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Verfahren zur Herstellung von Formkörpern, insbesondere Platten Die
Herstellung von Spanplatten aus Mischungen von Holzspänen, wie Hobelspänen, Sägespänen,
Frässpänen usw., und entsprechenden Mengen von Bindemitteln ist bekannt. Als Bindemittel
wurden für diesen Zweck schon fast alle handelsüblichen Bindestoffe vorgeschlagen,
wie Phenolformal,dehydharz, Harnstoffharze, Melaminharze, Polymerisationsharze,
Naturharze, Kasein, Albumin, Glutein, trocknende Öle, Bitumen, Peche usw.
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Es ist auch bekannt, solchen Spanplatten Faserstoffe, die durch mechanische
Zerfaserung von Holz oder anderen lignocellulosehaltigen Materialien erhalten wurden,
zuzusetzen. Die Verwendung von Bindemitteln ist aber auch bei diesen Platten, die
als Faserspanplatten bezeichnet werden, erforderlich, wenn man eine ausreichende
Festigkeit der Platten und vor allem eine gewisse Wasserfestigkeit erzielen will.
Es ist wohl auch bekannt, Holzspanplatten oder Holzfaserplatten mit hochgemahlenem
Holzfaserschleim zu binden; dieses Verfahren führt aber zu großen Entwässerschwierigkeiten,
@da eine Entwässerung auf üblichen Entwässerungsvorrichtungen, wie z. B. Lang- oder
Rundsiebmaschinen, unmöglich ist.
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Alle Stoffmischungen, die erfindungsgemäß verwendet werden, haben
daher einen Mahlgrad, der so tief ist, daß diese Stoffbreie auf den üblichen oben
angegebenen Entwässerungsvorrichtungen mit gleicher Geschwindigkeit entwässert werden
können, wie sie bei :der Herstellung von Faserplatten heute angewendet wird. Reine
Hartfaserplatten werden ohne Binidemittelzusatz mit einer Dichte von ungefähr r,
einer Biegefestigkeit von 3,5o kg/cm2 und einer Wasseraufnahme von 215 bis 30% bei
a4stündiger Wasserlagerung erzeugt. Wenn dem Faserstoff,
aus dem
diese Faserplatten erzeugt werden, nun :die gleiche Menge von Sägespänen zugesetzt
wird und wieder Platten ohne Bindemittelzusatz mit einer Dichte von ungefähr i gepreßt
werden, dann zeigen diese Platten bestenfalls eine Biegefestigkeit von i5o bis 2ookg/cm2
und eine Wasseraufnahme von über 5o% in 2q_ Stunden.
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Platten. mit solchen Eigenschaften sind aber als Hartplatten unbrauchbar.
Die bisher hergestellten Fasersp!a,nplatten mit besseren Eigenschaften bei entsprechendem
Spanzusatz enthalten daher Bindemittel, meist Phenolformaldehydharz, in einer :Menge,
die die Herstellungkosten der Platten wesentlich erhöht.
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Es wurde nun gefunden, d:aß ein aus Lignocellul.ose bereiteter Holzfaserstoff,
der vor der Zerfaserung einer Behandlung unterworfen wurde, die das in dem Holz
befindliche Lignin aktiviert, d. h. unter Erhaltung seiner Wasserunlöslichkeit zu
einem Produkt niedrigeren Erweichungspunktes depolymerisiert, eine solche Bindefähigkeit
aufweist, daß große Mengen von Holzspänen, wie Sägespänen, Hobelspänen, Frässpänen
usw., mit diesem Stoff gemischt und ohne Zugabe irgendwelcher fremden Bindemittel
zu Platten hoher Festigkeit und Wasserfestigkeit verpreßt werden können.
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Die Aktivierungsbehandlung besteht darin, daß die unter Schonung der
Fasern grob zerkleinerte Lignocellulose nach Zusatz von säureb,in@denden Stoffen
in einer einer Lösung von i bis 51/o Natrdumhydroxyd, berechnet auf Holztrockensubstanz,
äquivalenten Menge durch mindestens i Stunde einem Dampfdruck von 6 bis io atü ausgesetzt
wird. Zu diesem Zweck wird das zerkleinerte Holz in Größe der für die Celluloseerzeugung
üblichen Hackschnitzel .mit einer Lösung eines alkalischen Stoffes, z. B. Natriumhydroxyd
oder anderen alkalischen Stoffen, gegebenenfalls nach vorheriger Evakuierung, imprägniert,
so daß nach Ablassen der überschüssigen Imprägnierlösung die Lignocellulose die
einer i bis 5 % Natri.umhydroxyd erntsprechende Menge des zur Anwendung gelangenden
alkalischen Stoffes aufgenommen hat. Die so behandelten feuchten Hackspäne «>erden
in einem geschlossenen Gefäß mit sattem oder schwach überhitztem Dampf von 6 bis
ioatü mindestens i Stunde behandelt. Der jeweils Dampfdruck und die Reaktionszeit
richten sich nach der verwendeten Holzart und haben für jedes Holz einen begrenzten,
durch Vorversuche festzustellenden Bestwert, der z. B. für Fichte 8 atü beträgt.
