DE69412218T2

DE69412218T2 - Verfahren zur Herstellung von schaumüberzogenen Holzfaserplatten

Info

Publication number: DE69412218T2
Application number: DE69412218T
Authority: DE
Inventors: Oscar Hsien Hsiang Lansdale Pennsylvania 19446 Hsu; Anthony Eugene Vincentown New Jersey 08088 Schiavone
Original assignee: Rohm and Haas Co
Current assignee: Rohm and Haas Co
Priority date: 1993-12-15
Filing date: 1994-12-07
Publication date: 1999-05-06
Anticipated expiration: 2014-12-08
Also published as: AU8029494A; DE69412218D1; BR9405124A; JPH07214518A; EP0658407B1; AU686262B2; EP0658407A3; EP0658407A2; CA2137727A1; US5786072A; US5695823A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Holzfaserplatten, wie Spanplatten, die durch Verfestigen von Fasern oder Schnitzeln unter Hitze und Druck unter Bildung eines integralen Plattenmaterials hergestellt werden.
Eine Holzfaserplatte, wie beispielsweise Hartfaserplatte, wird durch die Wiederverfestigung der zerfaserten Holzschnitzel unter Hitze bis zu 232ºC (450 Grad F) und Druck bis zu etwa 82,64 bar (1200 psi) hergestellt. Die faserförmigen Teilchen werden zunächst zu einer einheitlichen Bahn (Matte) geformt, entweder durch ein Trockenverfahren oder durch ein Naßverfahren, die dann zu einer festen Platte durch Anwendung von Hitze und Druck verfestigt wird. Vor der Wiederverfestigung der zerfaserten Holzschnitzel und vor Anwendung von Hitze und Druck können Zusammensetzungen, die synthetische Massen enthalten, wie polymere Dispersionen, Aminoplastharze und Wachse, eingesetzt werden, um die Oberfläche der Bahn in der Festigkeit, Integrität und verbesserten Wasserbeständigkeit zu erhöhen. Diese Zusammensetzungen werden als "Prepressed sealers (Prepress-sealer = Dichtungsmittel, das zum Vorpressen aufgetragen wird)" bezeichnet.
Die Fertigung von Holzfaserplatten durch ein übliches Verfahren zur Herstellung derartiger Produkte wendet im allgemeinen einen Schritt an, bei dem der Prepress-sealer auf die Bahnoberfläche der Spanplatte vor Anwenden von Wärme und Druck aufgetragen wird. Der Prepress-sealer wird im allgemeinen auf die Faserbahnoberfläche durch Sprühen aufgetragen. Dieses übliche Sprühverfahren zum Übertragen des Prepress-sealers auf die Bahnoberfläche führt zu einem deutlichen Verlust von Prepress-sealer an die Abgassysteme und in Luftzirkulationssysteme.
Ein weiterer Nachteil der Anwendung des Prepress-sealers durch einen Sprühvorgang ist die Tendenz, daß eine ungleichmäßige Verteilung von Prepress-sealer auf der Plattenoberfläche auftritt. Diese ungleichmäßige Auftragung des Prepress-sealers kann Flecken oder Oberflächenverfärbungen beim Endprodukt erzeugen sowie die Herstellungskosten, aufgrund der ineffizienten Übertragung des Prepress-sealers auf die Bahn, erhöhen.
US-A-3 607 341 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von geschäumten beschichteten Textilien, und ähnliche Materialien werden durch (a) Verschäumen einer wässerigen Latexemulsion-Zusammensetzung, enthaltend etwa 1,5 bis etwa 10 Gewichtsteile eines wasserlöslichen Salzes einer gesättigten organischen Säure zur Erhöhung des Volumens des Latex vom etwa 4- bis zum 12-fachen seines ursprünglichen Volumens; (b) Anwenden des so erhaltenen Schaums direkt auf das Textil oder ein ähnliches Substrat; (c) teilweises Trocknen des Schaums des Substrats zu einem Feuchtigkeitsgehalt von weniger als etwa 20 Gewichtsprozent, während der Schaum in seiner geschäumten Form während des Trockenverfahrens ohne Gelbildung oder Härten des Polymers verbleibt; (d) Zerkleinern des teilweise getrockneten und ungehärteten Schaums; und (e) Trocknen und Härten des erhaltenen zerkleinerten Schaums, hergestellt.
