EP4188658A2 - Extruder production of amino resins - Google Patents

Extruder production of amino resins

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Publication number
EP4188658A2
EP4188658A2 EP21749217.2A EP21749217A EP4188658A2 EP 4188658 A2 EP4188658 A2 EP 4188658A2 EP 21749217 A EP21749217 A EP 21749217A EP 4188658 A2 EP4188658 A2 EP 4188658A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
glue
urea
formaldehyde
extruder
wood
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21749217.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Geyer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fritz Egger GmbH and Co OG
Original Assignee
Fritz Egger GmbH and Co OG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fritz Egger GmbH and Co OG filed Critical Fritz Egger GmbH and Co OG
Publication of EP4188658A2 publication Critical patent/EP4188658A2/en
Pending legal-status Critical Current

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    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2061/00—Use of condensation polymers of aldehydes or ketones or derivatives thereof, as moulding material

Definitions

  • the invention relates to a method for producing aminoplastically bound wood materials, in which the aminoplastic binder is subjected to reactive extrusion, as well as a device suitable for this and wood materials produced therewith. Furthermore, the invention relates to the use of a reactive extrusion for aminoplastic binders for the production of low-formaldehyde emission wooden materials.
  • Wood-based materials such as chipboard, fiberboard or OSB are manufactured by “gluing” lignocellulosic material (e.g. chips, fibers or strands) with a binder composition.
  • lignocellulosic material e.g. chips, fibers or strands
  • lignocellulosic material is first provided in the form of chips, fibers or strands. This lignocellulose-containing material is then glued, i.e. provided with an aqueous binder composition, a glue. This is followed by the formation of a glued chip, fiber or beach mat, which is pressed into a board by cyclically or continuously working presses under heat and pressure that a solid adhesive joint is created.
  • Aminoplastic binder compositions are still predominantly used in the production of wood-based materials due to their cost-effectiveness and their good mechanical properties.
  • Aminoplastic binder compositions are economical primarily because the underlying raw materials, such as urea and methanol, are inexpensive, largely natural gas-based, globally available bulk raw materials.
  • Aminoplastic binders usually contain formaldehyde, which can lead to formaldehyde emissions in the wood materials manufactured with them.
  • Urea-formaldehyde (UF) glues are still the most important group of binders for the wood-based materials industry, partly because of their low price compared to other binders, their simple handling and processing, and their wide range of possible applications .
  • Urea-formaldehyde glues are also relatively stable in storage and can therefore advantageously be prepared centrally by the respective manufacturers (glue factories) in a batch process in heatable and coolable stirred tanks with a capacity of typically 25-50 m 3 from the main components formaldehyde, urea and make water.
  • the glue produced in the glue factory can then be stored and delivered to the wood-based material manufacturing companies. This has the advantage that not every wood-based material manufacturing company has to set up, maintain and operate its own glue manufacturing plant and have the corresponding personnel expertise available.
  • a disadvantage of the use of urea-formaldehyde glues is that both during and after their processing in a wood-based material, there is a temperature- and moisture-dependent formaldehyde emission that decreases over time.
  • Formaldehyde which is fundamentally an inherent wood component in small amounts, can be contained in various forms in the wood-based material.
  • Formaldehyde which is released during the production process from the curing and drying binder, can be present in gaseous form in the pores and cavities of the panels and/or dissolved in the water in the wood-based material (wood moisture). This formaldehyde can already be released under normal ambient conditions.
  • formaldehyde can escape, albeit to a much lesser extent, from the already hardened glue and thus from the board.
  • the source of this formaldehyde is labile polymer components. These are in particular the methylene ether groups present within the polymer chain. However, these only become higher under stringent hydrolysis conditions, especially under influence Moisture in connection with heat and/or acid influence, cracked. The terminal reactive and thus metastable methylol (end) groups have less influence on the amount of formaldehyde released, since these are practically no longer present in the hardened glue joints.
  • urea-formaldehyde glue A three-stage manufacturing process for the urea-formaldehyde glue was developed.
  • the so-called methylolation or pre-condensation phase urea is reacted with formaldehyde in an aqueous solution in a slightly alkaline environment at elevated temperature.
  • the F/U molar ratio employed ranges from 1.9 to 2.1.
  • complex mixtures of condensation products with different molar masses are formed in a weakly acidic environment (pH 4.5 to 5.5) at temperatures of 90 to 95° C.
  • urea should not only reduce the F/U molar ratio in the glue, but also help bind formaldehyde that is released during heat curing and that is subsequently still present in the wood-based material. Although lowering the F/U molar ratio at the end of the glue production led to a reduction in the subsequent release of formaldehyde from the urea-formaldehyde-glued wood materials produced with it, it brought other problems with it.
  • the subsequently added urea reacts with the methylol groups of the resin and thus reduces the possibility of crosslinking during curing.
  • formaldehyde is the actual reactive component in urea-formaldehyde resins and is required for adequate crosslinking during curing
  • the lowering of the formaldehyde content in the urea-formaldehyde glue led to a lower reactivity of the resin and, as a result, to a delay in curing Hot pressing and a reduced degree of crosslinking in the wood material.
  • the wood-based materials produced in this way had deteriorated mechanical and hygroscopic properties. In particular, the transverse tensile strength and screw pull-out strength of these wood-based materials were reduced.
  • Formaldehyde glue condensation reduces the absolute proportion of pre-condensed resin in the urea-formaldehyde glue and thus also the reactivity of the finished glue.
  • the right viscosity or the right degree of condensation of the glue is of the utmost importance in the manufacture of wood-based materials. If the viscosity or the degree of condensation of the glue is too low, a large proportion of the glue penetrates into the lignocellulose-containing material, ie the glue “breaks away” into the lignocellulose-containing material, so that too little glue remains in the actual glue joint and the glue joint "starves". As a result, sufficient binding strength cannot develop. The resulting additional use of binder is not only economically disadvantageous, but also a potential source of an undesirable increase in formaldehyde emissions from the finished board caused by glue hydrolysis.
  • the glue does not bond sufficiently to the lignocellulose-containing material.
  • the inventor also recognized that the use of an extruder and the relocation of the glue production to the wood-based material manufacturing plants enables a particularly advantageous comprehensive continuous process between the glue production and the wood-based material production, which provides the high-grade required for the use of low-formaldehyde urea-formaldehyde glues Condensation using phase-mediating additives and the possible partial reduction of the urea amounts made possible in a particularly practical and process-reliable form.
  • the use of an extruder in the production of urea-formaldehyde glues also showed other advantages, as will be explained in detail below.
  • one object of the invention was to provide a simple process that enables the production of low-formaldehyde-emission wood materials with good mechanical and hygroscopic properties by gluing with a urea-formaldehyde glue that has a reduced F/U molar ratio.
  • the object of the invention is to be seen as providing aminoplastically bonded wood-based materials with low formaldehyde emissions, which have good mechanical and hygroscopic properties, and a particularly practicable process for their production.
  • the method according to the invention for producing an aminoplastically bound wood material comprises the following steps: a. providing a mixture comprising a urea-formaldehyde condensate; b. Reactive extrusion of the mixture from step a. in at least one extruder, whereby an extruded glue is obtained; c. Gluing lignocellulose-containing material by applying a glue liquor containing or consisting of the extruded glue from step b. onto the lignocellulosic material, the application being carried out by means of a glue application device; i.e. Compressing the glued lignocellulosic material from step c. under the influence of pressure and temperature to form a wooden material.
  • the inventor has found that the reactive extrusion of a mixture containing a urea-formaldehyde condensate in an extruder is outstandingly suitable for producing glue with viscosity-increasing, highly condensed, ie high-molecular molecular fractions in a technically safe manner. This is particularly advantageous since the viscosity-reducing and, above all, reactivity-reducing effect of a subsequent addition of urea can be adjusted a reduced F/U molar ratio can be compensated for in an extremely efficient and reliable manner.
  • the use of reactive extrusion in an extruder to (at least temporarily) increase the degree of condensation of the glue and the associated increased viscosity has proven to be particularly advantageous in this context.
  • the extruder By setting the appropriate temperature and shearing conditions, the extruder enables an optimally adjustable further condensation of the glue. At the same time, the extrusion allows extremely efficient and process-reliable mixing and/or kneading of the extremely highly viscous glue obtained as an intermediate due to the additional forced conveyance, so that the condensation-related reduction in phase-mediating, low-molecular-weight condensation products can also be compensated.
  • a desired final viscosity and a desired reduced F/U molar ratio can be set simply and reliably by adding urea to the extruder.
  • extrusion is also outstandingly suitable for adding further additives, which can serve in particular as viscosity regulators or phase mediators. The invention has brought fundamentally new knowledge to light with regard to the additives that are particularly suitable for extrusion.
  • the extruded glue produced in the process according to the invention is particularly suitable for the production of wood-based materials.
  • the extruded glue despite the low final F/U molar ratio, has a suitable final viscosity that is easy to set, which allows direct admixture of lignocellulose-containing material, in particular by spraying it on using a glue application device, without it "sticking away". of the glue and "starvation" of the glue joint or, on the contrary, insufficient wetting of the lignocellulosic material.
  • either the extruded glue can be applied directly to the lignocellulose-containing material as glue liquor, or a glue liquor containing the extruded glue and other components is produced after the reactive extrusion. If here from applying the "glue” on If lignocellulosic material or "adhering" to it is mentioned, then this means both the use of a glue liquor that consists of the extruded glue and can also contain it.
  • the glue application device preferably enables the extruded glue to be sprayed onto the lignocellulosic material. By spraying on, excellent homogeneity in the glue distribution can be achieved.
  • the inventor has recognized that the pressure built up in the extruder can also be used directly for spraying on the glue or can contribute to this if the glue application device is connected to the extruder.
  • WO 99/08856 discloses a process for producing amino- and/or phenolic moldings, according to which a precondensate solution is produced in a first extruder. This pre-condensate solution, with the addition of additives, is fed continuously to a second extruder with partial filling in the intake and degassing area, degassed in the second extruder and then formed into an end product.
  • the process of WO 99/08856 is geared towards a water-free system and the end product of the process is a solid amino or phenoplast molding.
