DE69916649T2

DE69916649T2 - Phenol/Formaldehyd-Bindungsharze aus erneuerbaren Quellen

Info

Publication number: DE69916649T2
Application number: DE69916649T
Authority: DE
Inventors: Efthalia Vergopoulou-Markessini; Sophia Tsiantzi
Original assignee: Chimar Hellas Sa Kalamaria; BRITE HELLAS AE
Current assignee: CHIMAR HELLAS S.A., KALAMARIA, THESSALONIKI, GR
Priority date: 1998-10-19
Filing date: 1999-10-15
Publication date: 2005-07-07
Anticipated expiration: 2019-10-16
Also published as: CA2347550C; EP1131364B1; NO20011916D0; AU6115699A; EP1131364A1; KR20010080211A; BR9914623B1; CN1324371A; BR9914623A; CA2347550A1; NO20011916L; TR200101112T2; WO2000023490A1; AU774724B2; ID29044A; NZ510964A; ATE264878T1; JP2002527587A; US6579963B1; DE69916649D1

Description

Diese Erfindung betrifft Bindeharze und insbesondere die Verwendung von erneuerbaren Ressourcen bei oder als Ersatzstoffe(n) für Harze, die auf Formaldehyd basieren.
Die Holzproduktindustrie ist bei der Herstellung der notwendigen Bindemittel noch nahezu vollständig von Chemikalien abhängig, welche sich von Erdöl und Naturgas ableiten. Die Anwendung von Bindemitteln ermöglicht die Verwendung von kleineren Bäumen, Holzschnitzeln, Fasern und Mahlrückständen zur Herstellung von verschiedenen Produkten, welche die Bedürfnisse des Verbrauchers befriedigen. Da die Qualität des geernteten Nutzholzes aufgrund der schrumpfenden Landmasse des kommerziellen Waldes abnimmt, wird die Zukunft der Holzverwendung sogar eine höhere Abhängigkeit von Bindemitteln erfordern, um die eingeschränkten Nutzholzressourcen in benötigte Produkte umzuwandeln. Im Hinblick auf die Umweltbelastungen, welche durch fossile Brennstoffe und Chemikalien verursacht werden, und ihr von Natur aus anfälliger und eingeschränkter Vorrat haben sich die Anstrengungen zur Identifizierung von anderen verfügbaren Ressourcen für Binderohmaterialien in den letzten Jahrzehnten erhöht. Erneuerbare Ressourcen sind die vielversprechensten auf diesem Gebiet und viel Forschung und Entwicklung wurde diesem Bereich gewidmet.
Harze, die auf Formaldehyd basieren, (Harnstoff-Formaldehyd (UF, engl. „urea-formaldehyde"), Phenol-Formaldehyd (PF), Melamin-Formaldehyd (MF), Melamin-Harnstoff-Formaldehyd (MUF), Resorcinol-Formaldehyd (RF), Tannin-Formaldehyd (TF) und Gemische davon) werden am gewöhnlichsten bei der Herstellung von Holzverbundpaneelen angewendet. Die Komponenten dieser Harze leiten sich hauptsächlich von Öl und/oder Naturgas ab. Es ist das Ziel der vorliegenden Anwendung wirksame Harzersatzstoffe bereit zu stellen, die sich von natürlichen Produkten, wie erneuerbarer Waldbiomasse und Landwirtschaftsrückständen, ableiten.
Zahlreiche Untersuchungen wurden auf die Rolle der Produkte von natürlichem Ursprung bei der Bereitstellung von alternativen Rohsubstraten für Holzklebstoffe ausgerichtet. Chen, C.M., „Gluability of Copolymer Resins Having Higher Replacement of Phenol by Southern Pine Foliage Extracts for Flakeboards and Composite Panels", Holzforschung, 1993, 47 (1), 72 – 75, "State of the Art Report: Adhesives from Renewable Resources", Holzforschung und Holzverwertung, 1996, 4, 58 – 60, "A Hulluva Switch: Inventor Finds Value in Peanut Hulls", The University of Georgia, Research Reporter, 12 – 13, berichteten, dass Extrakte von Erdnussschalen, Pekannussmark oder Kiefernrinde und -laub für ein Ersetzen von bis zu 80 % des Phenols, welches für Phenol/Formaldehyd-Harze verwendet wird, verwendet werden kann. Das Extraktionsverfahren bezog mehrere Stufen ein und war zeitaufwändig.
