EP1159114A1 - Verfahren zur herstellung von plattenförmigen produkten - Google Patents

Verfahren zur herstellung von plattenförmigen produkten

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EP1159114A1
EP1159114A1 EP00920452A EP00920452A EP1159114A1 EP 1159114 A1 EP1159114 A1 EP 1159114A1 EP 00920452 A EP00920452 A EP 00920452A EP 00920452 A EP00920452 A EP 00920452A EP 1159114 A1 EP1159114 A1 EP 1159114A1
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top layer
isocyanate
fraction
glued
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Kay-Henrik Von Der Heide
Gernot Von Haas
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Dieffenbacher Schenck Panel GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/002—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres characterised by the type of binder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/08—Moulding or pressing
    • B27N3/10—Moulding of mats
    • B27N3/14—Distributing or orienting the particles or fibres

Definitions

  • isocyanate As a binder for board products and the resulting advantages and disadvantages are described in the special print "Isocyanate as a binder for particle board" by Dr. G. Loew, Ing. H.I. Sachs, Bayer AG from 1977 on page 479. This shows that polyisocyanates adhere to metals under pressure and heat.
  • the solution to this problem is the
  • a process for the production of multilayer sheet materials of an isocyanate-mixed mass from wood chips, wood fibers or from woody raw materials is known from AT-PS 270,189. Furthermore, it is known from this publication to use a mixture of isocyanate and urea, melamine and phenol formaldehyde resin glue as the binder or, for example, to bind the chips in the top layer with melamine resin and the chips in the middle layer with pure isocyanate solution or vice versa. The use of a mixture of the abovementioned binders results in a greatly increased moisture resistance and a considerable reduction in swelling when the plate products are exposed to moisture.
  • US Pat. No. 5,779,955 discloses a method for producing plate materials, in which par- of vegetable products with isocyanate as a binder and water.
  • the base is covered with a liquid release agent before the mixture is spread. After the spreading process, a release agent is also applied to the top of the deposited mixture. The molded body is then hot-pressed.
  • the division of the cover layer material into a fine fraction and a coarse fraction as described in the method according to the invention makes it possible to glue the additives to amino and / or phenolic plastics by pretreating the fine fraction with additives. Due to the higher degree of grinding of the fine fraction, the wettability of the particles from lingocellulose-containing annual plants with amino and / or phenolic plastics is promoted as a binder. The addition of wetting agent also improves the wetting properties. A further addition of an adhesion promoter during premixing brings about a significant improvement in the adhesive properties of the particles. Since the outer cover layers are glued with amino and / or phenol plastics, the problem of adhering isocyanate-glued chips to the plate surface during pressing is avoided. In the process according to the invention, no additional release agents or release layers are required, so that additional costs are avoided.
  • the cold tack present in the outer cover layers brings about a surface stability of the outer layers of the scattered molding, so that the multilayer molding can be transported to the press run-in via the individual transfer area in the molding strand without damaging the previously achieved cover layer quality.
  • Fig. 1 the method for producing a five-layer chipboard is shown schematically.
  • the raw material is first processed.
  • Annual lignocellulosic plants are used as raw material used.
  • Annual lignocellulosic plants include, for example, cereal straw, rice straw, hemp, flax, soybean straw.
  • straw is used as the raw material.
  • the addition of free acids or bases is adjusted depending on the binder to be used.
  • the top layer fine fraction 5a thus prepared is then fed to a first gluing station 12.
  • the wetting agents and / or adhesion promoters are added directly before the first gluing station 12.
  • the pretreated top layer fine fraction 5a is glued with aminoplasts as a binder. Instead of aminoplasts, phenolic plastics or mixtures thereof could also be used become.
  • cover layer material is not divided into two fractions, but that the entire cover layer material is processed depending on the degree of grinding so that gluing and pretreatment are possible for material 5a in accordance with the procedure described above.
  • the middle layer material 6 obtained in the processing of straw straw is fed to a third gluing station 14.
  • the middle layer material 6 is glued with isocyanate as a binder.
  • water or other additives can be added in addition to the binder.
  • isocyanate in emulsified form to the gluing station.