US-A-4 517 228 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Faserplatten, die eine Faserplattenbeschichtung mit einer Acrylemulsion, die mit 2,5 bis 58 Gewichtsprozent Feststoffen vorliegt, einem plättchenförmigem Talkum, das mit etwa 25 bis 97 Gewichtsprozent Feststoffe vorliegt und einem Vernetzungsmittel für die Acrylemulsion, die mit etwa 0,3 bis 18 Gewichtsprozent Feststoffen vorliegt, und einem hochschmelzenden Wachs, das mit etwa 0,2 bis 12 Gewichtsprozent Feststoffgehalt vorliegt, verwenden.
US-A-4 376 142 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von grundiertem Faserplattenprodukt durch Herstellen einer geschäumten wässerigen Latexgrundierung mit einem Schäumungsmittel, wobei die geschäumte Beschichtung eine Konsistenz von 500 bis 700 Gramm pro Liter aufweist, Auftragen der Beschichtung mit einer Rate von 220 bis 320 Gramm pro Quadratmeter Faserplatte und Exponieren der beschichteten Faserplatte der Hitze, wodurch der Schaum zusammenfällt und Trocknen der Beschichtung.
Die vorliegende Erfindung strebt die Herstellung einer verbesserten Faserplatte an.
Ein Aspekt der Erfindung liefert ein Verfahren zur Herstellung einer Holzfaserplatte, umfassend das Aufbringen einer in wäßriger Emulsion polymerisierten Latexzusammensetzung, welche ein Polymer aus einem ethylenisch ungesättigten Monomer umfaßt, direkt auf ein hölzernes Bahnsubstrat und Heißpressen des hölzernen Bahnsubstrats, um das Polymer zu härten, dadurch gekennzeichnet, daß:
(a) die in wäßriger Emulsion polymerisierte Latexzusammensetzung ein Benetzungsmittel umfaßt und geschäumt wird, bevor sie auf das hölzerne Bahnsubstrat aufgebracht wird; und
(b) man die geschäumte Zusammensetzung auf dem Bahnsubstrat zusammenfallen läßt, bevor es heißgepreßt wird, um das Polymer zu härten.
Vorzugsweise umfaßt die Latexzusammensetzung ein Schäumungsmittel und wird durch Lufteinschlagen (Air-whipping) verschäumt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Latexpolymer zum 4- bis 12-fachen des ursprünglichen Volumens verschäumt und umfaßt 0,5 bis 10 Gewichtsprozent wasserlösliches organisches Tensid-Schäumungsmittel und 0,2 bis 15 Gewichtsprozent eines kationischen oder nichtionischen Tensid-Benetzungsmittels oder Gemische davon.
Um den Verlust an Produkt kleinzuhalten und die physikalischen Eigenschaften der fertigen Holzfaserplatte maximal zu gestalten, wandelt die vorliegende Erfindung den Sealer durch Verwenden eines Schäumungsmittels und eines Benetzungsmittels vor der Einwirkung von Hitze und Druck auf die Faserbahn zu Schaum um.
Durch Anwenden des Prepress-sealers unter Verwendung der Zusammensetzung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung auf die Oberfläche der Faserbahn vor der Anwendung von Hitze und Druck ist es möglich, ein fertiges Faserplattenprodukt zu erhalten, das ausgezeichnete Oberflächeneigenschaften aufweist; das heißt Abwesenheit von Oberflächenflecken, die durch Holztannin, Zucker oder Wachse hervorgerufen werden. Außerdem zeigt die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung ausgezeichnete Prepress-release-Eigenschaften, die bei der kontinuierlichen Entfernung von Faserplattenprodukt von der Preßplatte nach wiederholter Anwendung von Hitze und Druck unterstützen.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung besteht darin, daß sie unter angewendetem Oberflächendruck und angewendeter Hitze bei der Herstellung der Faserplatte nicht carbonisiert. Außerdem gestatten die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung und das erfindungsgemäße Verfahren eine effizientere und wirtschaftlichere Verwendung des Prepress-sealers, wobei ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Prepress-sealer-Schaums darin besteht, daß er eine effizientere Verwendung der anschließenden Auftragungen von Grundierung gestattet.