  • EP 1 195 365 A1 relates to a process for producing methylene urea polymers for use as fertilizers, in which urea is first fed into a multi-screw extruder together with a formaldehyde product and the products are mixed, compressed, heated and melted there to form a flowable mixture. Acid is fed to this, forming a mass with methylene urea polymers. The mass is then extruded, optionally granulated and used as fertilizer.
  • EP 1 195 365 A1 is in a different technical field than the invention and does not disclose using an extruder to obtain an extruded glue which is used to produce a wood-based material, in particular by applying the extruded glue to lignocellulosic material using a glue application device. suitable is.
  • melamine-formaldehyde resins differ fundamentally from the urea-formaldehyde condensates to be used according to the invention, which can only be modified with melamine. Due to the three amine groups per melamine molecule, the reaction with formaldehyde results in the formation of close-meshed, three-dimensional networks, which result in high viscosity and strength of melamine-formaldehyde glues and resins.
  • EP 0 355 760 B1 discloses the use of an extruder in a continuous process for producing an aqueous melamine-formaldehyde precondensate.
  • the method is intended to serve in particular to enable the production of a highly viscous product, as is required for the production of foams and fibers.
  • melamine, formaldehyde and water are mixed in a continuously operating mixer dosed, the homogeneous mixture fed into a single or twin-screw extruder, condensed at temperatures of 70 °C to 150 °C, and then cooled and discharged.
  • EP 0 355 760 B1 does not disclose any reactive extrusion of a mixture comprising a urea-formaldehyde condensate or that the extrusion of such a mixture can be combined with the application to lignocellulosic material.
  • EP 0 355 760 B1 does not disclose any extruded glue which is suitable for producing a wood-based material, in particular by applying the extruded glue to lignocellulosic material using a glue application device.
  • the melamine-formaldehyde precondensate obtained should be of such high viscosity as is required in the production of foams and fibers. Such highly viscous masses as are required in the production of foams and fibers cannot be applied using a glue application device.
  • the device also provided by the invention for carrying out the method according to the invention described here comprises i. an extruder, ii. a glue application device connected to the extruder, iii. a device for pressing lignocellulosic material to form a wood material.
  • a particular advantage of the device according to the invention has proven to be that an extruder is used together with a glue application device connected to it.
  • the product of the extruder ie the extruded glue
  • the product of the extruder ie the extruded glue
  • Glue production is thus relocated to the wood-based material manufacturing companies. While this initially appeared to be disadvantageous for the reasons described above, testing of the invention showed that a comprehensive, continuous process between glue production and wood-based material production can offer surprising advantages. For example, batch-related deviations in glue production can be largely avoided.
  • the wood-based materials obtainable according to the invention have particularly low formaldehyde emissions due to the possibility of using urea-formaldehyde glues with particularly reduced F/U molar ratios.
  • This advantage is made possible by the inventive use of a reactive extrusion to increase the degree of condensation, which can compensate in an extremely efficient manner the viscosity-reducing effect of a subsequent addition of urea to set a reduced F/U molar ratio.
  • primarily polymethylene urea is formed as a urea-formaldehyde condensation product, which is very stable to hydrolysis and consequently low in formaldehyde emissions.
  • the invention therefore also relates to the use of a reactive extrusion for a mixture comprising a urea-formaldehyde condensate for the production of wood-based materials that are particularly low in formaldehyde emissions.
  • the inventor has found that the use of lignin sulfonate and/or sugar as a phase mediator and/or viscosity regulator in the reactive extrusion of a mixture comprising a urea-formaldehyde condensate is particularly advantageous for wood-based materials, which is therefore also the subject of the invention.
  • compositions that comprises or contains X may consist exclusively of X or contain something additional, eg X + Y.
  • a composition that comprises or contains X may consist exclusively of X or contain something additional, eg X + Y.
  • the method according to the invention serves to produce an aminoplastically bonded wood material.
  • This is to be understood as meaning a wood-based material that was produced with the aid of an amino resin.
  • Amino resins (aminoplastic binders) are known to those skilled in the art and are described, for example, in "Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry", 4th edition, volume 7, p. 403ff. described.
  • Aminoplast resins are obtained by condensing a component containing amino, imino or amide groups with a carbonyl compound. According to the invention, at least one amino resin to be used is a urea-formaldehyde condensate.
  • urea as a component containing amino groups
  • formaldehyde as a carbonyl compound
  • aminoplast resin is mentioned here, then not only the solid condensation product, i.e. the actual aminoplast, is meant, but also the underlying liquid aminoplast resin compositions, which contain the starting materials for the production of an aminoplast, i.e. at least one amino, imino or amide group Component (according to the invention at least urea) and a carbonyl compound (according to the invention at least formaldehyde) and condensates thereof.
  • the term “condensate” or “condensed” also includes, in particular, precondensates.
  • Aminoplast resin compositions typically contain water.
  • the term "mixture comprising a urea-formaldehyde condensate" is used here as a generic term for these liquid, aqueous amino resin compositions containing urea, formaldehyde and (pre)condensates thereof, in particular for a liquid, aqueous amino resin composition which is applied to lignocellulose-containing material by means of a glue application device in of wood-based material production can be applied.
  • the mixture comprising a urea-formaldehyde condensate typically also contains water in addition to the condensate itself.
  • the mixture comprising a urea-formaldehyde condensate may further contain various types of urea-formaldehyde condensates.
  • the condensates contained can differ, for example, in the degree of condensation.
  • the mixture can still be in the form of a solution (ie clear liquid) or already in the form of a dispersion (turbid liquid).
  • step a
  • the method according to the invention comprises as step a. providing a mixture comprising a urea-formaldehyde condensate.
  • the mixture comprising a urea-formaldehyde condensate from step a. is a liquid amino resin composition that contains at least precondensates of the starting materials urea and formaldehyde.
  • the mixture contains a urea-formaldehyde condensate from step a.
  • step a a melamine-modified urea-formaldehyde glue containing up to 10% by weight of melamine, based on the total weight of the glue. Amounts of 10% by weight to 25% by weight of melamine, based on the total weight of the glue, have also proven useful if a particularly strong and/or fast-curing glue line is desired.
  • step a The mixture provided has a water content of 25 to 60% by weight, preferably 30 to 50% by weight and particularly preferably 32 to 45% by weight, based on the total weight of the mixture.
  • the in step a is a urea formaldehyde concentrate (UFC).
  • UFC urea formaldehyde concentrate
  • UFC is the typical starting material for the production of amino resins such as glues for the chipboard industry.
  • the person skilled in the art understands UFC to be an aqueous solution made from formaldehyde and urea which, in contrast to the pure aqueous solution of formaldehyde, is very stable in storage and more reliable in terms of process.
  • UFC is usually manufactured as a subsequent step after formaldehyde synthesis. The gaseous formaldehyde is absorbed in an aqueous urea solution.
  • the sum of the contents of formaldehyde and urea used is preferably 70 to 85% by weight, based on the total weight of the UFC.
  • the advantage of using such a urea-formaldehyde concentrate in step a. is that the UFC has a very high solids content compared to standard urea formaldehyde glues. In addition, the UFC does not represent a dangerous good and can therefore be transported to the wood-based material manufacturing companies without complex safety precautions.
  • the mixture comprising a urea-formaldehyde condensate is a mixture which has already gone through the so-called methylolation or pre-condensation phase of aminoplast resin production.
  • the urea-formaldehyde condensate is therefore a pre-condensate.
  • the in step a. provided mixture are obtained by reacting urea in a preferably weakly acidic to alkaline medium (pH from 4.0 to 9.5) at elevated temperature (30° C. to 95° C.) with formaldehyde in aqueous solution.
  • the F/U molar ratio in the reaction ranges from 1.9 to 2.1. This is the best way to ensure that numerous low-molecular methylolureas are formed, which are basically still water-soluble.
  • pre-condensate The methylolureas obtained from the reaction, together with the formaldehyde still present or the reaction product with water (methylene glycol), form the main components of the precondensate thus obtained.
  • pre-condensates are also included, such as can be formed after the subsequent reaction in the so-called “pre-condensation phase”.
  • pre-condensation phase as used herein follows the methylolation phase and involves at least the following reaction:
  • the post-condensation phase for the production of very high molecular weight, largely water-insoluble condensates is then continued in the extruder.
  • step b. The reactive extrusion in step b. is then preferably carried out in such a way that further urea is admixed to the mixture used before the first extruder section, as a result of which further low-molecular methylolureas are formed.
  • the actual main or post-condensation reaction of the methylolureas with one another then takes place in the following extruder section.
  • complex mixtures of aminoplastic condensation products with different molecular weights are formed, which is reflected optically in the clouding of the glue and rheologically in an increase in viscosity.
  • a urea-formaldehyde glue and/or a melamine-modified urea-formaldehyde glue can also be used as a mixture comprising a urea-formaldehyde condensate.
  • mixtures comprising a urea-formaldehyde condensate which have already gone through the methylolation, pre-condensation or condensation phase of glue production can be used in step a. be used.
  • the method according to the invention which then represents a "post-condensation" before application to the lignocellulose-containing material in the wood-based material manufacturing plant, allows the refinement and adjustment of the urea-formaldehyde glue on site.
  • the degree of condensation of the urea-formaldehyde glue in the reactive extrusion can again be greatly increased by the method according to the invention, which can be combined with the addition of urea and the associated reduction in the F/U molar ratio without adverse effects on the final viscosity.
  • a urea-formaldehyde glue is a binder that self-crosslinks rapidly when the pH is reduced and the temperature is increased at the same time.
  • the mixture used is a urea-formaldehyde glue that has already gone through the pre-condensation or condensation phase of glue production. It is made up of a mixture or a co-condensate of amino resin parts with NH2 end groups (component A) and amino resin parts with crosslinking, reactive methylol end groups (result of the reaction of an NH2 end group with formaldehyde: component B). These methylol groups are pH-stabilized and therefore not very reactive at room temperature, i.e. slow in the further reaction, namely the self-condensation. Ultimately, however, depending on the number of reactive groups and the type of stabilization, they determine the storage stability or, conversely, the reactivity of the glue systems in question.
  • step a. mixture used comprising a urea-formaldehyde condensate is present as a solution or dispersion.
