0012 169 werden mehrschichtige, vorwiegend amino­ plastgebundene Span- oder Faserplatten beschrieben, die in einem Innenbereich, vorzugsweise in der Mittelschicht, als Bindemittel einen nicht zur Gruppe der Aminoplaste gehörenden Kleber, z. B. Diisocyanat, aufweisen und die dadurch gekennzeich­ net sind, daß für diesen Innenbereich nur solche Bindemittel verwendet werden, deren Aushärtung durch die Anwesenheit von zusätzlichen formaldehydreaktiven Stoffen nicht beeinträchtigt wird, wobei dem Bindemittel diese zusätzlichen Stoffe in Form von Ammoniak, Ammoniumcarbonat, Harnstoffen, Thioharnstoffen, Melamin oder Dicyandiamid beigemischt sind, die mit dem nach dem Pressen der Platte noch vorhandenen oder freiwerdenden Formaldehyd unter Feuchte- und/oder Wärmeeinwirkung direkt, gegebenenfalls auch indirekt über Spaltprodukte, ihn abbindend reagieren.

Aus der EP-PS 0 006 486 ist ein Verfahren zur Verminderung der Formaldehydabgabe von aminoplastgebundenen Span- oder Faserplatten bekannt, bei dem auf die Oberfläche der Platten im heißen Zustand unmittelbar oder in kurzem Zeitabstand nach deren Entnahme aus der Heizpresse Harnstoffe oder andere Ammoniak abspaltende Stoffe in Form einer wäßrigen Lösung aufgebracht werden. Ein im Prinzip ähnliches Verfahren, bei dem auf die bereits auf eine Konditionierungstemperatur abgekühlten Platten eine Ammoniumsalzlösung aufgebracht wird, ist aus der EP-PS 0 027 583 bekannt.

Der vorliegenden Erfindung liegt gegenüber dem zitierten Stand der Kenntnisse die Aufgabe zugrunde, Platten mit extrem niedriger Formaldehydabgabe herzustellen, deren Formaldehyd­ abgabe sich kaum von derjenigen des naturbelassenen Holzes unterscheidet.

Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren gelöst.

Es wurde überraschend gefunden, daß die Formaldehydabgabe dadurch auf ein Minimum reduziert werden kann, daß den Spänen vor oder während oder nach dem Beleimen mit Aminoplastharzen, z. B. mit einem Molverhältnis F : NH₂ von etwa 0,6 : 1 oder 0,5 : 1, kondensiertes Tannin in auf das Gewicht der Holzspäne bezogenen Mengen von ungefähr 0,1% bis maximal 5%, vorzugsweise 1% bis 0,1% beigegeben wird und die Platten nach dem Pressen in an sich bekannter Weise mit formaldehydreaktiven (basischen) Mitteln behandelt werden, z. B. in der aus der EP-PS 0 006 486 oder der EP-PS 0 027 583 bekannten Weise.

Das in der EP-PS 0 006 486 beschriebene Verfahren allein reicht dafür nicht aus, da das erreichte Formaldehydabgabeniveau wesentlich höher ist als das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Auch das gemäß der DE-OS 23 17 884 beschriebene Verfahren eignet sich hierfür nicht, da ohne nachträgliche Besprühung der Platten nach dem Pressen das kondensierte Tannin keine Wirkung auf die Formaldehydabgabe der Platten entfaltet.

An dem folgenden Beispiel wird die Erfindung näher erläutert.

Holzspäne werden vor dem Beleimen mit einem Harnstoff-Formaldehyd­ harz (z. B. 8% Feststoff bezogen auf das Gewicht der Holzspäne) des Formaldehyd-Harnstoff-Molverhältnisses F : U von 1 : 1 mit Tannin in Mengen von ungefähr 0,5 Gew.-% gemischt, bezogen auf das Gewicht der Holzspäne. Man unterscheidet zwischen hydrolysier­ baren Tanninen und kondensierten Tanninen, von denen letztere eine wesentlich höhere Reaktionsfähigkeit gegenüber dem Formaldehyd haben (Holz-Zentralblatt 1994, Nr. 6, S. 90-93) und deshalb bei dem hier beschriebenen Verfahren bevorzugt werden. Das kondensierte Tannin wird vorzugsweise aus Quebrachoholz gewonnen, in an sich bekannter Weise durch Auskochen des Holzes, worauf der gewonnene Extrakt getrocknet und pulverisiert werden kann. Das Tannin kann den Spänen in Pulverform oder auch in flüssiger Form zugegeben werden. Anschließend werden aus den beleimten Holzspänen Span­ matten hergestellt und diese in üblicher Weise zu Spanplatten heiß gepreßt. Nach dem Pressen werden die Platten in noch heißem Zustand in der schon erwähnten, an sich bekannten Weise mit basischen, also formaldehydreaktiven Stoffen behandelt, z. B. mit einer wäßrigen Harnstofflösung besprüht. Die so erzeugten Span­ platten sind in der weiter unten folgenden Tabelle mit "Typ 1" bezeichnet.