Herstellung von Faser-Platten

Das Grundverfahren zur Herstellung der Faserplatte aus entfaserten Holzschnitzeln ist bekannt. Im allgemeinen wird dieses Verfahren in US-A- 3 098 785 und US-A-4 238 438 beschrieben.
Der anschließend hierin verwendete Ausdruck "Holzfaserplatte" schließt verschiedene Hartfaserplatten, Faserplatten, Spanplatten, "Waferboard" und "Strandboard" (Flachpreßplatten) ein. Außerdem sind naß verar beitete Hartfaserplatten, trocken verarbeitete Hartfaserplatten und naß/trokken verarbeitete Hartfaserplatten, mitteldichte Faserplatten und "oriented Strandboards" (OSB-Flachpreßplatten) eingeschlossen.
Das allgemeine Verfahren zur Herstellung der Faserplatte aus entfaserten Holzschnitzeln bezieht die Verwendung von Holzschnitzeln oder Teilchen, die mit Dampf behandelt wurden, Umwandeln zu Fasern, Herstellen einer Bahn und Heißverpressen zur Herstellung einer Hartfaserplatte oder einer Faserplatte ein. Im allgemeinen werden die Holzprodukte in einen Holzkocher gespeist und unter einem Druck bis zu etwa 13,77 bar (200 psi) für weniger als etwa 10 Minuten bei Temperaturen im Bereich von etwas weniger wie etwa 204ºC (400 Grad F) gehalten. Die mit Dampf behandelten Schnitzel werden dann zu Fasern gereinigt, die in eine Verfilzungszone eingeführt werden, in der Wärme-härtbarer Leim und andere Zusätze, wie niedrig schmelzende Wachse, und andere synthetische Zusätze mit den Faserprodukten vermischt werden. Bei sehr üblichen Verfahren werden diese Zusätze mit Fasern vermischt. Die Faserbahn wird dann durch Besprühen hergestellt. Das Problem tritt auf, wenn der Prepress-sealer anschließend auf die Bahnoberfläche aufgetragen wird. Übliche Verfahren verwenden Versprühen, um den Prepress-sealer auf die Oberfläche der Bahn aufzutragen. Versprühen führt jedoch zu einer ineffizienten Übertragung des Sealers auf die Bahnoberfläche. Verlust an Prepress-sealer an die Atmosphäre und die Luftventilation und Abgassysteme können eine Höhe von etwa 40 Prozent erreichen. Dies führt sowohl zu einem wirtschaftlichen Verlust an Produkt sowie zu einem nicht umweltfreundlichen Arbeitsplatz.
Nachdem Leim und andere Zusätze mit den Fasern vermischt sind und die Faserbahn hergestellt ist, wird der Prepress-sealer auf die Oberfläche gesprüht. Die feuchte oder trockene Bahn wird dann in eine Heißpresse transportiert, wo ein oder mehrere Zyklen von Wärme und Druck angewendet werden. Bei einem typischen Arbeitsvorgang wird die Bahn bis zu 10 Sekunden bei 27,5 bar (400 psi), dann für vier (4) Minuten bei 30,9 bar (150 psi) und 232ºC (450º F) gepreßt. Im allgemeinen können ein oder mehrere Hochdruck-Behandlungsschritte mit Drücken bis zu etwa 82,6 bar (1200 psi) und Temperaturen von etwa 93ºC bis 315ºC (200 bis etwa 600 Grad F) verwendet werden.