  • the mixture comprises a urea-formaldehyde condensate from step a. as an essentially single phase composition. This is presumably due to the fact that low-molecular, water-soluble components rich in methylol groups in the mixture have a phase-mediating effect. Essentially single-phase means that no phase separation can be detected with the naked eye. In practice it can be nevertheless be a microscopically finely dispersed dispersion.
  • the dispersion is usually an emulsion (partial suspension in extreme cases) of high-molecular and therefore rather water-incompatible glue components that have already been condensed in water or an aqueous solution of the starting materials and methylolurea precondensates.
  • the mixture used is capable of further condensation. Accordingly, the mixture comprises a urea-formaldehyde condensate from step a. not yet fully networked. In any case, it is liquid at room temperature.
  • a sample is first taken and brought to the measurement temperature.
  • the viscosity can then be determined, for example using a flow cup, using a rotational viscometer or using the Gardner method. In the latter method, the rate at which air bubbles rise in the reaction solution is compared with the rate in test liquids of known viscosity.
  • the molar ratio of formaldehyde used to urea can in step a. provided mixture advantageously from 0.75 to 1.3, preferably from 0.85 to 1.2 and particularly preferably from 0.9 to 1.1. This enables a particularly effective condensation during the reactive extrusion in step b.
  • step b
  • the method according to the invention for the production of an aminoplastically bound wood material comprises as step b. the reactive extrusion of the mixture comprising a urea-formaldehyde condensate from step a. in at least one extruder.
  • extruder means a device that conveys liquid or molten materials by forced conveyance in a heatable and/or coolable cylinder, allows components to be added and removed, and thereby performs mixing and/or kneading tasks.
  • extruder means a device that conveys liquid or molten materials by forced conveyance in a heatable and/or coolable cylinder, allows components to be added and removed, and thereby performs mixing and/or kneading tasks.
  • the at least one extruder to be used in the method according to the invention is described below in connection with the device according to the invention.
  • An extruder usually has various "sections" along the heated and/or cooled barrel, which usually contains a screw conveyor. Whenever a “section of the extruder” is mentioned here, this means a section of the heatable and/or coolable barrel of the extruder, which is characterized by a specific process-technical feature.
  • a technical process feature of an extruder section can be, for example, that this extruder section is heated or cooled to a certain temperature, components are added, a sample is taken and/or the glue in this section has a certain viscosity. Whenever a "first extruder section", "second extruder section” etc.
  • the reactive extrusion can also include the polymerization of additives with amine or OH groups, for example added lignin sulfonate or sugars.
  • the progress of the reactive extrusion can be seen, among other things, from the fact that the viscosity of the glue changes during the reactive extrusion.
  • the viscosity of the urea-formaldehyde glue increases at least temporarily during the reactive extrusion. “At least intermediate” is intended here to mean that the viscosity can be reduced again by additional measures, for example addition of urea, in another section of the extruder, in particular at the end.
  • a condensation phase should be included in the reactive extrusion in step b., ie at least in a section thereof.
  • the reactive extrusion includes at least one section in which the methylolureas present in the urea-formaldehyde glue are at an acidic pH, preferably a pH of 3 to 6, particularly preferably 4 to 5.5, and a temperature of preferably 70° C. to 100 ° C, particularly preferably from 85 ° C to 95 ° C, further react to higher molecular weight condensation products.
  • the methylolureas present in the urea-formaldehyde glue are at an acidic pH, preferably a pH of 3 to 6, particularly preferably 4 to 5.5, and a temperature of preferably 70° C. to 100 ° C, particularly preferably from 85 ° C to 95 ° C, further react to higher molecular weight condensation products.
  • additives in particular lignin sulfonate and/or sugar added.
  • urea and/or a melamine-containing component and optionally further additives can be carried out in the extruder in a manner known to the person skilled in the art of compounding plastics by means of extruders. In particular, it is possible to meter in additives in different zones of the extruder through appropriate feed openings (eg via high-pressure pumps).
  • the in step a. provided mixture comprising a urea-formaldehyde condensate an extruded glue with the best possible properties for use in the further process steps c.
  • the optimum viscosity and the F/U ratio can be set by this addition of urea and/or a melamine-containing component and any other additives to be used.
  • a “melamine-containing component” this means a composition that contains melamine.
  • the melamine-containing component is a melamine-urea-formaldehyde glue or a melamine-modified urea-formaldehyde glue.
  • the first extruder section extends over a maximum length of 1/3 of the total length of the heatable and/or coolable barrel of the extruder. “At the beginning” of reactive extrusion means in particular within the first Third of the extruder, based on the longitudinal axis of the heatable and/or coolable barrel of the extruder.
  • step b When reference is made herein to "during the reactive extrusion in step b.", this means that the reactive extrusion for the mixture comprising a urea-formaldehyde condensate has already started. Accordingly, measurable changes in the mixture, such as an increase in viscosity, have already taken place. According to one embodiment, the associated mixture is then also no longer located in the first extruder section.
  • the last extruder section extends over a maximum length of 1/3 of the total length of the heatable and/or coolable barrel of the extruder.
  • “At the end” of the reactive extrusion means in particular within the last third of the extruder, based on the longitudinal axis of the heatable and/or coolable barrel of the extruder. However, “at the end” can also mean immediately after exiting the extruder.
  • the reactive extrusion in step b. takes place at a pH of from 3 to 9, preferably from 3 to 7.5 and particularly preferably from 3 to 6.
  • the reactive extrusion has at least one section in which the pH is 3 to 6, particularly preferably 4.5 to 5.5. This has proven optimal for a particularly efficient condensation reaction of methylolureas in the mixture comprising a urea-formaldehyde condensate.
  • the pH can be further adjusted by adding be set at a suitable point in the extruder using the pH regulators described in more detail below.
  • the reactive extrusion in step b. runs at least in a section of the extruder in which the temperature of the mixture in the extruder is 30° C. to 180° C., preferably 40° C. to 160° C., particularly preferably 60° C. to 140° C., and particularly preferably 70° 130oC to 130oC. This ensures, in particular in combination with an acidic pH as indicated above, that highly condensed aminoplastic structures are formed at least in one section of the reactive condensation.
  • the extruded glue has a temperature of at least 30° C., in particular 35° C. to 55° C., when it exits the extruder. This can be ensured by appropriately adjusting the heating temperature in the final section of the extruder.
  • the stated temperature ranges have the advantage that the extruded glue is at such an elevated temperature that it enables adequate distribution, preferably good sprayability, on the lignocellulose-containing material without provoking undesired precuring of the glue.
  • the adaptation of further reaction parameters for the reactive extrusion is within the knowledge and skill of the person skilled in the art.
  • added urea before, during and/or at the end of the reactive extrusion in step b. added urea.
  • the urea can be added as a solid or as an aqueous solution, for example as a 40% urea solution in water.
  • the addition of urea during or at the end of the reactive extrusion is particularly preferred.
  • the addition of urea has the advantage that a low F/U molar ratio of the extruded glue can be set, as a result of which the wood-based materials produced with the extruded glue ultimately have reduced formaldehyde emissions. If the urea is only added during or at the end of the reactive extrusion, it can be done at the beginning or an excess of formaldehyde, which is advantageous for the condensation, is still present during the reactive extrusion.
  • the final molar ratio of formaldehyde to urea in the extruded glue resulting from step b. is obtained is 0.75 to 1.3, preferably 0.85 to 1.2 and particularly preferably 0.9 to 1.1. It is particularly advantageous if the molar ratio of formaldehyde to urea is higher during or at the beginning of the reactive extrusion than the final molar ratio in the extruded glue.
  • a high F/U molar ratio is important, while in the final glue to be applied to the lignocellulosic material, a ratio as low as possible, ideally close to or even below 1, with a view to reducing it of formaldehyde emissions in the wood-based material is desirable.
  • the F/U molar ratio can be reduced in particular by adding urea during or at the end of the reactive extrusion in step b. respectively.
  • a melamine-containing component is added, preferably at the beginning of the reactive extrusion.
  • a melamine-modified extruded urea-formaldehyde glue containing up to 10% by weight melamine based on the total weight of the extruded glue. Amounts of 10% by weight to 25% by weight of melamine, based on the total weight of the extruded glue, have also proven useful when a particularly strong and/or fast-curing glue line is desired.
  • the addition of a melamine-containing component has several advantages.
  • the melamine-mediated three-dimensional crosslinking leads to sufficient strength of the wood-based materials produced with it, even with increased addition of urea to reduce emissions.
  • adding melamine or melamine and urea in step b. it is more appropriate to state the final molar ratio of formaldehyde to (NH2)2 in the extruded glue than the F/U molar ratio.
  • a melamine-containing component or a melamine-containing component and urea in step b. added in a preferred embodiment of the process according to the invention is obtained is 0.6 to 1.2, preferably 0.7 to 1.1 and particularly preferably 0.8 to 1.0.
  • step b in step b.
  • Urea and a melamine containing component are added, preferably at the beginning of the reactive extrusion.
  • a low F/U molar ratio of the extruded glue can be set and, on the other hand, the degree of three-dimensional crosslinking can be increased.
  • the wood-based materials produced with such a glue have reduced formaldehyde emissions and improved mechanical and hygroscopic properties compared to wood-based materials that were produced with conventional urea-formaldehyde glue.
  • step a provided mixture further additives or these are added to the mixture at the beginning, during or at the end of the reactive extrusion in step b. admitted.
  • the additives can in particular be selected from the group consisting of lubricants, pH regulators and viscosity regulators such as lignin sulfonate and/or sugar.
  • the addition of these additives at the beginning, during or at the end of the reactive Extrusion in the extruder has the advantage that the mechanical forced mixing in the extruder results in better mixing, which also enables improved compatibility of the additives in the extruded glue.
  • sugar, lignin sulfonate and/or pH regulators are added to the mixture comprising a urea-formaldehyde condensate to lower the pH.
  • Additives are defined here as being present in a total amount of less than 45% by weight, more preferably less than 35% by weight, based on the total weight of the urea-formaldehyde glue. That is, the mixture obtained in step a. is used or the extruded glue from step b. is obtained, is preferably at least 55 wt .-%, more preferably at least 65 wt .-%, each based on the total weight of the mixture comprising a urea-formaldehyde condensate or of the extruded glue, from water, urea, formaldehyde and, if necessary, melamine.