  • a mixture of isocyanate and phenolic and / or aminoplast could also be used as the binder.
  • a premix with additives may then also be required.

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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung von plattenförmigen Produkten durch Heißverpressen eines mit Bindemittel versetzten geformten mehrschichtigen Formlings aus Spänen lignozellulosehaltiger Einjahrespflanzen soll die Problematik des Anhaftens bei der Verwendung von Isocyanat als Bindemittel vermieden werden. Dies wird dadurch erreicht, daß das Deckschichtmaterial in Deckschichtmaterial-Feinfraktion (5a) und Deckschichtmaterial-Grobfraktion (5b) aufgeteilt wird, wobei das Deckschichtmaterial-Feinfraktion (5a) mit Haftungsvermittler und/oder Benetzungsmittel und/oder Säuren und/oder Basen vorgemischt wird, und anschließend mit Amino- und/oder Phenolplasten beleimt wird, und das Deckschichtmaterial-Grobfraktion (5b) mit Isocyanat oder Mischungen aus Isocyanat und Amino- und/oder Phenolplasten beleimt wird und anschließend ein fünfschichtiger Formling gestreut wird, wobei die äußersten Deckschichten aus mit Amino- und/oder Phenolplasten beleimtem Deckschichtmaterial-Feinfraktion besteht.

Description

Verfahren zur Herstellung von plattenförmigen Produkten
Bei der Herstellung von mehrschichtigen Platten aus lignozel- lulosehaltigen Materialien ist es bekannt, Isocyanat als Bindemittel einzusetzen. Der Einsatz von Isocyanat als Bindemit- tel für Plattenprodukte sowie die daraus resultierenden Vor- und Nachteile sind in dem Sonderdruck "Isocyanat as a binder for particle board", von Dr. G. Loew, Ing. H.I. Sachs, der Bayer AG von 1977 auf Seite 479 beschrieben. Hieraus geht hervor, daß Polyisocyanate unter Druck und Hitze an Metallen an- haften. Als Lösungsmöglichkeit dieser Problematik wird die
Verwendung von flüssigen Trennmitteln sowie die Verwendung von Papieren, Furnieren, sowie Staub oder konventionell beleimten Spandeckschichten vorgeschlagen.
Ein Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen Plattenwerkstoffen einer mit Isocyanat versetzten Masse aus Holzspänen, Holzfasern oder aus verholzten Rohstoffen ist aus der AT-PS 270,189 bekannt. Weiterhin ist aus dieser Druckschrift bekannt, als Bindemittel ein Gemisch aus Isocyanat sowie Harnstoff-, Melamin- und Phenolformaldehydharzleim zu verwenden oder beispielsweise die Späne in der Deckschicht mit Mela- minharz und die Späne der Mittelschicht mit reiner Isocyanat- lösung zu binden oder umgekehrt. Durch die Verwendung eines Gemisches der oben genannten Bindemittel wird eine stark er- höhte Feuchtebeständigkeit und eine erhebliche Verminderung der Quellung bei Feuchteeinwirkung der Plattenprodukte erreicht .
Aus der US 5,779,955 ist ein Verfahren zur Herstellung von Plattenwerkstoffen bekannt, bei dem als Plattenwerkstoff Par- tikel pflanzlicher Produkte mit Isocyanat als Bindemittel sowie Wasser gemischt werden. Um die bei Verwendung von Isocyanat als Bindemittel auftretenden Probleme des Anhaftens der Matten beim Verpressen zu vermeiden, wird die Unterlage vor dem Streuen des Gemisches mit einem flüssigen Trennmittel bedeckt . Nach dem Streuvorgang wird ebenfalls ein Trennmittel auf die Oberseite des abgelegten Gemisches aufgebracht. Anschließend erfolgt das Heißverpressen des geformten Körpers.