Polymer-Dispersion

Das Grundverfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Polymerdispersion ist bekannt und wird genauer in US-A-4 517 228 beschrieben.
Das hierin verwendbare Acryl-Emulsionsharz kann durch übliche Emulsions-Verfahren hergestellt werden, die die Emulsionspolymerisation der verschiedenen Acryl- und anderen alpha-beta-ethylenisch ungesättigten Monomere in Gegenwart von freie Radikale erzeugenden Startern und verschiedene Tenside oder Emulgatoren einbeziehen. Diese Verfahren und Produkte sind bekannt und werden hier nicht weiter beschrieben. Um zu gewährleisten, daß die Acrylemulsionen unter Verwendung der nachstehend beschriebenen Vernetzungsmittel Vernetzen eingehen, sollten sie etwa 1,0 bis etwa 30 Gewichtsprozent eines Carboxyl- oder Hydroxyl-funktionellen Monomers enthalten. Beispiele der Säuremonomere schließen Acryl-, Methacryl-, Ethacryl-, Croton- und Itaconsäure sowie die Halbester von Malein- und Fumarsäure ein. Die Hydroxymonomere schließen vorwiegend Hydroxyalkylacrylate und -methacrylate ein. Sie schließen auch weitere Monomere vom Acrylattyp ein, einschließlich Acrylnitril und Methacrylnitril und andere verwandte Materialien. Um die Tg der gemäß vorliegender Erfindung hergestellten Polymere einzustellen, können bis zu etwa 40 Gewichtsprozent eines alpha-beta-ethylenisch ungesättigten aromatischen Monomers, das mit den vorstehend genannten Acrylat- und Methacrylatestern copolymerisierbar ist, verwendet werden. Beispiele derartiger Materialien schließen Styrol und Vinyltoluol ein. Ebenfalls eingeschlossen sind bis zu etwa 60 Gewichtsprozent eines weiteren, gegebenenfalls vorliegenden Monomers, das mit diesen ersten Monomeren copolymerisierbar ist, wie Acrylamid, Methylol(meth)acrylamid und methyloliertes Ureidoethylmethacrylat. Monomere, wie Vinylacetat, Vinylversatat und Butadien sind eine andere Wahl. Die Acrylemulsion, die hierin geeignet ist, sollte eine Viskosität von weniger als 2 000 cPs, vorzugsweise weniger als 1000 cPs, bei einem Feststoffgehalt von etwa 10 bis etwa 60 Gewichtsprozent aufweisen. Die bevorzugten, hierin verwendbaren Emulsionen sind die Emulsionen, die mit anionischem Tensid auf der Basis von beispielsweise Alkylarylsulfonaten, Natriumsulfosuccinat und Ammoniumlaurylsulfonat stabilisiert sind. Ebenfalls bevorzugt sind die verschiedenen auf Polyethylenoxid und Polypropylenoxid basierenden Tenside vom Phenoltyp. Emulsionen, stabilisiert mit nichtionischem Tensid und kationischem Tensid, können jedoch hierin ebenfalls verwendet werden.
Das zweite Element der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen ist ein Vernetzungsmittel vom Melamin-Formaldehyd-Typ für die Acrylemulsion. Das Härtungsmittel sollte wasserlöslich oder in Wasser leicht dispergierbar sein, gegebenenfalls unter Verwendung eines Co-Lösungsmittels und ist vorzugsweise ein Vernetzungsmittel auf Melaminbasis, obwohl Härtungsmittel vom Harnstoff/Formaldehyd-Typ allein oder in Kombination mit dem nachstehend beschriebenen Härtungsmittel vom Melamin-Formaldehyd-Typ ebenfalls verwendet werden können. Grundsätzlich beruhen die Vernetzungsmittel vorzugsweise auf Polyalkoxymethylolmelamin, wobei Hexamethoxymethylolmelamine am meisten bevorzugt sind. Vernetzungsmittel, wie Glycourile und Dimethylol-Dihydroxylethylen-Harnstoff, werden für diesen Zweck ebenfalls als geeignet angesehen.
Eine gegebenenfalls vorliegende Komponente der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ist ein hochschmelzendes Wachs. Im allgemeinen müssen diese Wachse einen Erweichungspunkt im Bereich oberhalb etwa 60ºC (140º F), vorzugsweise 65ºC (150º F) aufweisen. Am meisten bevorzugt unter diesen Wachsen sind Wachse von Carnauba, Polyethylenpolymekan und mikrokristalline Wachse.
Eine weitere, gegebenenfalls vorliegende Komponente der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ist eine plättchenförmige, tafelförmige oder glimmerähnliche Form von Talkum. (Talkum tritt auch in diesen anderen Formen auf: fibrös oder folienartig, nadelförmig oder tremolitisch und knotenförmig oder Steatit.) Im allgemeinen sind Talkummaterialien von zwei Arten: wässerig oder nicht wässerig. Beide können auf Magnesiumsilikat beruhen und können die chemische Formel Mg&sub3;Si&sub4;O&sub1;&sub0;(OH)&sub2; oder 3MgO·4SiO&sub2;·H&sub2;O aufweisen. Obwohl beide Materialien verwendet werden können, sind die hydratisierten Materialien am meisten bevorzugt. In jedem Fall ist es ausschlaggebend, daß die erfindungsgemäßen Talkum-Zusammensetzungen von Blättchenform sind. Im allgemeinen ist es bevorzugt, daß die erfindungsgemäßen Talkum-Zusammensetzungen Längen/Breiten/Verhältnisse (mittlerer Durchmessermittlere Dicke von etwa 10 : 1 bis 30 : 1 vorzugsweise etwa 15 : 1 bis 25 : 1, aufweisen und daß die Durchmesser von etwa 1 bis etwa 4 Mikrometer und Dicken von etwa 0,5 bis etwa 0,05 Mikrometer, vorzugsweise Durchmesser von etwa 2 um und Dicken von etwa 0,1 um, aufweisen.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können gegebenenfalls mit Pigmenten, Füllstoffen, Verstärkungsmitteln, Verdickungsmitteln, Fließsteuerungsmitteln, Trennmitteln und anderen üblichen Beschichtungs- Formulierungsmitteln vermischt werden. Außerdem können die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen bestimmte saure oder basische Materialien enthalten, um den pH-Wert in dem Bereich von etwa 7, vorzugsweise etwa 8 bis 10, einzustellen. Materialien mit geringerem pH-Wert sind weniger stabil und werden bei der Verwendung häufig Gel bilden. Vorzugsweise sollte die Zu sammensetzung hierin unter Anwendung von Pigmentvolumenkonzentrationen im Bereich von etwa 0 (null) bis etwa 60 Prozent angemischt werden.