  • a lubricant as an additive has proven to be advantageous in the process according to the invention, since this contributes to reducing adhesion to the wall and thus also counteracts the formation of deposits in the extruder.
  • Waxes for example, in the form of solid wax or in the form of wax dispersions, in particular paraffins and paraffin dispersions, are suitable for use as lubricants. It is particularly expedient to use such additives as lubricants which can also serve as hydrophobing agents in the finished wood material. It has proven particularly advantageous to add solid waxes, in particular in an amount of 0.5 to 4% by weight, based on the total weight of the extruded glue.
  • a lubricant in the form of wax is preferably added during reactive extrusion or shortly after final pH adjustment. This ensures that the wax can be distributed sufficiently well. At the same time, high extruder temperature and the shearing enabled by the extruder an excellent wax distribution can be achieved.
  • the wax serves as an anti-swelling agent in the end product, but also ensures a reduction in the coefficient of friction on the extruder walls and thus a reduction in wall deposits (fouling) and consequently wall friction (lubricant).
  • pH regulator Another additive that can be used according to the invention is a pH regulator.
  • this can be an acid or an alkali.
  • the rate and nature of the aminoplastic condensation reaction can be controlled by pH, with lower pH accelerating condensation and alkaline slowing or even stopping it.
  • latent acid donors such as ammonium salts of strong acids or weak bases such as amines as pH regulators.
  • the reason for this is that the slower release of the acid by latent acid donors and the lower base strength of an amine compared to inorganic bases (e.g. sodium hydroxide solution) make it possible to control the desired pH setting very precisely while avoiding local overconcentrations.
  • latent acid donors for example in the form of ammonium salts
  • the ammonium salts added can also advantageously be used as so-called hardeners in the step d.
  • an ammonium salt of an inorganic acid or an amine is used as an additive.
  • Modified Kraft lignins can be added as a further additive. These typically serve as a filler.
  • Particularly preferred additives within the scope of the invention are lignin sulfonate and/or sugar.
  • Highly condensed amino resins such as can be obtained by the reactive extrusion according to the invention, tend to phase separate or to form very high viscosities. Therefore, additives would which on the one hand can serve as plasticizers and on the other hand as phase mediators, desirable
  • the in step a. provided mixture lignin sulfonate and/or sugar or these are added to the mixture at the beginning, during or at the end of the reactive extrusion in step b. added as an additive.
  • the addition of lignin sulfonate and/or sugar at the beginning of the reactive extrusion is particularly preferred.
  • phase mediators act as phase mediators and viscosity regulators, which is particularly advantageous in the process according to the invention: the high degrees of condensation that can be achieved with reactive extrusion often lack the otherwise phase-mediating, low molecular weight aminoplastic structures and methylolureas. According to the invention, this can be at least partially compensated for by adding phase mediators such as lignin sulfonate and/or sugars. Unmodified Kraft lignins do not belong to the lignin sulfonates used according to the invention as phase mediators and viscosity regulators.
  • Lignin sulfonate is usually obtained in the sulfite process by sulfonating lignin and converting it into water-soluble lignin sulfonate.
  • lignin sulfonate is a water-soluble polyphenol.
  • the lignin sulfonate to be used according to the invention can be present as a salt, in particular in the form of calcium, magnesium, ammonium and/or sodium lignin sulfonate.
  • the lignin sulfonate can have a very broad molar mass distribution of 1000 to 140000 g/mol. The average molar mass of the lignin sulfonate depends on the wood used for production (softwood, hardwood) and on the production process itself.
  • the lignin sulfonate can be used in the form of a commercially available aqueous lignin sulfonate composition. Due to their formation in the sulfite process, these usually contain a solids content of lignin sulfonate of about 30 to 50% by weight in aqueous solution. However, more dilute or more concentrated lignin sulfonate preparations or lignin sulfonate as solid can also be used in the process according to the invention.
  • the lignin sulfonate is preferably in the form of an aqueous composition, in particular an aqueous suspension deployed.
  • the pH of the lignin sulfonate used can vary widely depending on the type of sulfite process from which it originates. A pH value of 1 to 13 is possible.
  • the lignin sulfonate is calcium lignin sulfonate. In another embodiment of the method according to the invention, the lignin sulfonate is magnesium lignin sulfonate. In a further embodiment of the method according to the invention, the lignin sulfonate is ammonium lignin sulfonate. Mixtures of these three types of lignin sulfonate can also be used.
  • lignin sulfonate in the reactive extrusion in step b. acts as a phase mediator and/or viscosity regulator.
  • the lignin sulfonate is therefore also referred to herein as phase mediator according to the invention or viscosity regulator according to the invention.
  • the invention also relates to the use of lignin sulfonate as a phase mediator and/or viscosity regulator in the reactive extrusion of a mixture comprising a urea-formaldehyde condensate for wood-based materials.
  • a “phase mediator” within the meaning of the invention has the effect that at least two phases that are immiscible or poorly miscible with one another are mixed and stabilized to form a more finely divided mixture (a dispersion).
  • the lignin sulfonate used according to the invention “stabilizes” and disperses in particular the high molecular weight polymethylene urea molecules produced during the reactive extrusion in the aqueous phase.
  • a “viscosity regulator” within the meaning of the invention has an influence on the prevailing viscosity, ie the viscosity can be changed by adding it.
  • the phase-mediating effect of the lignin sulfonate seems to be based on the fact that it is at least partially bonded via the sulfonate or free OH groups to other glue components, in particular to formaldehyde, urea and/or existing condensation products of the glue interacts.
  • Condensation products modified with lignin sulfonate in this way in particular high molecular weight condensation products of urea-formaldehyde glue modified with lignin sulfonate in the form of polymethylene urea, are more miscible with the aqueous phase.
  • the effect according to the invention begins with a quantity of 0.1% by weight of lignin sulfonate (weight of solids based on the total weight of the extruded glue).
  • lignin sulfonate acts as a viscosity regulator.
  • the viscosity of the extruded glue can be reduced by adding lignin sulfonate. This is presumably due to the phase mediating properties of the lignin sulfonate.
  • lignin sulfonate As for lignin sulfonate, it has surprisingly also been shown for the use of sugar, preferably fructose, that in the reactive extrusion in step b. act as phase mediators and/or viscosity regulators. Sugars are therefore also referred to here as phase mediators according to the invention or viscosity regulators according to the invention. Phase mediator molecules similar to sugars form in situ during reactive extrusion as described above for lignin sulfonate. the The invention accordingly also relates to the use of sugar and/or low molecular weight polyols as phase mediators and/or viscosity regulators in the reactive extrusion of a mixture comprising a urea-formaldehyde condensate for wood-based materials.
  • step a mixture used comprising a urea-formaldehyde condensate a sugar in an amount of 1 to 40% by weight, preferably 2 to 25% by weight and particularly preferably 5 to 15% by weight, in each case as solid weight based on the Total weight of extruded glue or sugar is added at the beginning, during or at the end of the reactive extrusion in step b. added in this amount.
  • the phase-mediating effect of the sugars appears to be based on the fact that they react with other glue components, in particular with formaldehyde, urea and/or high-molecular condensation products of the glue, in some cases via free OH groups.
  • high-molecular condensation products of the extruded urea-formaldehyde glue produced during the reactive extrusion are made compatible with the aqueous phase.
  • the effect according to the invention begins with a quantity of 1% by weight of sugar (weight of solids based on the total weight of the extruded glue).
  • the sugars also act as viscosity regulators. As with lignin sulfonate, this functionality is probably due to the phase-mediating effect of the sugars.
  • the viscosity of the extruded glue can thus be reduced by adding sugar.
  • the sugar is selected from the group consisting of aldoses and ketoses.
  • the sugar used can in particular be a monosaccharide, a dissaccharide or a polysaccharide.
  • the sugar is a reducing sugar.
  • reducing sugar when used herein, it is understood to mean a sugar which contains an aldehyde or keto group or which can isomerize so that an aldehyde or keto group is present at the desired time in the extruder zone in question. Such a sugar can thus act as a kind of partial formaldehyde substitute and thus enables the formaldehyde content in the glue to be further reduced.
  • Suitable sugars are selected in particular from fructose, glucose, sucrose and maltodextrin. Fructose is particularly preferred.
  • sugar and/or lignin sulfonate is particularly useful because these two additives can be incorporated into the resin matrix during reactive extrusion, but especially during curing, and thus lead to an increased degree of crosslinking of the binder mixture based on the extruded formaldehyde - low F/U molar ratio urea resin.
  • the mechanical and hygroscopic properties of wood-based materials that are produced with such a glue can be improved.
  • additives such as hydrophobing agents, plasticizers, crosslinking agents, accelerators (e.g. PMD1, amines), fire retardants, antifungal agents, insecticides, wetting agents, colors, conductivity agents, fillers and/or reinforcing materials can be used at the beginning, during or at the end of the reactive extrusion in step b. be supplied.
  • accelerators e.g. PMD1, amines
  • fire retardants e.g. antifungal agents, insecticides, wetting agents, colors, conductivity agents, fillers and/or reinforcing materials
  • Colors, fire retardants, insecticides, fungicides are preferably only added at the end of the reactive extrusion. This has the advantage that the effectiveness of these additives is not affected by the elevated temperature during reactive extrusion.
  • the crosslinking of the extruded glue can be supported by adding polymeric diphenylmethane diisocyanate (PDM1) and/or amines, latent hardeners, organic (poly)acids or other crosslinking agents.
  • PDM1 polymeric diphenylmethane diisocyanate
  • latent hardeners organic (poly)acids or other crosslinking agents.
  • organic (poly)acids organic (poly)acids or other crosslinking agents.
  • step a The reactive extrusion of the mixture from step a. however, no lignocellulosic material is fed into at least one extruder.
  • the extruded glue resulting from step b. is obtained thus does not include any lignocellulosic material.
  • the reactive extrusion in step b. uses more than one extruder or an extruder with different sections that differ in their type and function or the set parameters.
  • the use of several extruders or different extruder sections has the advantage that different types of extruders, in particular extruders that differ in the type and function of the heatable and/or coolable cylinder, can be used and/or the same extruders in series can be operated differently .
  • different speeds of the screw conveyor can be used and/or the cylinder with the screw conveyor is heated or cooled differently.