Es wurden auch Anstrengungen unternommen, um das Öl zu verwenden, welches durch Pyrolyse von Biomasse erhalten wurde, oder seine Phenolfraktion, um Phenol bei der Herstellung von Phenol/Formaldehyd-Harzen zu ersetzen, Gallivan, R.M., Matschei, P.K., „Fractionation of Oil obtained by Pyrolysis of Lignocellulosic Materials to recover a Phenolic Fraction for use in making Phenol-Formaldehyde Resins", US Pat. Nr. 4, 209, 647, 1980; Diebold, J., Power, A., „Engineering Aspects of the Vortex Pyrolysis Reactor to Produce Primary Pyrolysis Oil Vapors for Use in Resins and Adhesives", Research in Thermochemical Biomass Conversion, Bridgwater, A.V., Kuester, J.L., Elsevier Applied Science, London, 1988, 609 – 628; Chum, H.L., Diebold, J.P., Scahill, J.W., Johnson, D.K., Black, S., Schroeder, H.A., Kreibich, R.E., „Biomass Pyrolysis Oil Feedstocks for Phenolic Adhesives", Adhesives from Renewable Resources, R. Hemingway und A. Conner, Herausg., ACS Symp. Reihe, Nr. 385, 1989, 135 – 151; Chum, H.L., Black, S.K., "Process for Fractionating Fast-Pyrolysis Oils, and Products derived therefrom", US Pat. Nr. 4,942,269, 1990; Chum, H.L., et al., "Inexpensive Phenol Replacements from Biomass", Energy from Biomass and Wastes XV, Hrsg. Klass, D.L., 1991, 531 bis 540. Es wurde von Ersatzlevels von bis zu 75 % berichtet, jedoch die niedrige Menge von in dem Öl vorhandenen Phenolverbindungen macht einen Fraktionierungsschritt notwendig, der die Produktendkosten erhöht.
Die von dem Papierverarbeitungsverfahren erhaltene Ablauge, die hauptsächlich die Abbauprodukte von Lignin enthält, war der Gegenstand einer großen Anzahl von Untersuchungen, welche sich auf ihre Anwendbarkeit auf Klebstoffsysteme, die auf Formaldehyd basieren (hauptsächlich PF-Klebstoffe), bezogen, Forss, K.J., Fuhrmann, A., „Finnish Plywood, Particleboard, And Fibreboard Made With a Lignin-Base Adhesive", Forest Prod. J., 1979, 29 (7), 36 – 43; Doering, G.A., Harbor, G., "Lignin Modified Phenol-Formaldehyde Resins", U.S. Pat. Nr. 5,202,403; Chen, C.M., „Gluability of Kraft Lignin Copolymer Resins on Bonding Southern Pine Plywood", Holzforschung, 1995, 49 (2), 153 – 157; Senyo, W.C., Creamer, A.W., Wu, C.F., Lora, J.H., „The Use of Organosolv Lignin to Reduce Press Vent Formaldehyde Emissions in the Manufacture of Wood Composites", Forest Prod. J., 1996, 46 (6), 73 – 77. Verschiedene Ersatzszenarien wurden getestet, dennoch konnte die niedrige Reaktivität dieser Lauge ihre Verwendung ohne einen Einschluss von zusätzlichen Modifizierungsschritten nicht rechtfertigen.
Bei der Verwendung dieser Materialien wurden einzelne Produkte verwendet und es wurden Versuche unternommen durch Modifizierung des Materials die Leistung zu verbessern, normalerweise durch den Versuch den Phenolgehalt zu erhöhen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Phenol/Aldehyd-Harzsystem bereitgestellt, in welchem ein signifikanter Anteil der in einem solchen Harz konventionell eingesetzten Phenolkomponente durch ein aus zumindest zwei natürlichen verschiedenen Phenolmaterialien bestehendes Gemisch ersetzt wird.
Die Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Bildung von Verbundmaterialien bereit, in welchem ein Anteil der Phenol/Aldehyd-Harzkomponente durch ein Phenol/Aldehyd-Harzsystem der Erfindung ersetzt wird.