Schäumungsmittel

Die erfindungsgemäß hergestellte polymerisierte Latexemulsion enthält vorzugsweise ein wasserlösliches Tensid. Ein derartiges wasserlösliches Tensid kann als Schäumungsmittel und Schäumungsstabilisator dienen. Es wurde gefunden, daß, wenn das wasserlösliche Tensid aus einer wesentlichen Menge eines wasserlöslichen Salzes (oder einer Seife) einer aliphatischen Carbonsäure mit 18 Kohlenstoffatomen besteht, oder diese enthält, kann der erzeugte Schaum leicht verarbeitet werden. Besonders bevorzugt sind wasserlösliche Salze einer aliphatischen Säure mit 18 Kohlenstoffatomen oder Gemische von aliphatischen Carbonsäuren mit etwa 16 bis etwa 20 Kohlenstoffatomen, die jedoch eine wesentliche Menge, mindestens etwa 40%, und vorzugsweise über 50 Gewichtsprozent, einer aliphatischen Carbonsäure mit 18 Kohlenstoffatomen enthält.
Beispiele bevorzugter aliphatischer Carbonsäuren schließen Stearinsäure, Talgfettsäuren und Ölsäure ein. Besonders bevorzugt sind Salze oder Seifen von Stearinsäure oder teilweise oder vollständig hydrierten Fettsäuren natürlichen Ursprungs, die eine Hauptmenge an Stearinsäure enthalten, wie hydrierte Talgsäure, hydrierte Tallölfettsäuren, hydrierte Sojabohnenölfettsäuren und hydrierte Tungsäuren. Bevorzugte wasserlösliche Salze oder Seifen der vorstehend genannten Säuren sind die Alkalimetallsalze, gewöhnlich Natrium- oder Kaliumsalz, die Ammoniumsalze und die Aminsalze, wie Alkanolaminsalze, beispielsweise Mono-, Di- und Triethanolaminsalze.
Falls erwünscht, können weitere wasserlösliche Tenside in den polymerisierten Latex eingearbeitet werden. Beispiele derartiger Salze und Seifen von Fettsäuren enthalten 12-24 Kohlenstoffatome, einschließlich Salze von aliphatischen oder Alkylarylsulfonsäuren von Sulfaten, wie Natriumlaurylsulfat und Natriumdodecylbenzylsulfat, sowie nichtionische Tenside, wie Polyethylenoxidkondensate höherer Fettalkohole, höherer aliphatischer Säuren und Alkylphenole. Solche Hilfsschaummittel sollten jedoch nicht in einer Menge verwendet werden, die größer ist als die des Salzes von C&sub1;&sub8;-aliphatischer Carbonsäure.
Vorzugsweise enthält die Emulsions-polymerisierte Latexzusammensetzung etwa 0, 2 bis etwa 10 Gewichtsprozent und vorzugsweise etwa 1,0 bis etwa 5 Gewichtsprozent eines wasserlöslichen Tensids auf der Basis des Trockengewichts des Polymers in der Latexemulsion.
Das Ausgangsmaterial der Emulsions-polymerisierten Latexzusammensetzung kann in einem beliebigen der bekannten üblichen mechanischen oder chemischen Verschäumungsverfahren verschäumt werden. Obwohl es bevorzugt ist, das Schäumen aufgrund der einfachen Vorgehensweise und der Herstellung von sehr feinen, gleichmäßigen Zellstrukturen durch Air-whipping auszuführen, können auch andere Verfahren, wie Freisetzen eines nicht koagulierenden Gases, wie Stickstoff, oder Verursachen von Zersetzung eines Gas-freisetzenden Materials, um mit einem Bestandteil der Zusammensetzung unter Freisetzung eines nicht koagulierbaren Gases als Reaktionsprodukt zu reagieren, oder durch Verwendung einer Vorrichtung, die handelsübliche Schaumköpfe aufweist, verwendet werden. Diese Verschäumungsverfahren können bei Raumtemperatur ausgeführt werden.
Die wichtigste Eigenschaft des Schaums, der in der vorliegenden Erfindung zur Herstellung von Holzfaserplatten verwendet wird, besteht darin, daß der Schaum innerhalb des Zeitraums, wenn der Schaum auf die Oberfläche der Bahn aufgetragen wird, und dem Zeitpunkt, bei dem die Bahn, die den Schaum enthält, in direkten Kontakt mit der Heißpreßplatte kommt, zerfallen muß. Um dieses Zusammenfallen des Schaums zu beschleunigen, kann Lufteinblasen, Erhitzen oder Anwenden von Vakuum am Unteren der Bahn, unmittelbar nachdem der Schaum auf die Oberfläche der Bahn abgelegt wurde, bewirkt werden.
Um Holzfaserplatten herzustellen, wird vorzugsweise das Volumen der das Schäumungsmittel enthaltenden Latexzusammensetzung auf etwa das 4- bis 50-fache, vorzugsweise 10- bis 15-fache, des ursprünglichen Volumens im Verschäumungsschritt erhöht. Die Dichte des Schaumlatex ist für die Volumenerhöhung kennzeichnend. Beispielsweise ist eine Dichte von 0,1 äquivalent einem Gramm Trockenfeststoff, der das Volumen um das 10-fache erhöht.
Der erhaltene, geschäumte, polymere Latex kann dann direkt auf die Bahnoberfläche durch ein beliebiges Verfahren, das in üblichen Verfahren Verwendung findet, durch bekannte Vorrichtungen oder Ausrüstungen aufgetragen werden. Die Technik der Auftragung des Schaums ist in keiner Weise für die Ausführung der Erfindung ausschlaggebend. Aufgetragen auf die Bahn oder das Substrat, kann der Polymerlatexschaum zu einer beliebig gewünschten Dicke geebnet werden, die der letztlichen Dicke in Anbetracht wirtschaftlicher Erwägungen, der verwendeten Anlage und der gewünschten Endergebnisse genügt. Nivellieren der Schaumbeschichtung kann unter Verwendung einer Rakel, einer Walze oder eines Fallstrombeschichters bewirkt werden.