  • a pre-condensation, a post-condensation and, if necessary, further phases such as modification or compounding with additives, maturing and/or cooling can be carried out in a continuous process.
  • the product of the reactive extrusion in step b. is the extruded glue.
  • This is an aqueous dispersion.
  • this is a finely dispersed aqueous dispersion, which is regularly possible due to the excellent mixing performance of the extruder.
  • the extruded glue can be so unstable that it breaks immediately after application to the lignocellulosic material.
  • breaking means that the extruded glue phase separates.
  • the extruded glue can thus immediately after Apply to the lignocellulose-containing material in a broken dispersion.
  • a "broken dispersion” is no longer a homogeneous dispersion. This can be a consequence of the high degree of condensation that can be achieved with reactive extrusion, because highly condensed amino resins tend to phase separate.
  • the production of such an unstable extruded glue in the method according to the invention is not necessarily harmful, since the extruded glue in step c.
  • step b. a connection between the extruder in step b. and the glue application device in step c. exist, so that no intermediate storage is necessary.
  • the pressure built up by the extrusion can be used directly to apply the extruded glue.
  • the application of an unstable glue to the lignocellulose-containing material, ie a glue which turns into a broken dispersion immediately after application can surprisingly even be advantageous in many applications, since phase separation then occurs directly on the lignocellulose-containing material. As a result, more binder remains on the surface of the lignocellulosic material and “does not “stick away”.
  • the aim of the reactive extrusion according to the invention is to obtain an extruded glue which is suitable, preferably sprayable, for application by means of a glue application device.
  • a correspondingly high water content in the extruded glue and in the glue liquor is important for this, which is why degassing during extrusion is not necessary and can even be disadvantageous in individual cases in the process according to the invention.
  • no degassing takes place during the reactive extrusion in step b.
  • the extruded glue obtained has a water content of 25 to 60% by weight, preferably 30 to 50% by weight and more preferably from 32 to 45% by weight based on the total weight of the glue.
  • the free formaldehyde content of the extruded glue produced according to the invention is less than 0.1% by weight, preferably less than 0.07% by weight and particularly preferably less than 0.05% by weight, based on the total weight of the extruded glue .
  • Methods for determining the content of free formaldehyde in a glue are known to those skilled in the art. The determination can be made, for example, by titration.
  • the mixture used undergoes a change in its properties, in particular its viscosity.
  • the urea, lignin sulfonate and/or sugar can be added in particular in the extruder.
  • the extruded glue emerging from the extruder is directly suitable for application by a glue application device. So he can, if desired, immediately after step b. directly in step c. of the method according to the invention.
  • the extruded glue is sprayable.
  • the combination of an intermediate increase in the degree of condensation of the mixture used by means of reactive extrusion and subsequent reduction in viscosity through the addition of urea, lignin sulfonate and / or sugar at the end of the reactive extrusion allows the invention in a particularly advantageous manner, urea-formaldehyde glues with reduced To generate F / U molar ratio, which still have an optimal viscosity of the glue and minimize safety or procedural risks.
  • the mixture from step a adjusted to a final molar ratio of formaldehyde to (NH2)2 of 0.9 to 1.1. This mixture is then, after mixing in lignin sulfonate and/or sugar in step b.
  • step c
  • the method according to the invention comprises as step c. the gluing of lignocellulose-containing material by applying a glue liquor containing or consisting of the extruded glue that is used in step b. is obtained, on the lignocellulosic material, the application being carried out by means of a glue application device.
  • lignocellulosic material when “lignocellulosic material” is mentioned here, this means plant material that contains lignocellulose.
  • Lignocellulose within the meaning of the invention contains cellulose and/or hemicellulose and lignin.
  • the lignocellulosic material contains or consists of wood particles. Both the wood particles and the lignocellulose-containing material as such can be selected in particular from finely divided wood, wood fibers, wood flakes, wood strands, wood wafers, wood chips and wood chips. Wood chips, wood fibers and wood strands are particularly suitable for the process according to the invention.
  • the extruded glue or the glue liquor in step c. applied to the lignocellulosic material before, during and/or after it has been spread into a mat. Applying the glue and gluing is done here used synonymously. Gluing is the complete or partial wetting of the lignocellulosic material with the extruded glue or the glue liquor.
  • the extruded glue obtained can be used directly as "glue liquor" in step c. be used. I.e. if additional components are desired in the glue liquor, these can be added directly before, during or after the reactive extrusion in step b. added, especially in the extruder, which ensures good mixing.
  • the in step c. used glue liquor can thus with the from step b. be identical to the extruded glue obtained.
  • the glue liquor consists of at least 50% by weight, preferably at least 60% by weight and particularly preferably at least 70% by weight of the from step b. obtained extruded glue.
  • the viscosity of the glue liquor is of crucial importance for the quality of the gluing. If the viscosity of the glue liquor is too low, too large a proportion of the glue penetrates into the lignocellulose-containing material, ie the lignocellulose-containing material is "swept away" so that too little glue remains in the actual glue joint. As a result, no real glue line can form and therefore no sufficient binding strength of the wood-based material. If the viscosity of the glue liquor is too high, the glue distribution is impaired and there may be insufficient wetting and insufficient or no penetration of the glue into the lignocellulose-containing material, with the result that insufficient mechanical anchoring of the wood-based material is achieved.
  • step c. of the method according to the invention can include further steps in addition to the production of the glue liquor from the extruded glue, which may have to take place, for example typically the dosing of the glue liquor, the dosing of the lignocellulose-containing material to be glued and the scattering of the glued lignocellulose-containing material to form a mat, which is then used in step i.e. is pressed to the wood material.
  • the degree of gluing in step c. is, depending on the wood material to be produced, preferably from 7 to 14% by weight of solid resin to atro lignocellulose-containing material.
  • "Atrolignocellulosic material” as used herein refers to the weight of kiln dried lignocellulosic material which is substantially anhydrous. The kiln-dried state of the lignocellulose-containing material can be achieved, for example, by storage at a temperature of 103° C.+/-2° C. to constant weight or constant mass.
  • Solid resin means the sum of the solid parts of urea, formaldehyde, additives and possibly melamine, if present in the glue.
  • the glue liquor is applied to the lignocellulosic material using a glue application device.
  • the glue application device can be selected from the group consisting of one or more spray nozzles, in particular liquid pressure nozzles, liquid-air atomizer nozzles, or liquid vapor atomizer nozzles, a blow-line gluing device, a drop chute gluing device, and/or a mechanical gluing mixer, in particular a drum gluing system, which may have one or more atomizers.
  • part of the glue application device can also be a mixer, which is connected upstream of the spray nozzles and is used for thorough mixing of the extruded glue up to spraying and can also be used to mix in other additives shortly before the glue application.
  • the glue application device is a blow-line gluing device. Its principle is that the glue is injected into a stream of lignocellulosic material that moves at high speed (150 to 500 m/s). Because of the high turbulence in the line, the glue is evenly distributed.
  • surface-modifying agents can also be sprayed on in the blowline, for example, which can neutralize and/or encapsulate the surface of the lignocellulose-containing material.
  • the lignocellulose-containing material can also be glued by spraying it on in a chute or on a conveyor belt using spray nozzles, in particular liquid pressure nozzles, liquid/air atomizer nozzles or liquid steam atomizer nozzles.
  • the glue application device can also be a mechanical glue mixer.
  • the application device is a drum gluing system, which may have one or more atomizers.
  • between step b. and c. at least one further intermediate step.
  • at least steps b. and c. and any intervening steps are continuous, ie intermediate storage of the extruded glue is excluded in this embodiment.
  • the method according to the invention comprises as step d. pressing the glued lignocellulosic material from step c. under the influence of pressure and temperature to form a wooden material.
  • step d. for a hot press.
  • the pressing factor during hot pressing is 2 to 10 s/mm, preferably 3 to 6 s/mm.
  • Press factor is understood here in particular as the dwell time of the wooden material in the press in seconds per millimeter of thickness of the finished pressed wooden material.
  • Suitable temperatures for pressing in step d. of the method according to the invention or one of its embodiments are temperatures from 150° C. to 250° C., preferably from 160° C. to 240° C., particularly preferably from 180° C. to 230° C. The process can be carried out particularly economically at temperatures in these ranges.
  • the device according to the invention comprises i. an extruder, ii. a glue applicator connected to the extruder, and iii. a device for pressing lignocellulosic material to form a wood material. It is suitable for carrying out the method according to the invention.
  • the extruder (i) according to the invention is a processing extruder which is used for the chemical processing of the mixture used with the aid of at least the process operations of conveying, heating, mixing and ejection.
  • degassing and/or pressure build-up can be present or practiced as further process operations.
  • no degassing takes place in the extruder.
  • the aim of the extrusion according to the invention is to obtain a urea-formaldehyde glue which is suitable for application by means of a glue application device, preferably by spraying on by means of a glue application device.
  • a correspondingly high water content in the extruded glue and in the glue liquor is important for this, which is why degassing during extrusion is not necessary and can even be disadvantageous in individual cases in the process according to the invention.
  • the extruder (i) basically comprises three main areas: the drive part, the process part and the discharge part. These main areas can in turn be subdivided into assemblies, which are composed of components.
  • the drive part which includes a motor and a gearbox
  • the drive energy is converted into mechanical energy in order to be transferred from the screw and kneading elements in the process part to the product to be processed.
  • the process section of the extruder different process sections are designed and combined with one another according to the respective requirements for reactive extrusion. Essentially, these are the intake section, the melting or heating section, the mixing and homogenization section, if necessary the Degassing section and/or the discharge or pressure build-up section.
  • the finished product ie the extruded glue
  • the discharge part includes all components installed after the process part, through which the finished product flows and is made accessible for the next process step.
  • Discharge parts can include, for example, adapter pieces, throttle valves and screen devices.
  • the glue application device ii
  • extruder (i) and the glue application device (ii), for example a metering device and/or mixer for producing the glue liquor and/or a disperser and/or one or more further extruders for converting the extruded glue into as finely dispersed dispersion.
  • glue application device for example a metering device and/or mixer for producing the glue liquor and/or a disperser and/or one or more further extruders for converting the extruded glue into as finely dispersed dispersion.
  • the extruder is preferably selected from the group consisting of a single-screw extruder, twin-screw extruder and multi-screw extruder.