Ein Vorteil der Erfindung ist, dass sie eine Erniedrigung der Harztoxizität durch eine Verwendung der natürlichen Ersatzstoffe, welche nun statt der von toxischem Erdöl abgeleiteten Phenolprodukte spezifiziert sind, ermöglicht. Folglich stellt das Phenol/Aldehyd-Harzsystem der Erfindung einen Vorteil bereit, der darin besteht, dass es einen Ersatz von konventionellen Phenolmaterialien ermöglicht, obwohl die Eigenschaften des Harzsystems jenen, welche durch normale Phenolmaterialien erreicht werden, nicht überlegen sind.
Die Phenol/Aldehyd-Harzsysteme, die gemäß dieser Erfindung modifiziert werden können, sind jene, welche bei der Herstellung von Bindemitteln und Klebstoffen konventionell sind. Der Ausdruck „Bindemittel" wird allgemein verwendet, um Klebstoffmaterialien einzuschließen.
Das gewöhnlichste dieser Harze ist natürlich Phenol/Formaldehyd, aber Phenol kann durch andere Materialien innerhalb des allgemeinen Ausdrucks Phenol ersetzt werden, zum Beispiel mit Cresol oder Resorcinol, bis zu dem Ausmaß, der auf dem Fachgebiet von Phenol/Aldehyd-Harz konventionell ist und Formaldehyd kann durch bestimmte andere Aldehyde ersetzt werden, obwohl dies auf dem Fachgebiet nicht so gewöhnlich ist. Der Fachmann bei der Verwendung von Phenol/Aldehyd-Harzen wird die verfügbaren Alternativen und Kombinationen sehr gut kennen. Die Wahl der Phenole und Aldehyde wird normalerweise mit den Typen der für das Binden der Verbundprodukte verwendeten Harze in Beziehung stehen, aber die Erfindung ist auch auf Phenol/Aldehyd-Harze anwendbar, welche bei anderen Bindungs- und Klebstofffunktionen verwendet werden.
Jedes der natürlichen Phenolmaterialien, welches für ein teilweises Ersetzen der Phenolkomponente des konventionellen Phenol/Aldehyd-Harzes verwendet wird, wird sich von einer natürlichen Quelle ableiten. Der Unterschied zwischen diesen Materialien kann aus der Natur der Quelle oder aus einer Variation bei der Behandlung der selben natürlichen Quelle erwachsen, so dass Materialien mit verschiedenen Eigenschaften, zum Beispiel die Natur der Phenolverbindungen oder ihr Verhältnis, bereitgestellt werden. Jedes der Materialien wird jedoch einen signifikanten Gehalt an Phenolkomponenten aufweisen. Der Phenolgehalt kann freie Phenole oder Phenolgruppierungen in Molekülen, welche einen Teil des Materials bilden, umfassen. Phenolgehalt bedeutet die Gegenwart von einer oder mehreren Komponenten (z.B. Polymerkomponenten) von Phenolstrukturen in der Molekülstruktur, d.h. Hydroxysubstituierte aromatische Gruppierungen oder Molekülgruppierungen, welche die charakteristischen Eigenschaften von Phenolen zeigen. Phenol kann vorhanden sein, aber normalerweise ist die Komponente eine Verbindung mit einer Phenolgruppierung. Da sich die natürlichen Materialien, welche bei der Bildung der Kombinationen der Erfindung verwendet werden, oft von Lignin ableiten, werden ein natürliches Polymer, welches Phenolgruppen in der Struktur enthält, Extrakte oder Modifizierungen solcher Materialien Phenolgehalt enthalten. Das Material kann ein natürliches Material sein, das sich von einer Pflanze ableitet, oder ein Nebenprodukt der Verarbeitung eines natürlichen Materials. Der Phenolgehalt kann der normale Gehalt oder ein erhöhter Gehalt sein. Eine Erhöhung des Phenolgehalts kann über verschiedene Behandlungen, zum Beispiel Extraktion oder Pyrolyse, von natürlichen Materialien, insbesondere Ligninen, erreicht werden.
So kann jede Komponente des Systems ein durch Pyrolyse der Biomasse hergestelltes Öl sein oder eine Ablauge, die von einem Papierherstellungsverfahren erhalten wird oder von einem anderen Herstellungsverfahren, das auf natürliche Materialien angewendet wird, welche Phenolenthaltende Komponenten enthalten. So können Extraktionsprodukte von Waldbiomasse oder Landwirtschaftsrückständen, einschließlich Reste von tropischen Spezies, verwendet werden.