Das Benetzungsmittel

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Latexzusammensetzung ist es erforderlich, Tenside als Benetzungsmittel zu verwenden. Benetzungsmittel werden traditionell in drei Kategorien unterteilt: anionische, kationische und nichtionische Tenside.
Der Zweck des Benetzungsmittels ist die Erhöhung der Oberflächenbenetzung; nämlich Oberflächen, die nicht vollständig frei von Fett, Wachs und Schmutz sind, befeuchten zu helfen, den Prepress-sealer gleichmäßig auf der Faser zu verteilen und den Schaum auf der Faserbahn innerhalb einer sehr kurzen Zeit zusammenfallen zu lassen, bevor der Schaum mit der heißen Preßplatte in Kontakt kommt. Der Zeitraum zum Zusammenfallen des Schaums ist im allgemeinen von etwa 30 Sekunden bis etwa zwei (2) Minuten zwischen dem Zeitraum, da der Schaum auf die Bahnoberfläche aufgetragen wird und die Bahn mit Wärme und Druck in Kontakt kommt.
Im allgemeinen sind die kationischen Tenside der Oberflächenaktive Teil des Moleküls, der eine scheinbar positive Ladung trägt. Beispiele für kationische Benetzungsmittel, die in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus C&sub1;&sub2;- bis C&sub1;&sub8;-primären, sekundären und tertiären Aminen und Salzen davon, Diaminen, Polyaminen und deren Salzen, quaternären Ammoniumsalzen, Polyoxyethylenataminen, quaternisierten Polyoxyethylenataminen und Aminoxiden.
Im allgemeinen sind die anionischen Tenside der Oberflächenaktive Teil des Moleküls, der eine scheinbar negative Ladung trägt. Beispiele für anionische Benetzungsmittel, die in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Alkylarylsulfonaten, Dinatriummonoestersulfosuccinaten, Dinatriumisodecylsulfosuccinaten, Dinatriumethoxylierter Alkohol-Halbester von Bernsteinsäure, Dinatriumethoxylierter Nonylphenol-Halbester von Sulfosuccinaten, Dinatriumalkylamidoethanolsulfosuccinaten, Dinatriumalkylamidopolyethoxysulfosuccinaten, Dinatriumalkylamidoethanolsulfosuccinaten, Tetranatrium-N-(1,2-dicarboxyethyl)-N-octadecylsulfosuccinaten, Dinatrium-N-octadecylsulfosuccinamat, Natriumbistridecylsulfosuccinaten, Natriumdioctylsulfosuccinaten, Natriumdihexylsulfosuccinaten, Natriumdioctylsulfosuccinaten, Natriumdiocyclohexylsulfosuccinaten, Natriumdiamylsulfosuccinaten, Natriumdiamylsulfosuccinaten und Natriumdiisobutylsulfosuccinaten.
Im allgemeinen sind die nichtionischen Tenside das Oberflächenaktive Molekül, das keine scheinbare ionische Ladung trägt. Beispiele von nichtionischen Benetzungsmitteln, die in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyoxy-ethylenierten Alkylphenolen, Alkylphenolethoxylaten, Polyoxy-ethyleniertem geradkettigem Alkohol, Aminpolyglycolkondensat, modifizierten Polyethoxyaddukten, Polyoxy-ethylenierten Mercaptanen, langkettigen Carbonsäureestern, modifizierten endständigen Alkylarylethern und Alkylpolyetheralkoholen.
Die Emulsions-polymerisierte Latexzusammensetzung enthält vorzugsweise etwa 0,2 Gewichtsprozent bis etwa 15 Gewichtsprozent anionische und/oder kationische und/oder nichtionische Tenside oder Gemische davon. Bevorzugter sind die Mengen von anionischen, kationischen und nichtionischen Tensiden von etwa 0,5 Gewichtsprozent bis etwa 5 Gewichtsprozent, bezogen auf die Latexfeststoffe insgesamt.