Aus der DE 38 20 376 ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen Spanplatten durch Heißverpressen von mit Bindemitteln versetzten Holzspänen bekannt. Hierbei wird in der Kernschicht Isocyanat als Bindemittel in Kombination mit formaldehydbindenden Mitteln, wie Harnstoff oder derglei- chen eingesetzt. In den Deckschichten wird Isocyanat als Bindemittel eingesetzt. Um das bereits geschilderte Problem des Anhaftens der Matten beim Verpressen zu vermeiden, werden auf den Deckschichten Trenndeckschichten vorgesehen. Diese Trenndeckschichten sind mit Phenolharz gebunden und werden nach dem Aushärten wieder entfernt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen plattenförmigen Produkten aus lignozellulosehaltigen Einjahrespflanzen bereitzustellen, bei dem insbesondere die Problematik des Anhaftens bei der Verwendung von Isocyanat als Bindemittel vermieden wird.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Durch die im erfindungsgemäßen Verfahren beschriebene Aufteilung des Deckschichtmaterials in eine Feinfraktion und Grobfraktion ist es möglich, durch eine Vorbehandlung der Feinfraktion mit Zuschlagstoffen diese mit Amino- und/oder Phenol- plasten zu beleimen. Aufgrund des höheren Mahlgrades der Fein- fraktion wird die Benetzungsfähigkeit der Partikel aus lingo- zellulosehaltigen Einjahrespflanzen mit Amino- und/oder Phenolplasten als Bindemittel begünstigt . Die Zugabe von Benetzungsmittel verbessert zusätzlich die Benetzungseigenschaften. Eine weitere Zugabe eines Haftungsvermittlers beim Vormischen bewirkt eine deutliche Verbesserung der Verklebungseigenschatten der Partikel. Da die äußeren Deckschichten mit Amino- und/oder Phenolplasten beleimt sind, wird die Problematik des Anhaftens isocyanatbeleimter Späne an der Plattenoberfläche beim Verpressen vermieden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden keine zusätzlichen Trennmittel oder Trennschichten benötigt, so daß zusätzliche Kosten vermieden werden.
Die in den äußeren Deckschichten vorhandene Kaltklebrigkeit bewirkt eine Oberflächenstabilität der äußeren Schichten des gestreuten Formlings, so daß der mehrschichtige Formung sich ohne Beschädigung der zuvor erreichten Deckschichtqualität über den einzelnen Übergabebereich im Formstrang zum Presseneinlauf transportieren läßt.
Eine Verwendung eines Bindemittelgemisches aus Isocyanat und Phenol- und/oder Aminoplasten führt gegenüber der ausschließlichen Verwendung von Isocyanat als Bindemittel für das Mittelschichtmaterial sowie das Deckschichtmaterial Grobfraktion aufgrund des abnehmenden Anteils an Isocyanat zu einer Kostenreduktion.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in Fig. 1 dargestellt ist, näher beschrieben.
In Fig. 1 ist das Verfahren zur Herstellung einer fünfschichtigen Spanplatte schematisch dargestellt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer fünfschichtigen Spanplatte erfolgt zunächst die Aufbereitung des Rohmaterials . Als Rohmaterial werden lignozellulosehaltige Einjahrespflanzen eingesetzt. Zu lignozellulosehaltigen Einjahrespflanzen gehören beispielsweise Getreidestroh, Reisstroh, Hanf, Flachs, Sojabohnenstroh. Bei der anschließenden Beschreibung des Verfahrens zur Herstellung einer fünfschichtigen Spanplatte wird als Rohmaterial Getreidestroh verwendet .