Obwohl die Erfindung auf zumindest zwei verschiedene natürliche Phenolmaterialien ausgerichtet ist, könnten mehr als zwei Materialien vorhanden sein, wobei jedes Material ein Gemisch von zwei oder mehr Materialien umfassen könnte. Eine sehr geeignete Komponente wäre ein natürliches Produkt, das einen signifikanten und großen Anteil an Phenolmaterial enthält, zum Beispiel bestimmte Nussschalenöle, insbesondere die aus Cashewnussschalen Flüssigkeit. Eine Anzahl von natürlichen Produktmaterialien und Nebenprodukten ist bekannt, die signifikante Gehalte von Phenolkomponenten enthalten. Wie vorstehend erwähnt, können diese zum Beispiel Lignine sein.
Es ist überraschend, festzustellen, dass durch ein Kombinieren von zumindest zwei verschiedenen natürlichen Materialien, welche einen Anteil von Phenolkomponenten enthalten, die resultierende Kombination eine synergistische Wirkung zeigt und Ersatzlevel von bis zu 80 % der Phenolkomponente eines Standardharzes, das auf Formaldehyd basiert, ermöglicht werden. Von einem anderen Standpunkt aus beruht die Erfindung deshalb auf der Kombination von zumindest zwei verschiedenen natürlichen Materialien, wobei beide Materialien Phenolverbindungen als einen Ersatzstoff für die Phenolkomponente eines Phenol/Aldehyd-Harzes enthalten. Es ist überraschend, festzustellen, dass die einfache Kombination von Phenolmaterialien eine Verbesserung ergab, die größer war, als durch die bloße Zunahme des Gehalts an Phenolkomponenten erwartet worden wäre. Es ist überraschend, festzustellen, dass eine Kombination von natürlichen Phenolmaterialien eine Verbesserung ergibt, die größer ist, als durch die Veränderung, insbesondere jedwede Erhöhung beim Gehalt der Phenolkomponente, erwartet worden wäre.
Die verschiedenen Phenolkomponenten können einfach gemischt werden, wenn es gewünscht ist, sie zu verwenden, oder sie können Bedingungen ausgesetzt werden, die Wechselwirkungen zwischen den Komponenten verursachen.
Die Ersatzzusammensetzung kann bei der Synthese der Harze zum Binden des Verbundendmaterials verwendet werden oder kann bei der aktuellen Herstellung von Verbundpaneelprodukten verwendet werden. Obwohl die Erfindung in erster Linie die Bildung von Verbundmaterialien unter Verwendung von Bindemitteln, welche mit solchen Kombinationen hergestellt werden, betrifft, wurden für andere Binde- oder Klebstoffsysteme, die Harze verwenden, welche auf Formaldehyd basieren, insbesondere Phenol/Formaldehyd-Harze, Verbesserungen gefunden.
Die Zusammensetzungen der Erfindung können in Kombination mit anderen natürlichen Materialien, wie Tannin, verwendet werden, um ein vollständig natürliches Harzprodukt zu erhalten.
Die Menge der verwendeten Phenolgehaltmaterialien kann über Zugeben von steigenden Mengen von einem Phenolmaterial zu einem verschiedenen Material bestimmt werden, bis zu dem Punkt, bei dem eine bestimmte Verbesserung bei den Bindungseigenschaften oder dem Klebevermögen festgestellt wird, insbesondere bei einem gehärteten Verbundendmaterial. Ein Erhöhen des Gehalts von einem Phenolmaterial über einen bestimmten Anteil ist nicht vorteilhaft, da das erhaltene Binden oder Klebevermögen nicht wesentlich vorteilhaft gegenüber der Verwendung von normalen Phenolmaterialien, welche bei solchen Harzen verwendet werden, sein wird. Mit anderen Worten, die Menge von jedem zugegebenem Phenolmaterial wird durch den Anstieg bei der synergistischen Wirkung, verglichen mit einer einfachen Zugabe von einem Phenolmaterial zu Harzen, bestimmt. Die zugegebenen Mengen können deshalb in einfacher Weise durch einen Fachmann bestimmt werden. So kann ein Zugeben von einem Material ein Ersetzen von Phenol bis zu einem bestimmten Prozentsatz des Gewichts ermöglichen und darüber hinaus wird eine Verschlechterung der Eigenschaften der Verbundprodukte beobachtet wird. Es ist überraschend, festzustellen, dass die Kombination von mehreren natürlichen Derivaten mit Phenolcharakter ein Ersetzen von Phenol von bis zu 80 % ohne eine Beeinträchtigung der Verbundeigenschaften ermöglicht.