Entschäumungs-Technologie

Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es, wie vorstehend erwähnt, von Bedeutung, daß das geschäumte Latexpolymer in einem geeigneten Zeitraum zusammenfällt. Außerdem ist es ebenfalls von Bedeutung, geeignete Verschäumungs- und Benetzungsmittel bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung auszuwählen. Mechanische Mittel, wie beispielsweise Wärme, Vakuum, Lufteinleiten oder Ultraschall, bieten eine zusätzliche Alternative, den Schaum zusammenfallen zu lassen.
Die Erfindung wird nun mit Hinweis auf die nachstehenden Beispiele beschrieben:

BEISPIELE

Beispiele 1-5

- Durchsichtige Acrylemulsionsschäume wurden in Beispiel 1-5 hinsichtlich leichter Schaumbildung, Schaumdichte, Porengröße und Zeitraum für den Zusammenfall des Schaums bewertet. Die geeignete Zusammensetzung in diesen Beispielen wird in nachstehender Tabelle angegeben.
Rhoplex E-2893 ist ein Acryllatex auf Wasserbasis, hergestellt von Rohm und Haas Co.;
Sipon L-22 ist eine wässerige Lösung von Ammoniumlaurylsulfat in 28% Feststoff, hergestellt von Rhone-Poulenc Co.;
Triton GR-5M ist ein anionisches Tensid, hergestellt von Union Carbide Co.. Eigenschaften der Schäume sind wie nachstehend gezeigt:
Beispiel 1 zeigt, daß ohne ein Schäumungsmittel und ein Benetzungsmittel die Schaumform nicht gleichmäßig ist und die Schaumqualität nicht stabil ist.

Beispiele 6-10

Pigmentierte Prepress-sealer-Schäume in Beispielen 6-10 wurden hinsichtlich ihrer leichten Schaumbildung, Schaumdichte, Porengröße, Zeit für das Zusammenfallen des Schaums und Press-release-Eigenschaften, nachdem die beschichteten Platten heißgepreßt wurden, bewertet.
Die in diesen Beispielen verwendeten Zusammensetzungen sind in nachstehender Tabelle angegeben.
610-D5-111, nämlich eine In-press-Beschichtung, hergestellt von Akzo Coatings Co.;
Sipon L-22 ist eine wässerige Lösung von Ammoniumlaurylsulfat in 28% Feststoff, hergestellt von Rhone-Poulenc Co.;
Triton GR-5M ist ein anionisches Tensid, hergestellt von Union Carbide. Eigenschaften der Schäume und Leistung der Schaumbeschichteten Platten
Trennung von der Presse: 10: automatisches Abtrennen von der Heißpreßplatte
9: zeitweiliges Anhaften, automatisches Trennen
8: muß zum Trennen von der Heißpresse abgestochen werden
0: kann nicht getrennt werden
Beispiele 6 und 7 zeigen, daß mit einem Schäumungsmittel und unzureichend Netzmittel die Trenneigenschaften von der Presse unzureichend waren. Beispiele 8 und 10 liefern zufriedenstellende Ablösung von der Presse.

Beispiele 1l-13

Schäume in Beispielen 11-13 wurden in derselben Weise wie in Beispiel 10 hergestellt, mit der Abweichung der Änderung des Schäumungsmittels.
Stanfax 320 ist ein Ammoniumstearat, hergestellt von Adhesive & Chemical Co.;
Triton W-30 und Triton GR-5M sind Natriumalkylarylethersulfat und Dioctylnatriumsulfosuccinat, hergestellt von Union Carbide;
Monamid-150 ADD ist ein Fettsäurealkanolamid, hergestellt von Mona Industries, Inc.

Beispiele 14-16

Schäume wurden in derselben Weise wie in Beispiel 9 hergestellt, mit der Abweichung der Änderung des Benetzungsmittels.
Triton X-405 ist ein Octylphenoxypolyethoxyethanol, hergestellt von Union Carbide;
Triton GR-5M ist Dioctylnatriumsulfosuccinat, hergestellt von Union Carbide;
FC-135 ist Fluoralkyl-quaternäres Ammoniumjodid, hergestellt von 3M Co..