  • the use of a tightly intermeshing twin-screw extruder has proven to be particularly useful. This enables very efficient mixing and a high pressure build-up.
  • the extruder or, in the case of a plurality of at least one extruder used is a closely intermeshing twin-screw extruder.
  • the extruder is particularly preferably an intermeshing, co-rotating twin-screw extruder. In addition to the excellent self-cleaning effect, this has the advantage that it can optimally convey the sometimes highly condensed and therefore highly viscous urea-formaldehyde glue and build up pressure.
  • the glue application device (ii) is selected from the group consisting of one or more spray nozzles, Liquid pressure nozzles, liquid-air atomizer nozzles, or liquid-steam atomizer nozzles, a blow-line gluing device, a drop chute gluing device, and/or a mechanical gluing mixer, in particular a drum gluing system, which may have one or more atomizers.
  • the glue application device is a blow-line gluing device. What has already been said in connection with the method according to the invention applies accordingly to the blow-line gluing device.
  • the device for pressing lignocellulose-containing material to form a wood-based material (iii) can in particular be a multi-opening press, a single-opening press or a continuously operating press.
  • a continuously operating press for example, double-belt presses, calender presses or extrusion presses can be used.
  • the device for pressing the lignocellulosic material into a wood-based material (iii) is a hot-pressing plant. What has already been said in connection with the method according to the invention applies correspondingly to hot pressing.
  • the wood materials obtainable according to the invention have particularly low formaldehyde emissions due to the possibility associated with reactive extrusion of obtaining urea-formaldehyde glues or melamine-modified urea-formaldehyde glues with particularly reduced F/U molar ratios with practical viscosity values.
  • This advantage is made possible by the inventive use of a reactive extrusion to increase the degree of condensation and the viscosity, which the viscosity-reducing effect of a subsequent Urea addition to set a lowered F / U molar ratio can compensate in an extremely efficient manner.
  • the invention therefore also provides novel wood-based materials which differ from corresponding wood-based materials from the prior art in the special molecular structure of the condensation products produced by the reactive extrusion in the hardened urea-formaldehyde glue line.
  • the invention also provides wood-based materials that are characterized by very low formaldehyde emissions, namely formaldehyde emissions that are less than 0.1 ppm, preferably less than 0.05 ppm and particularly preferably less than 0.04 ppm.
  • the wooden material according to the invention contains a hardened reaction product of the extruded glue or the glue liquor.
  • reaction product means the reaction product of the components of the extruded glue or the glue liquor, ie the product of the crosslinking reaction, with new covalent bonds being formed between the glue components and any additives added.
  • the reaction product is typically a solid aminoplast in which optionally added lignin sulfonate and/or sugar is condensed.
  • the wood-based material according to the invention contains the reaction product (ie the hardened glue) in an amount of 1 to 25% by weight, based on the dry weight of the wood-based material.
  • the wood-based material according to the invention preferably consists essentially of lignocellulose-containing material. “Essentially” here means more than 70% by weight, 85% by weight, 90% by weight, 93% by weight or 95% by weight, based in each case on the dry weight of the wood-based material.
  • Wooden materials when used, this means all materials that contain lignocellulose-containing material, i.e. in particular wood.
  • Wood materials within the meaning of the invention are preferably selected from the group consisting of a chipboard, an OSB board, a fiber board, a veneer-based wood material, a molded fiber part and a molded chipboard part.
  • Wood-based materials according to the invention are in particular chipboard or fiberboard.
  • the wood material according to the invention is a wood chip material, in particular a chipboard or OSB board. Wood-based materials according to the invention can be used particularly well for producing a laminate, a floor covering, a worktop, a tabletop or a piece of furniture.
  • chipboard in a broader sense, namely wood-based materials that have been produced from machined wood particles and by means of heat and pressure using at least one binder.
  • wood fiber materials are wood fiber materials.
  • the latter include fiber boards, such as medium-density (MDF) and high-density (HDF) fiber boards.
  • MDF medium-density
  • HDF high-density
  • the expert knows different wood chip materials. Examples are chipboard, flat pressed board, single layer board, multi-layer board, light flat pressed board, extruded board, extruded tube board (ET - Extruded Tubular), extruded solid boards (ES - Extruded Solid), plastic-coated decorative flat pressed boards (MFB - Melamine Faced Board), chipboard molded parts or coarse chipboard (OSB - Oriented Strand Board).
  • the chipboards can be classified according to DIN EN 312, whereby the chipboards can differ in terms of strength and moisture resistance.
  • OSB boards can be classified according to EN 300 according to their use.
  • Such wood chip materials can, for example, be further processed into laminates, floor coverings, countertops, table tops, pallets and/or molded wood parts.
  • the wood material is a
  • the wood-based material is preferably chipboard or OSB board. According to another embodiment, the wood material according to the invention is a fibreboard.
  • the invention also relates to the use of a reactive extrusion for the production of low-formaldehyde emission wooden materials.
  • the object of the extrusion is, in particular, the mixture already described in detail above, comprising a urea-formaldehyde condensate.
  • the effect of reducing formaldehyde emission made possible according to the invention has already been explained above.
  • the invention also relates to the use of lignin sulfonate and / or sugar as
  • Phase mediator and/or viscosity regulator in reactive extrusion in particular the reactive extrusion of a mixture comprising a urea-formaldehyde condensate in the production of glue for the production of wood-based materials.
  • FIG. 1 shows various embodiments of the invention
  • FIG. 2 shows an embodiment of the extruder which is suitable for carrying out the method according to the invention.
  • FIG. 3 shows a system that is also used in the exemplary embodiments
  • FIG. 1 describes various embodiments of the method according to the invention.
  • Various starting materials can be fed to the extruder (A).
  • Starting material can be a urea formaldehyde concentrate (UFC)(1).
  • UOC urea formaldehyde concentrate
  • a mixture comprising a urea-formaldehyde condensate (2) which has only already gone through the methylolation or precondensation phase can also serve as starting material.
  • All three starting materials (1), (2) and (3) fall under the term "mixture comprising a urea-formaldehyde condensate" as used herein.
  • the starting material fed to the extruder in each case is subjected to a reactive extrusion, in which case further components (4) can be added or optionally added before, during and/or at the end of the reactive extrusion.
  • the product of the reactive extrusion is the extruded glue (5), which when leaving the extruder is either already available as a ready-to-use glue liquor (6), which can be applied directly to lignocellulosic material by means of a glue application device (B) or becomes the extruded glue (5).
  • a glue liquor (6) which is ready for application to lignocellulosic material by means of a glue application device (B).
  • the glued lignocellulosic material (8) is then pressed under heat and pressure using a press (C) to form a wood material (9).
  • further components (4) can be added or possibly added. These further components (4) can be urea and/or a melamine-containing component and optionally additives such as lignin sulfonate and/or sugar.
  • Hydrophobing agents, plasticizers, crosslinking agents, accelerators (for example PMD1, amines), flame retardants, antifungal agents, insecticides, wetting agents, colors, fillers and/or reinforcing materials are added to the reactive extrusion in the extruder (A).
  • the product of the reactive extrusion taking place in the extruder is the extruded glue (5).
  • this can already be used directly as glue liquor (6), which is applied to lignocellulose-containing material by means of a glue application device (B).
  • the extruded glue (5) must first be subjected to further process steps, in particular a mixing or addition of further components (7) such as hydrophobing agents, insecticides, fire retardants, colors, odor traps and conductive agents in order to 6) to get.
  • the glue liquor (6) is applied to lignocellulosic material by means of a glue application device (B), preferably by spraying using the glue application device.
  • the glue liquor (6) is applied to the lignocellulosic material before it has been scattered into a mat.
  • the glued lignocellulosic material (8) scattered in a mat is then pressed by a press (C) under heat and pressure to form a wood material (9).
  • FIG. 2 describes an embodiment of the extruder which is suitable for carrying out the method according to the invention.
  • the extruder of this embodiment contains a drive part (10), a process part (11) and a discharge part (19).
  • the screw (17) embedded in a cylinder (15) is driven with the aid of the drive part (10).
  • the process part (11) comprises a filling device (12) through which the starting material (13) for the reactive extrusion is fed to the extruder.
  • the process part (11) comprises feed openings (14) through which further components can be added to the material (18) being extruded, ie the glue, at different stages of the reactive extrusion.
  • the feed openings (14) are distributed along the entire longitudinal axis of the cylinder (15), so that any further components can be added to the material (18) in the reactive extrusion at different stages of the reactive extrusion.
  • samples of the material (18) in the reactive extrusion, ie the glue can also be taken through the feed openings (14), so that the progress of the reactive extrusion can be tracked by measurement.
  • the reaction conditions for the reactive extrusion which takes place inside the barrel (15) of the process section (11), can be influenced by various parameters. For example, the speed of the screw (17) can be adjusted, which influences the dwell time of the material (18) in the reactive extrusion in the cylinder (15).
  • reaction temperature can also be adjusted by temperature regulating elements (16) along the Cylinder (15) can be adjusted.
  • the product of the reactive extrusion is the extruded glue (21). This passes through a nozzle (20) in the discharge part (19) from the extruder.
  • FIG. 3 shows an embodiment of the extruder with feed systems for the individual components of the extruded glue (35) as is also used and explained in more detail in the exemplary embodiments.
  • the extruder (38) comprises a feed zone (D), a condensation zone 1 (E), a condensation zone 2 (F), a cooling zone (G) and a pressure zone (H).
  • Sugar and/or lignin sulfonate from container (22), a urea-formaldehyde concentrate (UFC) from container (23) and urea from container (24) can be fed to the extruder in the feed zone (D).
  • the sugar and/or the lignin sulfonate, the urea and the UFC can be mixed in a premix tank (25) before being introduced into the feed zone (D) of the extruder.
  • the urea from the container (24) is metered into the premixing container (25) via an extruder (39).
  • acid from the container (26) and a wax melt or wax dispersion from the container (27) can be added to the extruder in the feed zone (D).
  • condensation zone 1 (E) another sugar can be fed to the extruder from container (28) and an amine or alkali can be fed from container (29).
  • dilution water can be fed to the extruder from the container (30) and an amine or alkali can be fed again from the container (31).