Die Formaldehyd- und/oder natürlichen Harze der vorliegenden Erfindung können bei der Herstellung von Verbundpaneelprodukten, wie Spanplatte, Faserplatte [Faserplatte mittlerer Dichte (MDF, engl. „medium density fibreboard"), Faserplatte hoher Dichte (HDF, engl. „high density fibreboard")], orientiert strukturierte Spanplatte (OSB, engl. „oriented strand board") und Sperrholz, angewendet werden.
Es ist auch die Aufgabe der Erfindung, Kombinationen der offenbarten Ersatzstoffe mit Formaldehyd- und/oder natürlichen Harzen, wie Tanninharzen, und anderen Bindemitteln, wie Diphenylmethandiisocyanat-Polymer (PMDI, engl. „polymeric diphenyl-methane diisocyanate") zu verwenden.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung, ohne ihren Bereich oder ihre Anwendung einzuschränken.
Die Vergleichsbeispiele 1 bis 3 veranschaulichen die Zugabe eines einzelnen natürlichen Phenolmaterials. Beispiel 1 veranschaulicht weiterhin die Gemische von natürlichen Phenolmaterialien gemäß der Erfindung.
VERGLEICHSBEISPIEL 1
Eine Reihe von Phenol/Formaldehyd-Harzen wurde synthetisiert, unter Verwendung von 0, 10, 20 und 40 % Ersatz des in der Formel benötigten Phenols mit der über die Pyrolyse von Holzresten erhaltenen Flüssigkeit. Die Harze wurden darauffolgend mit Holzschnitzeln gemischt, welche dann zu Matten geformt und heiß-gepresst wurden, um die Herstellung von Spanplatten mit 16 mm im Labormaßstab zu ermöglichen. Der verwendete Harzlevel betrug 12 % w/w, basierend auf den Holzschnitzeln, und es wurden 2 % K₂CO₃ w/w, basierend auf den Harzfeststoffen, angewendet, um die Harzpolymerisationsreaktion zu katalysieren. Die Presstemperatur und -zeit waren 200°C bzw. 14 s/mm, während der spezielle Pressdruck 35 kg/cm² betrug. Die Zieldichte der Platte war 700 kg/m³. Drei Platten wurden in jedem Fall durch Wiederholung des Versuchs hergestellt und ihre Eigenschaften wurden darauffolgend bestimmt. Die Mittelwerte der Platteneigenschaften sind nachstehend aufgeführt:
Die Emission von Formaldehyd (HCHO) wurde unter Verwendung des Perforator-Verfahrens bestimmt.
Wie aus dem vorstehenden Test ersichtlich ist, werden die Platteneigenschaften durch Ersetzen von 10 % von Phenol mit Pyrolyseflüssigkeit verbessert. Bei einem Ersatz von 20 % sind die Platteneigenschaften akzeptabel, jedoch werden sie negativ beeinflusst, wenn eine größere Menge an Phenol ersetzt wird.
VERGLEICHSBEISPIEL 2
Eine Reihe von Phenol/Formaldehyd-Harzen wurde synthetisiert, unter Verwendung von 0, 10 und 20 % Ersatz des in der Formel benötigten Phenols mit der aus Cashewnussschalen hergestellten Flüssigkeit (CNSL, engl. „cashew nut shell liquid"). Die Harze wurden darauffolgend mit Holzschnitzeln gemischt, welche dann zu Matten geformt und heiß-gepresst wurden, um die Herstellung von Spanplatten mit 16 mm im Labormaßstab zu ermöglichen. Die Plattenherstellungsbedingungen waren die gleichen wie vorstehend. Die Mittelwerte der Platteneigenschaften sind nachstehend aufgeführt:
Bei diesem Test werden die Platteneigenschaften auch bei einem Ersatz von 10 % an Phenol mit CNSL verbessert, aber es ist offensichtlich, dass Ersatzlevels von größer als 20 % eine nachteilige Wirkung auf die Platteneigenschaften haben.