Nach der Dämpfung wird die Lignocellulose aus dem Kocher entfernt, unter möglichster
Vermeidung von Faserverletzungen schonend zerfasert und gewaschen.. Zu diesem Faserstoffbrei,
der im folgenden als ligninaktivierter Faserstoffbrei bezeichnet wird, werden beliebige
Mengen von Holzabfallspänen, wie Sägespänen, Hobelspänen, Frässpänen, Abfallspänen
aus der Holzhackerei, Schälspänen, aber auch grobe Faserstoffe, wie Ästestoff, grober
Defibratorstoff, Raffineurstoff, oder auch Schilf, Stroh, Bagasse, Kartoffelkraut
usw., zugesetzt. Diese Stoffe werden naß vermischt und dann in üblicher Weise entwässert,
getrocknet oder heiß verpreßt.
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Durch die Mitverwen!dung eines entsprechenden Anteils von, in der
angegebenen Weise ligninaktiviertem Faserstoff kann; das sonst nötige Bindemittel
entweder gänzlich oder zum größten Teil erspart werden.
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Die erfindungsgemäß herstellbaren Platten weisen die in Tabelle i
beschriebenen Eigenschaften auf, wobei zu bemerken ist, daß keinerlei Zusätze an
hydrophobiereniden Stoffen zugegeben, wurden.
| Tabelle i |
| Biege- Wasser- |
| Stoffzusammen- Bindemittel Dichte festig- aufnahmen hme |
| Setzung keit 24 Stunden |
| 0/0 kg/em2 °/o |
| 500! ., lignin- |
| aktivierter Faser- |
| stoff und 500/1o |
| Fichtensägespäne o 0,95 500 16 |
| Reine Fichtensäge- |
| späne .......... 8% Phenol- |
| formalde- |
| hydharz 0,95 500 18 |
| 500!0 lignin- |
| aktivierter Faser- |
| stoff und 5o0/0 |
| Hobelspäne ..... 0 0,92 470 21 |
| Reine Hobelspäne 80,r, Phenol- |
| forinalde- |
| hydharz 0,92 450 25 |
| 500!, lignin- |
| aktivierter Faser- |
| stoff und 500,/o |
| grober Defibrator- |
| stoff ........... 0 i,oo 6oo 15 |
Aus dieser Zusammenstellung. ist zu ersehen, daß durch die Verwendung von 500/0
ligrninakti.viertem Faserstoff ungefähr 5 bis io0/a Phenolformalidehydharz, je nach
Art der zugesetzten Späne oder Grobstoffe usw., erspart werden können.
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Die Erzeugung von Hartfaserplatten mit Dichte i aus mechanisch zerfasertem
Lfgnocellulosematerial, z. B. Defibratorstoff, ergibt Platten, deren Eigenschaften
in Tabelle :2 angegeben, sind. Diese Eigenschaften, besonders die Biegefestigkeit
und die Wasserfestigkeit, können, durch Zusatz von Kunstharzen, vor allem Phenolfo,rmaldehydharz,
erhöht werden. Auch in diesem Fall kann erfindungsgemäß statt (des Zusatzes .an
Phenolformaldehydharz lngninaktivierter Faserstoff verwendet werden, wodurch .den
so herstellbaren Faserplatten wesentlich bessere Eigenschaften zukommen, als den
unter Zusatz von Phenolformaldehydharz hergestellten Platten. Ein Zusatz von ungefähr
25% ligninaktivierten Faserstoffes entspricht dem allgemein üblichen Zusatz von
Phenolformaldehydharz, während eine Faserplatte; bestehend aus 5o Teilen. mechanisch
zerfasertem
Stoff und 5o Teilen ligni.naktiviertem Faserstoff, überraschender-,veise bereits
im vollen Umfang die guten Eigenschaften einer Faserplatte aus reinem ligninaktiviertem
Faserstoff aufweist.