Das Getreidestroh wird zunächst in einem mehrstufigen Zerkleinerungsprozeß 1 aufbereitet. Das zerkleinerte Getreidestroh wird anschließend in einem Trockner 2 auf eine Endfeuchte von ca. 2 bis 5 % getrocknet. In einer darauffolgenden Siebstation 3 wird das getrocknete Getreidestroh in die Fraktionen Grobgut 4, Deckschichtmaterial 5, Mittelschichtmaterial 6 und Staub 7 getrennt. Das Grobgut 4 wird in den Zerkleinerungsprozeß 1 zurückgeführt, der Staub 7 wird einem VerbrennungsSystem 8 zugeführt. In einer anschließenden zweiten Siebstation 9 wird das Deckschichtmaterial 5 in zwei Fraktionen Deckschicht-Feinfraktion 5a und Deckschicht-Grobfraktion 5b getrennt. Die Decksc:l~n ht-Feinfraktion 5a wind anschließend in einem Vormischer 10 mit Zuschlagstoffen wie freie Säuren oder Basen sowie Zugabe von Benetzungsmittel und/oder Haftvermittler vermischt. Die Zugabe von freien Säuren oder Basen wird in Abhängigkeit des zu verwendenden Bindemittels eingestellt. Die so aufbereitete Deckschicht-Feinfraktion 5a wird anschließend einer ersten Beleimungsstation 12 zugeführt. Durch die zwi- sehen Vormischer 10 und erster Beleimungsstation 12 liegenden Förderstrecken sowie Zwischensilos, die in der schematischen Darstellung gemäß Fig. 1 durch Pfeil 11 dargestellt sind, wird die erforderliche Verweilzeit zur Einwirkung der Zuschlagstoffe erreicht. In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungs- gemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß die Benetzungsmittel und/oder Haftvermittler direkt vor der ersten Beleimungsstation 12 zugegeben werden. In der ersten Beleimungsstation 12 wird die vorbehandelte Deckschicht-Feinfraktion 5a mit Aminoplasten als Bindemittel beleimt . Anstelle von Aminoplasten könnten auch Phenolplaste oder Mischungen davon eingesetzt werden. Das Deckschichtmaterial Grobfraktion 5b wird einer zweiten Beleimungsstation 13 zugeführt. In der zweiten Beleimungsstation 13 wird das Deckschichtmaterial Grobfraktion 5b mit Isocyanat als Bindemittel beleimt. In der zweiten Belei- mungsstation 13 können zusätzlich zu dem Bindemittel Wasser oder andere Additive zugegeben werden. Es besteht auch die Möglichkeit, Isocyanat in emulgierter Form der Beleimungsstation zuzugeben. In einer weiteren Ausführungsform könnte das Deckschichtmaterial-Grobfraktion 5b auch mit einer Mischung aus Isocyanat und Phenol- und/oder Aminoplasten beleimt werden. Hierbei ist es zweckmäßig, das Deckschichtmaterial-Grobfraktion 5b ebenfalls zuvor einem Vormischer zuzuführen und das Deckschichtmaterial-Grobfraktion 5b mit Zuschlagstoffen wie freie Säuren oder Basen sowie Zugabe von Benetzungsmittel und/oder Haftvermittler zu vermischen.
In einer weiteren AusführungsVariante ist vorgesehen, das Deckschichtmaterial nicht in zwei Fraktionen aufzuteilen, sondern das gesamte Deckschichtmaterial in Abhängigkeit vom Mahl- grad so aufzubereiten, daß eine Beleimung und Vorbehandlung in Übereinstimmung mit der oben beschriebenen Verfahrensweise für Material 5a möglich ist.
Das bei der Getreidestroh-Aufbereitung gewonnene Mittel- schichtmaterial 6 wird einer dritten Beleimungsstation 14 zugeführt. In der dritten Beleimungsstation 14 wird das Mittelschichtmaterial 6 mit Isocyanat als Bindemittel beleimt. In der dritten Beleimungsstation 14 können zusätzlich zu dem Bindemittel Wasser oder andere Additive zugegeben werden. Es be- steht auch die Möglichkeit, Isocyanat in emulgierter Form der Beleimungsstation zuzugeben. Weiterhin könnte als Bindemittel eine Mischung aus Isocyanat und Phenol- und/oder Aminoplasten eingesetzt werden. Gegebenenfalls ist dann ebenfalls eine Vormischung mit Zuschlagstoffen erforderlich. Nachdem das Mittelschichtmaterial 6 sowie die Deckschichtmaterialien Feinfraktion 5a und Grobfraktion 5b in den Beleimungs- stationen 12, 13, 14 mit den oben aufgeführten Bindemitteln beleimt sind, werden die beleimten Fraktionen einer Formsta- tion 15 zugeführt. Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren gemäß der schematischen Darstellung nach Fig. 1 besteht die Formstation 15 aus fünf in Transportrichtung des Formbandes 16 hintereinander angeordneten Streueinheiten 17, 18, 19, 20, 21. Die Transportrichtung ist durch den Pfeil 22 angedeu- tet. Der ersten Streueinheit 17 wird das beleimte Deckschichtmaterial Feinfraktion 5a zugeführt, das als erste Schicht auf das Formband 16 gestreut wird. Der darauffolgenden zweiten Streueinheit 18 wird das beleimte Deckschichtmaterial Grobfraktion 5b zugeführt, das auf die erste Schicht gestreut wird. Der dritten Streueinheit 19 wird beleimtes Mittelschichtmaterial 6 zugeführt, das als dritte Schicht auf die zweite Schicht gestreut wird. Der vierten Streueinheit 20 wird beleimtes Deckschichtmaterial Grobfraktion 5b zugeführt, das als vierte Schicht auf die dritte Schicht gestreut wird. Der fünften Streueinheit 21 wird beleimtes Deckschichtmaterial Feinfraktion 5a zugeführt, das als fünfte Schicht auf die vierte Schicht gestreut wird. Hierdurch wird auf dem Formband 16 kontinuierlich ein fünfschichtiger Formling gestreut, wobei die äußeren Deckschichten aus mit Amino- und/oder Phenolpla- sten beleimtem Deckschichtmaterial Feinfraktion 5a bestehen. Der gestreute fünfschichtige Formling wird anschließend einer kontinuierlichen Vorpresse 23 zugeführt, die eine Vorverdichtung des Formlings bewirkt. Nach dem Vorpressen wird der Formling in einer weiteren Presse 24 heißverpreßt . Diese weitere Presse kann als kontinuierliche Presse oder als Taktpresse ausgebildet sein. Vor dem Heißverpressen des fünfschichtigen Formlings ist es vorteilhaft, die Formlingsoberflächen mit einer Flüssigkeit zu besprühen. Hierdurch wird beim Heißverpressen die Mattendurchwärmung aufgrund des sogenannten "Dampf-Stoß-Effektes" beschleunigt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von plattenförmigen Produkten durch Heißverpressen eines mit Bindemittel versetzten geformten mehrschichtigen Formlings aus Spänen lignozel- lulosehaltiger Einjahrespflanzen, wobei in der Mittelschicht Isocyanat als Bindemittel verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Deckschichtmaterial in Deckschichtmaterial-Feinfraktion (5a) und Deckschichtmaterial-Grobfraktion (5b) aufgeteilt wird, wobei das Deckschichtmaterial-Feinfraktion (5a) mit Haftungsvermittler und/oder Benetzungsmittel und/oder Säuren und/oder Basen vorgemischt wird, und anschließend mit Amino- und/oder Phenolplasten beleimt wird, und das Deckschichtmaterial-Grobfraktion (5b) mit Isocyanat oder Mischungen aus Isocyanat und Amino- und/oder Phenolplasten beleimt wird und anschließend ein fünfschichtiger Formling gestreut wird, wobei die äußersten Deckschichten aus mit Amino- und/oder Phenolplasten beleimtem Deckschichtmaterial-Feinfraktion besteht .
2. Verfahren zur Herstellung von plattenförmigen Produkten nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als lignozellulosehaltige Einjahrespflanzen Getreidestroh verwendet wird.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als lignozellulosehaltige Einjahrespflanzen Mischungen aus Weizen- und Gerstenstroh verwendet wird.
4. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtegehalt des beleimten Deckschicht- sowie Mittelschichtmaterials zwischen 0 und 25 % liegt.
5. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtgehalt des beleimten Deckschicht- sowie Mittelschichtmaterials zwischen 0 und 12 % liegt.
6. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Isocyanat in Form von Diphenylmethandiisocyanat verwendet wird.
7. Verfahren nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß 2 bis 10 % Diphenylmethandiisocyanat bezogen auf atro
Rohmaterial eingesetzt wird.
8. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Haftungsvermittler und/oder das Benetzungsmittel direkt vor der ersten Beleimungsstation zugegeben werden.
9. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Deckschichtmaterials Grobfraktion (5b) in Abhängigkeit vom Mahlgrad zwischen 0 und 80 % liegt.
10. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Deckschichtmaterials Grobfraktion (5b) in Abhängigkeit vom Mahlgrad zwischen 0 und 50 % liegt.
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