  • PMDI, additives and crosslinking agents can be fed to the extruder from the containers (32), (33) and (34).
  • the vessels listed above are each connected to the respective zones of the extruder by valves (36) and pumps (37).
  • the reactive extrusion in the extruder (38) leads to the extruded glue (35).
  • Example 1 A reactive extrusion (see FIG. 3) is carried out as follows in a twin-screw kneader (ZSK) with closely intermeshing, co-rotating screws (38):
  • ZSK twin-screw kneader
  • the extruder is parameterized as follows:
  • the throughput of the extruder is adjusted in such a way that the average residence time in the sum of the two condensation zones 1 and 2 (E and F) is 4.5 minutes.
  • a standard urea-formaldehyde glue as is customary in wood-based material production, is mixed from the container (23) in the pre-mixing container (25) with 5% by weight of fructose from the container (22) (based on the standard urea-formaldehyde glue) mixed.
  • the mixture containing the standard urea-formaldehyde glue and fructose is adjusted to a pH value of 5.1 by adding 30% by weight acetic acid from the storage tank (26) before it is fed into the intake area (D) of the extruder is fed.
  • the reaction mixture is homogenized and tempered to T(D).
  • Example 2 Reactive extrusion (see FIG. 3) is carried out as follows in a twin-screw kneader (ZSK) with closely intermeshing, co-rotating screws:
  • the extruder is parameterized as follows:
  • the throughput of the extruder is adjusted in such a way that the average residence time in the sum of the two condensation zones 1 and 2 (E and F) is 4.5 minutes.
  • the UFC from tank (23) is mixed with prilled urea from tank (24) in premix tank (25) to give a U/F molar ratio of 1:1.0 ( ⁇ 10:9 ratio).
  • To this mixture is added 2% by weight of fructose from tank (22) (based on the UFC) in the premix tank (25).
  • the mixture containing UFC and fructose is adjusted to a pH of 4.8 by adding 30% strength by weight acetic acid from the reservoir (26) before it is fed into the intake area (A) of the extruder via a feed pump.
  • the reaction mixture is homogenized and tempered to T(D).
  • the viscosity and thus the degree of condensation are regulated by finely adjusting the pH value of the starting mixture.
  • reaction mixture is used directly in an industry-typical chipboard production instead of the usual urea-formaldehyde glue and is applied to the wood chips there via the nozzles of a mechanical glue mixer. The wood chips glued in this way are then usually used to produce chipboard.
  • Example 3
  • Example 5 A reactive extrusion (see FIG. 3) is carried out as follows in a twin-flight screw kneader (ZSK) with closely intermeshing co-rotating screws (38):
  • the extruder is parameterized as follows:
  • the throughput of the extruder is adjusted so that the average residence time in the sum of the two condensation zones 1 and 2 (E and F) is 5.5 minutes.
  • the following UF condensate from tank (23) is used as starting material:
  • a melamine-modified standard urea-formaldehyde glue from container (23) is mixed in the premix container (25) with 6% by weight (based on the standard urea-formaldehyde glue) of a mixture of 3.5 parts by weight fructose and 2.5 parts by weight magnesium lignin sulfonate the container (22) mixed.
  • the melamine-modified standard urea-formaldehyde glue with the fructose and the Lignin sulfonate is adjusted to a pH of 5.4 by adding 30% strength by weight acetic acid from the reservoir (26) before it is fed into the feed area (D) of the extruder via a feed pump
  • the reaction mixture is homogenized and tempered to T(D)
  • reaction mixture is fed directly via the glue nozzles of the BlowLine onto the fibers in an industry-typical MDF system and the fibers glued in this way are then pressed into MDF boards in the usual way.

Abstract

The invention relates to a process for producing an amino resin-bound wood-based material, comprising a. providing a mixture comprising a urea-formaldehyde condensate, b. reactively extruding the mixture comprising a urea-formaldehyde condensate in an extruder, c. resinating lignocellulosic matter by applying a resin liquor comprising or consisting of the extruded resin to the lignocellulosic matter by means of a resin application device, and compressing the resinated lignocellulosic matter. The invention also relates to wood-based materials produced by the process of the invention and to an apparatus suitable for implementing the process of the invention. The invention additionally relates to the use of reactive extrusion for amino resin binders for producing low-formaldehyde-emission wood-based materials.

Description

Herstellung von Aminoplastharzen mittels Extruder Manufacture of amino resins using an extruder
TECHNISCHER BEREICH DER ERFINDUNG TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung aminoplastisch gebundener Holzwerkstoffe, in welchem das aminoplastische Bindemittel einer reaktiven Extrusion unterzogen wird sowie eine dazu geeignete Vorrichtung und damit hergestellte Holzwerkstoffe. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung einer reaktiven Extrusion für aminoplastische Bindemittel zur Herstellung formaldehydemissionsarmer Holzwerkstoffe. The invention relates to a method for producing aminoplastically bound wood materials, in which the aminoplastic binder is subjected to reactive extrusion, as well as a device suitable for this and wood materials produced therewith. Furthermore, the invention relates to the use of a reactive extrusion for aminoplastic binders for the production of low-formaldehyde emission wooden materials.
STAND DER TECHNIK STATE OF THE ART
Die Herstellung von Holzwerkstoffen wie Span-, Faser- oder OSB-Platten erfolgt durch „Verkleben“ von lignocellulosehaltigem Material (beispielsweise Spänen, Fasern oder Strands) mit einer Bindemittelzusammensetzung. Zur Herstellung von beispielsweise Span-, Faser- oder OSB-Platten wird zunächst lignocellulosehaltiges Material in Form von Spänen, Fasern oder Strands bereitgestellt. Dieses lignocellulosehaltige Material wird anschließend beleimt, d.h. mit einer wässrigen Bindemittelzusammensetzung, einem Leim, versehen. Danach folgt die Bildung einer beleimten Span-, Faser- bzw. Strandmatte, die durch in Takt oder kontinuierlich arbeitenden Pressen unter Hitze und Druck zu einer Platte gepresst wird ln der Presse erfolgt die chemische Aushärtung, d.h. die im Wesentlichen vollständige Vernetzung der Bindemittelzusammensetzung, so dass eine feste Klebefuge entsteht. Wood-based materials such as chipboard, fiberboard or OSB are manufactured by “gluing” lignocellulosic material (e.g. chips, fibers or strands) with a binder composition. To produce chipboard, fiberboard or OSB, for example, lignocellulosic material is first provided in the form of chips, fibers or strands. This lignocellulose-containing material is then glued, i.e. provided with an aqueous binder composition, a glue. This is followed by the formation of a glued chip, fiber or beach mat, which is pressed into a board by cyclically or continuously working presses under heat and pressure that a solid adhesive joint is created.
Bei der Herstellung von Holzwerkstoffen kommen aufgrund ihrer Wirtschaftlichkeit und ihren guten mechanischen Eigenschaften immer noch vorwiegend aminoplastische Bindemittelzusammensetzungen zur Anwendung. Wirtschaftlich sind aminoplastische Bindemittelzusammensetzungen vor allem dadurch, dass die zugrundeliegenden Rohstoffe wie beispielsweise Harnstoff und Methanol kostengünstige, weitgehend erdgasbasierte, global verfügbare Massenrohstoffe sind. Aminoplastische Bindemittel enthalten in der Regel Formaldehyd, was bei den damit hergestellten Holzwerkstoffen zu einer Formaldehydemission führen kann. Aminoplastic binder compositions are still predominantly used in the production of wood-based materials due to their cost-effectiveness and their good mechanical properties. Aminoplastic binder compositions are economical primarily because the underlying raw materials, such as urea and methanol, are inexpensive, largely natural gas-based, globally available bulk raw materials. Aminoplastic binders usually contain formaldehyde, which can lead to formaldehyde emissions in the wood materials manufactured with them.
Harnstoff-Formaldehyd-(UF)-Leime, als wichtigste Vertreter der Klasse der Aminoplastharze, sind nach wie vor die für die Holzwerkstoffindustrie wichtigste Bindemittelgruppe, u.a. auf Grund ihres niedrigen Preises im Vergleich zu anderen Bindemitteln, ihrer einfachen Handhabung und Verarbeitung sowie ihrer vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten. Harnstoff-Formaldehyd-Leime sind zudem relativ lagerstabil und lassen sich daher in vorteilhafter Weise zentral bei den jeweiligen Herstellern (Leimfabriken) in einem Batchprozess in heiz- und kühlbaren Rührkesseln mit einem Fassungsvermögen von typischerweise 25-50 m3 aus den Hauptkomponenten Formaldehyd, Harnstoff und Wasser hersteilen. Der in der Leimfabrik hergestellte Leim kann anschließend gelagert und an die Holzwerkstoffherstellbetriebe ausgeliefert werden. Dies hat den Vorteil, dass nicht jeder Holzwerkstoffherstellbetrieb eine eigene Leimfabrikationsanlage errichten, warten, betreiben und die entsprechende Personalexpertise Vorhalten muss. Urea-formaldehyde (UF) glues, as the most important representative of the class of amino resins, are still the most important group of binders for the wood-based materials industry, partly because of their low price compared to other binders, their simple handling and processing, and their wide range of possible applications . Urea-formaldehyde glues are also relatively stable in storage and can therefore advantageously be prepared centrally by the respective manufacturers (glue factories) in a batch process in heatable and coolable stirred tanks with a capacity of typically 25-50 m 3 from the main components formaldehyde, urea and make water. The glue produced in the glue factory can then be stored and delivered to the wood-based material manufacturing companies. This has the advantage that not every wood-based material manufacturing company has to set up, maintain and operate its own glue manufacturing plant and have the corresponding personnel expertise available.