VERGLEICHSBEISPIEL 3
Eine Reihe von Phenol/Formaldehyd-Harzen wurde synthetisiert, unter Verwendung von 0, 5, 10 und 20 % Ersatz des in der Formel benötigten Phenols mit der Ablauge, die aus dem Alkaliaufschluss von Holzmaterial erhalten wurde. Die Harze wurden darauffolgend bei der Herstellung von Spanplatten mit 16 mm im Labormaßstab angewendet. Die Plattenherstellungsbedingungen waren die gleichen wie vorstehend. Die Mittelwerte der Platteneigenschaften sind nachstehend aufgeführt:
Die vorstehenden Ergebnisse zeigen, dass sogar bei 20 % Ersatz von Phenol mit über Alkaliaufschluss hergestellter Flüssigkeit die Platteneigenschaften verschlechtert werden.
BEISPIEL 1
Eine Reihe von Phenol/Formaldehyd-Harzen wurde synthetisiert, unter Verwendung von 0, 20 und 40 % Ersatz des in der Formel benötigten Phenols mit Pyrolyseflüssigkeit (PL, engl. „pyrolysis liquid") und 40 % Ersatz von Phenol mit einem Gemisch von PL und CNSL sowie mit einem Gemisch von PL, CNSL und Ablauge vom Alkaliaufschluss (SL, engl. „spent liquor"). Die Harze wurden darauffolgend bei der Herstellung von Spanplatten mit 16 mm im Labormaßstab angewendet. Die Plattenherstellungsbedingungen waren die gleichen wie vorstehend. Die Mittelwerte der Platteneigenschaften sind nachstehend aufgeführt:
Die Ergebnisse dieses Tests zeigen deutlich, dass die Kombination von zumindest zwei natürlichen Derivaten einen höheren Level an Phenolersatz mit optimalen Platteneigenschaften, verglichen mit einzelnen angewendeten Ersatzstoffen, bereitstellt.
BEISPIEL 2
Eine Reihe von Phenol/Formaldehyd-Harzen wurde synthetisiert, unter Verwendung von 0 und 50 % Ersatz des in der Formel benötigten Phenols mit einem Gemisch von Pyrolyseflüssigkeit (PL) und CNSL sowohl mit einem Gemisch von PL, CNSL und Ablauge vom Alkaliaufschluss (SL). Die Harze wurden darauffolgend bei der Herstellung von Spanplatten mit 16 mm im Labormaßstab angewendet. Die Plattenherstellungsbedingungen waren die gleichen wie vorstehend. Die Mittelwerte der Platteneigenschaften sind nachstehend aufgeführt:
Die vorstehenden Ergebnisse bestätigen alle früheren Befunde, da die Kombination von drei verschiedenen natürlichen Derivaten einen hohen Ersatzlevel für Phenol mit optimalen Platteneigenschaften bereitstellt.
BEISPIEL 3
Ein Phenol/Formaldehyd-Harz wurde synthetisiert, unter Verwendung von 40 % Ersatz des in der Formel benötigten Phenols mit einem Gemisch von Pyrolyseflüssigkeit, CNSL und Ablauge vom Alkaliaufschluss. Das Harz wurde zudem bei der Herstellung einer orientiert strukturierten Spanplatte (OSB) mit 16 mm im Labormaßstab, verglichen mit einem Standardphenolharz, angewendet. Der verwendete Harzlevel betrug 6,5 % w/w, basierend auf den Holzsträngen, und es wurden 2 % K₂CO₃ w/w, basierend auf den Harzfeststoffen, angewendet, um die Harzpolymerisationsreaktion zu katalysieren. Eine Mobilcer730-Wachsemulsion (60 %) wurde auch in einer Menge von 1 % w/w, basierend auf den Holzsträngen, angewendet. Die Presstemperatur und -zeit waren 200°C bzw. 16 s/mm. Die Zieldichte der Platte war 660 kg/m³. Drei Platten wurden in jedem Fall durch Wiederholung des Versuchs hergestellt und ihre Eigenschaften wurden darauffolgend bestimmt. Die Mittelwerte der Platteneigenschaften sind nachstehend aufgeführt:
Im Falle von OSB-Herstellung stellt das Phenolharz, welches über Ersetzen von 40 % von Phenol mit einem Gemisch von PL, CNSL und SL hergestellt wurde, Platten mit Eigenschaften, die mit denen des Standardharzes vergleichbar sind, bereit.