Beispiele 17-20

Schäume in Beispielen 17-20 wurden in derselben Weise wie in Beispiel 15 mit unterschiedlichen Mengen an Beschichtung auf den Platten hergestellt.
Decken: 10: perfekte Deckung, 0 (null): keine Deckung
Wasserpermeation: Gramm pro square inch pro 24 Stunden durch den Film tretendes Wasser und verbleibt in der Platte.
Anhaften Klebeband: Prozent an Fasern, die herausgezogen werden unter Verwendung eines Klebebands Nr. 250 von 3M bei 90 Grad Winkel zur Oberfläche, abruptes Abziehen. 0 (null) Prozent Abziehen ist eine perfekte Anhaftung, 100 Prozent Abziehen weist Totalausfall aus.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer Holzfaserplatte, umfassend das Aufbringen einer in wäßriger Emulsion polymerisierten Latexzusammensetzung, welche ein Polymer aus einem ethylenisch ungesättigten Monomer umfaßt, direkt auf ein hölzernes Bahnsubstrat und Heißpressen des hölzernen Bahnsubstrats, um das Polymer zu härten, dadurch gekennzeichnet, daß:

(a) die in wäßriger Emulsion polymerisierte Latexzusammensetzung ein Benetzungsmittel umfaßt und geschäumt wird, bevor sie auf das hölzerne Bahnsubstrat aufgebracht wird; und

(b) man die geschäumte Zusammensetzung auf dem Bahnsubstrat zusammenfallen läßt, bevor es heißgepreßt wird, um das Polymer zu härten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Latex ein acrylischer Polymerlatex ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Polymerlatex auf das 4 bis 50-fache des ursprünglichen Volumens geschäumt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei der acrylische Polymerlatex 0,2 bis 10 Gew.-% eines wasserlöslichen, grenzflächenaktiven Treibmittels, bezogen auf die Gesamtfeststoffe der Formulierung, enthält.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 2, 3 oder 4, wobei der acrylische Polymerlatex ein wasserlösliches, organisches, grenzflächenaktives Treibmittel enthält, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Alkalimetall-, Ammonium- und Aminsalzen von höheren Fettsäuren und Gemischen davon.

6. Verfahren nach einen der Ansprüche 2 bis 5, wobei der acrylische Polymermerlatex 1,0 bis 5 Gew.-% des wasserlöslichen, organischen, grenzflächenaktiven Treibmittels, bezogen auf die Gesamtfeststoffmenge der Formulierung, enthält und wobei das wasserlösliche, organische, grenzflächenaktive Treibmittel vorzugsweise Ammoniumlaurylsulfat ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei der acrylische Polymerlatex ein kationisches, anionisches und nicht-ionisches, grenzflächenaktives Benetzungsmittel oder Gemische davon enthält, und wobei das kationische grenzflächenaktive Benetzungsmittel vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus C&sub1;&sub2; bis C&sub1;&sub8;-primären, sekundären und tertiären Aminen und Salzen davon, Diaminen, Polyaminen und deren Salzen, quaternären Ammoniumsalzen, Polyoxyethylenataminen, quaternisierten Polyoxyethylenataminen und -aminoxiden, das anionische, grenzflächenaktive Benetzungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Alkylarylsulfonaten, Dinatriummonoestersulfosuccinaten, Dinatriumisodecylsulfosuccinaten, dinatriumethoxylierten Alkoholhalbester der Sulfobernsteinsäure, dinatriumethoxylierten Nonylphenolhalbester von Sulfosuccinaten, Dinatriumalkylamidoethanolsulfosuccinaten, Dinatriumalkylamidopolyethoxysulfosuccinaten, Dinatriumalkylamidoethanolsulfosuccinaten, Tetranatrium-N-(1,2-dicarboxyethyl)-N-octadecylsulfosuccinaten, Dinatrium- N-octadecylsulfosuccinaten, Natriumbistridecylsulfosuccinaten, Natriumdioctylsulfosuccinaten, Natriumdihexylsulfosuccinaten, Natriumdioctylsulfosuccinaten, Natriumdicyclohexylsulfosuccinaten, Natriumdiamylsulfosuccinaten,NatriumdiamylsulfosuccinatenundNatriumdiisobutylsulfosuccinaten, und das nicht-ionische, grenzflächenaktive Benetzungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus polyoxyethylenierten Alkylphenolen, Alkylphenolethoxylaten, polyoxyethyleniertem geradkettigen Alkohol, Aminpolyglykolkondensat, modifizierten Polyethoxyaddukten, polyoxyethylenierten Mercaptanen, langkettigen Carbonsäureestern, modifizierten terminierten Alkylarylether und Alkylpolyetheralkoholen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der acrylische Polymerlatex 0,2 bis 15 Gew.-% des anionischen, kationischen oder nicht ionischen grenzflächenaktiven Benetzungsmittels, bezogen auf die Gesamtfeststoffmenge der Formulierung, enthält.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substrat ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einer Hartfaserplatte, einer Faserplatte, einer Spanplatte, einem "Waferboard" und "Strandboard", einer naßverarbeiteten Hartfaserplatte, einer trockenverarbeiteten Hartfaserplatte, einer naß/trockenverarbeiteten Hartfaserplatte, einer Faserplatte mittlerer Dichte und einem orientierten "Strandboard".