| Tabelle 2 |
| Wasser- |
| Bindemittel Biege- aufnahme |
| Stoffzusammensetzung Dichte festigkeit in 2¢ Stunden |
| °/o kg/cma °/o |
| Nachgemahlener Defibratorstoff, wie er üblicherweise |
| zur Herstellung von Faserplatten verwendet wird o
1,0 350 40 |
| Hartplatte nur aus ligninaktiviertem Faserstoff .....
o 1,0 750 12 |
| Hartplatte aus 5o0/, nachgemahlenem Defibratorstoff |
| und 500,%0 ligninaktiviertem Faserstoff ...........
o 1,0 750 12 |
| Hartplatte aus 750,', nachgemahlenem Defibratorstoff |
| und 250/0 ligninaktiviertem Faserstoff ........... o
1,0 550 25 |
| Nachgemahlener Defibratorstoff ................... 5
0% Phenol- |
| fonnalde- |
| hydharz 1,0 550 25 |
Eine Hartfaserplatte, enthaltend 75 °/° mechanisch zerfaserten Stoff und 25 °/a
ligninaktivierten. Faserstoff, ist also in ihren Eigenschaften einer Hartplatte
aus mechanisch zerfasertem Stoff und 5' °/o Zusatz von Phenolformaldehydharz gleichwertig,
woraus die ausgezeichnete Bindekraft des ligninaktivierten Faserstoffes deutlich
hervorgeht. Die Qualität oder Faserspanplatten kann nun weiter gesteigert werden,
indem das Lignin der zugesetzten Holzspäne usw. ebenfalls in gleicher Weise, wie
für den Faserstoff beschrieben, aktiviert wird. Die dadurch erzielbare Verbesserung
ist bei Buche und ähnlichen Laubhölzern wesentlich größer als bei Weichhölzern,
wie Fichte.
| Tabelle 3 |
| Wasser- |
| Biege- aufnahme |
| Stoffzusammensetzung Dichte festigkeit |
| in 24 Stunden |
| kg; !cma °' |
| # o |
| 50',', ligninaktivierter Faserstoff und |
| 500,!0 Fichtensägespäne, unbehandelt .............. 1,0
500 16 |
| 500; 0 ligninaktivierter Faserstoff und |
| 5o0;'0 ligninaktivierte Fichtensägespäne ............
1,0 530 15 |
| 500;/0 ligninaktivierter Faserstoff und |
| 5 0, |
| 0 Buchensägespäne, unbehandelt ..............
i,0 350 23 |
| 50 ligninaktivierter Faserstoff und |
| 5o0'" ligninaktivierte Buchensägespäne ............ 1,0
550 20 |
Selbstverständlich kann die Abbindung des ligninaktivierten Faserstoffes mit ,den
zugefügten Abfallspänen noch weiter verbessert werden, indem zu den Abfallspänen
eine geringe Menge Bindemittel, vorzugsweise Phenolformaldehydharz, zugesetzt wird.
Eine solche Zugabe an Phenolformaldehydharz ist aber nur dort vorteilhaft, wo entweder
ein sehr großer Prozentsatz unbehandelter Späne, Grobstoffe od. @dgl. verwendet
werden soll oder wenn die Herstellung qualitativ besonders hochwertiger Formkörper,
insbesondere Platten, gewünscht wird.
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Alle Platten, nach jeder der :.beschriebenen Arten hergestellt, können
nach erfolgter Heißpressung in geheizten Pressen einer Nachhärtung in einer Härtekammer
unterworfen werden, vorzugsweise durch r- bis 2stündiges Erhitzen auf r5o bis r7ö"
unter kräftiger Luftumwälzung, wodurchbesonders die Wasserfestigkeit und Quellung
bedeutend. verbessert werden.
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Die Mischung .des ligninaktivierten Faserstoffes mit Abfallspänen,
Grabstoffen, Schilf, Stroh usw. kann in jedem Verhältnis vorgenommen werden. Sie
kann gleichmäßig durch den ganzen Stoff erfolgen oder nur in (bestimmten Schichten.
So kann z. B. ein Spanzusatz nur in einer dünnen oberflächlichen Schicht erfolgen,
um der Platte ein bestimmtes, spanplattenähnliches Aussehen zu verleihen. Wesentlich
für die Erfindung ist nur, daß die Bindung des Formkörpers bzw. der Platte in
erster
Linie durch den ligninaktivierten Faserstoff erfolgt und ein Kunsth.arzzusatz entweder
überhaupt entfällt oder nur in untergeordnetem Maße zur Erzielung zusätzlicher Effekte
vorgenommen wird.