BEISPIEL 4
Phenol/Formaldehyd-Harze wurden synthetisiert, unter Verwendung von 0 und 50 % Ersatz des in der Formel benötigten Phenols mit einem Gemisch von Pyrolyseflüssigkeit (PL) und CNSL sowie mit einem Gemisch von PL, CNSL und Ablauge vom Alkaliaufschluss (SL). Die Harze wurden zudem bei der Herstellung von Sperrholzplatten im Labormaßstab angewendet. Dreischicht-Verbundwerke wurden aus Furniermaterialien (engl. „ocume veneers") hergestellt, die vor der Herstellung von Sperrholz auf eine Feuchtigkeit von 5 bis 7 % getrocknet wurden. Der Klebefaktor betrug 150 g/m² und die Menge des notwendigen Klebegemisches zum Bedecken von jeder Seite des mittleren Furniers wurde basierend auf den Maßen von jedem besonderen Furnier und der Klebegemischkonzentration berechnet. Die Verbundwerke wurden vor dem Heißpressen einem kalten Vorpressen bei 20°C und 10 kg/cm² für 10 min ausgesetzt. Das Heißpressen fand bei 150°C statt und die Presszeit war 3 min bei 18 kg/cm². Die erhaltenen Verbundplatten wurden in Stücke mit einer Größe von 20 × 10 cm geschnitten. Drei Stücke von jeder Platte wurden in siedendes Wasser für 24, 48, 72 bzw. 96 Stunden getaucht und dann dem Messertest unterzogen. Der Prozentsatz von Holzschaden, der nach dem Messertest gefunden wurde, ist nachstehend aufgeführt:
Es wurde gefunden, dass die Eigenschaften von Sperrholz, das mit einem Phenolharz hergestellt wurde, bei welchem ein Level von 50 % durch ein Gemisch von natürlichen Derivaten ersetzt wurde (Phenolersatz), gleich jenen der Kontrolle waren. Dies zeigt, dass unter Verwendung von hohen Proportionen von natürlichen Materialien Eigenschaften erreicht werden können, welche mit jenen von normalen Phenol/Formaldehyd-Harzen vergleichbar sind.

Claims

Phenol/Aldehyd-Harzsystem, in welchem ein signifikanter Anteil der in einem solchen Harz konventionell eingesetzten Phenolkomponente durch ein aus zumindest zwei natürlichen unterscheidbaren Phenolmaterialien, erhalten aus verschiedenen Quellmaterialien oder durch verschiedene Herstellungsverfahren, bestehendes Gemisch ersetzt ist.
System nach Anspruch 1, wobei das Phenol/Aldehyd-Harzsystem, ein Phenol/Formaldehyd-Harzsystem ist und zumindest 40 Gewichtsprozent der Phenolkomponente durch das Gemisch von zumindest zwei verschiedenen natürlichen Phenolmaterialien ersetzt ist.
System nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei der relative Anteil der verschiedenen natürlichen Phenolmaterialien eine Überlegenheit der Bindungseigenschaften in einem Verbundprodukt im Vergleich zu einem Harzsystem, in dem die Phenolkomponente durch die gleiche Gewichtsmenge eines einzelnen natürlichen Phenolmaterials ersetzt ist, gewährt.
Harzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die verschiedenen natürlichen Phenolmaterialien verschiedenen Mitglieder aus der Gruppe von Ölen aus der Pyrolyse von Biomasse, Cashewnussschalenflüssigkeit und Ablauge aus dem Alkaliaufschluss sind.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Anteil der ersetzten Phenolkomponente 40 bis 80 Gewichtsprozent ist.
Harzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Harz mit einem anderen verschiedenen Bindeharz kombiniert ist, um das endgültige Bindesystem zu bilden.
Harzsystem nach Anspruch 6, wobei das andere verschiedene Bindeharzsystem aus Tanninharzen und/oder Diphenyl-Methandiisocyanat-Harzen ausgewählt ist.
Harzbindesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Bindesystem in einem Verbundpaneelprodukt ist.
Harz nach Anspruch 8, wobei das Verbundprodukt eine Spanplatte, eine Faserplatte mittlerer Dichte, eine Faserplatte hoher Dichte, eine orientiert strukturierte Spanplatte oder Sperrholz ist.
Verfahren zur Herstellung eines Phenol/Aldehyd-Harzsystems für Bindeverbundprodukte, wobei mindestens 40 Gewichtsprozent des Phenols in dem Phenol/Aldehyd-Harz durch ein Gemisch von mindestens zwei verschiedenen natürlichen Phenolmaterialien ersetzt wird.