Zum Vergleich wurden Spanplatten mit Harnstoff-Formaldehydharz ohne Zugabe von Gerbstoffen hergestellt und anschließend mit formaldehydreaktiven Stoffen in heißem Zustand besprüht (Typ 2). Ferner wurden Spanplatten mit Harnstoff-Formaldehydharzen hergestellt und die Späne wurden vor dem Beleimen mit Harnstoff- Formaldehydharz mit Tanninen in Mengen von 0,5% (Gewichtsanteile bezogen auf das Gewicht der Späne) gemischt. Die Spanplatten wurden jedoch nach der Herstellung nicht besprüht (Typ 3). Weiterhin wurden Spanplatten mit Harnstoff-Formaldehydharz als Bindemittel hergestellt in Mengen von 10% (Gewichtsanteile bezogen auf das Gewicht der Holzspäne). Den Holzspänen wurden weder kondensierte Tannine zugegeben, noch wurden die Spanplatten nach der Herstellung mit formaldehydreaktiven Stoffen nach­ behandelt (Typ 4).

Aus dem tabellierten Angaben wird ersichtlich, daß die Zugabe von Tanninen zu den Spänen vor dem Beleimen mit dem Harnstoff- Formaldehydharz und anschließendem Pressen keine nennenswerte Wirkung auf die Formaldehydabgabe der hergestellten Spanplatten hat, solange die hergestellten Spanplatten nicht nachbehandelt werden (vgl. Typ 3 und 4). Demgegenüber ist zwar die Wirkung der Besprühung auf die Formaldehydabgabe der Spanplatten, die keine Tannine enthalten, deutlich festzustellen (Typ 2). Diese Wirkung ist jedoch weitaus geringer, als wenn die Spanplatten Tannine enthalten (Typ 1). Insofern unterscheidet sich das hier beschriebene Verfahren also grundlegend von allen bekannten Verfahren, da die Wirkung der kondensierten Tannine als formaldehydreduzierendes Mittel erst nach der Besprühung zum Tragen kommt.

Claims (10)

1. Verfahren zur Verminderung der Formaldehydabgabe von aminoplastgebundenen Lignocellulosen, insbesondere Holzspan- oder Faserplatten, dadurch gekennzeichnet, daß den Ligno­ cellulosen vor, während oder nach dem Beleimen mit Aminoplastharzen kondensiertes Tannin beigegeben wird und auf die her­ gestellte Lignocellulose-Platte nach dem Preßvorgang ein formaldehydreaktiver Stoff aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tannin in Pulverform den Lignocellulosen zugegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tannin in flüssiger Form den Lignocellulosen zugegeben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Tannin in Mengen von mindestens 0,1% zuge­ geben wird, bezogen auf das Gewicht der Lignocellulosen.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Tannin in Mengen von höchstens 5% den Ligno­ cellulosen zugegeben wird, bezogen auf das Gewicht der Ligno­ cellulosen.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lignocellulose-Platte mit dem formaldehydreaktiven Stoff besprüht wird.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als formaldehydreaktiver Stoff Harnstoff oder ein anderer ammoniakabspaltender Stoff aufgebracht wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Tannin nur in die Deckschichten von mehrschichtigen Spanplatten eingebracht wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Tannin nur in die Mittelschicht mehr­ schichtiger Spanplatten eingebracht wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Tannin sowohl in die Mittelschicht als auch in die Deckschichten von mehrschichtigen Spanplatten eingebracht wird.