Nachteilig an dem Einsatz von Harnstoff-Formaldehyd-Leimen ist jedoch, dass es sowohl während als auch nach deren Verarbeitung in einem Holzwerkstoff zu einer temperatur- und feuchtigkeitsabhängigen, zeitlich abnehmenden Emission von Formaldehyd kommt. Formaldehyd, welches grundsätzlich in geringen Mengen auch ein immanenter Holzbestandteil ist, kann in verschiedenen Formen im Holzwerkstoff enthalten sein. Formaldehyd, das während des Produktionsprozesses aus dem aushärtenden und trocknenden Bindemittel freigesetzt wird, kann gasförmig in den Poren und Hohlräumen der Platten vorliegen und/oder gelöst im Wasser des Holzwerkstoffs (Holzfeuchte). Dieses Formaldehyd kann bereits bei üblichen Umgebungsbedingungen freigesetzt werden. Zusätzlich kann Formaldehyd, wenn auch in deutlich geringerem Ausmaß, aus dem bereits ausgehärteten Leim und damit aus der Platte ausgasen. Quelle für dieses Formaldehyd sind labile Polymerbestandteile. Dies sind insbesondere die innerhalb der Polymerkette vorhandenen Methylenethergruppen. Diese werden aber nur bei stringenten Hydrolysebedingungen, insbesondere bei Einfluss hoher Feuchtigkeit in Verbindung mit Wärme und/oder Säureeinfluss, gespalten. Weniger Einfluss auf die Menge an freigesetztem Formaldehyd haben die endständigen reaktiven und damit metastabilen Methylol(end)gruppen, da diese in den ausgehärteten Leimfugen praktisch nicht mehr vorhanden sind. A disadvantage of the use of urea-formaldehyde glues, however, is that both during and after their processing in a wood-based material, there is a temperature- and moisture-dependent formaldehyde emission that decreases over time. Formaldehyde, which is fundamentally an inherent wood component in small amounts, can be contained in various forms in the wood-based material. Formaldehyde, which is released during the production process from the curing and drying binder, can be present in gaseous form in the pores and cavities of the panels and/or dissolved in the water in the wood-based material (wood moisture). This formaldehyde can already be released under normal ambient conditions. In addition, formaldehyde can escape, albeit to a much lesser extent, from the already hardened glue and thus from the board. The source of this formaldehyde is labile polymer components. These are in particular the methylene ether groups present within the polymer chain. However, these only become higher under stringent hydrolysis conditions, especially under influence Moisture in connection with heat and/or acid influence, cracked. The terminal reactive and thus metastable methylol (end) groups have less influence on the amount of formaldehyde released, since these are practically no longer present in the hardened glue joints.
Die Freisetzung von Formaldehyd ist jedoch unerwünscht, da Formaldehyd in vielen Ländern als gesundheitsgefährdend eingestuft ist oder zumindest diesbezüglich in Verdacht steht. Die dieser Erfindung zugrundeliegende Aufgabe war es daher, nach Lösungen zu suchen, die das Problem der Formaldehydemission von Holzwerkstoffen weiter minimieren ohne auf Harnstoff-Formaldehyd-Leime verzichten zu müssen. However, the release of formaldehyde is undesirable because in many countries formaldehyde is classified as hazardous to health or is at least suspected of being so. The object on which this invention is based was therefore to look for solutions which further minimize the problem of formaldehyde emissions from wood-based materials without having to do without urea-formaldehyde glues.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG BACKGROUND OF THE INVENTION
Um die nachträgliche Formaldehydabgabe aus Holzwerkstoffen, die mit einem Harnstoff-Formaldehyd-Leim hergestellt wurden, zu vermindern, verfolgte die dieser Erfindung zugrundeliegende Forschung zur Lösung der vorgenannten Aufgabe zunächst den Ansatz, das Molverhältnis von Formaldehyd zu Harnstoff (F/U-Molverhältnis) im Harnstoff-Formaldehyd-Leim bei dessen Herstellung zu reduzieren. In order to reduce the subsequent release of formaldehyde from wood-based materials that were produced with a urea-formaldehyde glue, the research on which this invention is based, to solve the aforementioned problem, initially pursued the approach of reducing the molar ratio of formaldehyde to urea (F/U molar ratio) in To reduce urea-formaldehyde glue in its production.
Dabei wurde ein dreistufiges Herstellungsverfahren für den Harnstoff-Formaldehyd- Leim entwickelt ln der ersten Phase, der sogenannten Methylolierungs- oder Vorkondensationsphase, wird Harnstoff in schwach alkalischem Milieu bei erhöhter Temperatur mit Formaldehyd in wässriger Lösung zur Reaktion gebracht. Dabei entstehen in Abhängigkeit vom eingesetzten F/U-Molverhältnis niedermolekulare Methylolharnstoffe, die grundsätzlich noch wasserlöslich sind. Typischerweise erstreckt sich das eingesetzte F/U-Molverhältnis von 1,9 bis 2,1. ln der anschließenden Kondensationsphase werden im schwach sauren Milieu (pH 4,5 bis 5,5) bei Temperaturen von 90 bis 95 °C durch weitere Reaktion der Methylolharnstoffe untereinander komplexe Gemische aus Kondensationsprodukten mit unterschiedlichen Molmassen gebildet. Ab einem bestimmten Molekulargewicht sind diese Kondensationsprodukte nicht mehr wasserlöslich und es entsteht eine Dispersion, die sich optisch durch eine Eintrübung des Leims bemerkbar macht. Es wurde herausgefunden, dass auch in dieser Kondensationsphase ein F/U-Molverhältnis von 1,9 bis 2,1 wichtig ist, um die Kondensation einerseits prozesssicher und andererseits effizient (rasch genug) durchführen zu können. Die Kondensationsreaktion wird bei Erreichen des gewünschten Kondensationsgrades, welcher über die Viskosität abgeschätzt werden kann, durch Laugenzugabe (Einstellen eines pH-Wertes von 7,5 bis 9,0) beendet ln der darauffolgenden Nachkondensationsphase versuchte die dieser Erfindung zugrundeliegende Forschung durch Zusatz größerer Mengen an Harnstoff das endgültige F/U-Molverhältnis des fertigen Leims drastisch herabzusetzen. A three-stage manufacturing process for the urea-formaldehyde glue was developed. In the first phase, the so-called methylolation or pre-condensation phase, urea is reacted with formaldehyde in an aqueous solution in a slightly alkaline environment at elevated temperature. In this way, depending on the F/U molar ratio used, low-molecular methylolureas are formed, which in principle are still water-soluble. Typically the F/U molar ratio employed ranges from 1.9 to 2.1. In the subsequent condensation phase, complex mixtures of condensation products with different molar masses are formed in a weakly acidic environment (pH 4.5 to 5.5) at temperatures of 90 to 95° C. by further reaction of the methylolureas with one another. Above a certain molecular weight, these condensation products are no longer water-soluble and a dispersion is formed is visually noticeable through a clouding of the glue. It was found that an F/U molar ratio of 1.9 to 2.1 is also important in this condensation phase in order to be able to carry out the condensation process reliably on the one hand and efficiently (quickly enough) on the other hand. When the desired degree of condensation, which can be estimated from the viscosity, is reached, the condensation reaction is terminated by adding alkali (adjusting a pH value of 7.5 to 9.0). urea to drastically lower the final F/U molar ratio of the finished glue.
Diese Harnstoffzugabe sollte nicht nur das F/U-Molverhältnis im Leim verringern, sondern auch dazu beitragen, dass bei der Heißhärtung freiwerdendes sowie nachträglich noch im Holzwerkstoff vorhandenes freies Formaldehyd gebunden wird. Das Herabsetzen des F/U-Molverhältnisses am Ende der Leimherstellung führte zwar zu einer Absenkung der nachträglichen Formaldehydabgabe aus den damit hergestellten Harnstoff-Formaldehyd-verleimten Holzwerkstoffen, zog jedoch andere Probleme nach sich. This addition of urea should not only reduce the F/U molar ratio in the glue, but also help bind formaldehyde that is released during heat curing and that is subsequently still present in the wood-based material. Although lowering the F/U molar ratio at the end of the glue production led to a reduction in the subsequent release of formaldehyde from the urea-formaldehyde-glued wood materials produced with it, it brought other problems with it.
Zunächst reagiert der nachträglich hinzugegebene Harnstoff mit den Methylolgruppen des Harzes und verringert damit die Vernetzungsmöglichkeiten bei der Aushärtung. Vermutlich weil Formaldehyd in Harnstoff-Formaldehyd-Harzen die eigentliche reaktive Komponente darstellt und für eine ausreichende Vernetzung beim Aushärten erforderlich ist, führte die Absenkung des Formaldehydanteils im Harnstoff- Formaldehyd-Leim zu einer niedrigeren Reaktivität des Harzes und damit einhergehend zu einer Verzögerung der Aushärtung beim Heißverpressen und einem verringerten Vernetzungsgrad im Holzwerkstoff. Die so hergestellten Holzwerkstoffe wiesen verschlechterte mechanische und hygroskopische Eigenschaften auf. Herabgesetzt wurde insbesondere die Querzugfestigkeit und Schraubenauszugsfestigkeit dieser Holzwerkstoffe. Diese Nachteile mussten in der Folge beispielsweise durch Presszeitverlängerungen und Erhöhung der Beleimgrade kompensiert werden. Außerdem stiegen die Dickenquellung und die Wasseraufnahme an. Zusätzlich wiesen Harnstoff-Formaldehyd-Harze mit herabgesetztem F/U-Molverhältnis einen abgesenkten Aushärtungsgrad auf, so dass es zu einem teilweise verbleibenden thermoplastischen Verhalten des ausgehärteten Harzes kam. Holzwerkstoffe, die mit einem derartigen Harnstoff-Formaldehyd-Leim hergestellt wurden, benötigten daher nach dem Verlassen der Heißpresse deutlich verlängerte Abkühlzeiten bis zum Erreichen der Formstabilität. First, the subsequently added urea reacts with the methylol groups of the resin and thus reduces the possibility of crosslinking during curing. Presumably because formaldehyde is the actual reactive component in urea-formaldehyde resins and is required for adequate crosslinking during curing, the lowering of the formaldehyde content in the urea-formaldehyde glue led to a lower reactivity of the resin and, as a result, to a delay in curing Hot pressing and a reduced degree of crosslinking in the wood material. The wood-based materials produced in this way had deteriorated mechanical and hygroscopic properties. In particular, the transverse tensile strength and screw pull-out strength of these wood-based materials were reduced. As a result, these disadvantages had to be compensated for, for example, by extending the pressing time and increasing the degree of gluing. In addition, the swelling in thickness and the water absorption increased. In addition, urea-formaldehyde resins with a reduced F/U molar ratio exhibited a decreased degree of cure, resulting in partially residual thermoplastic behavior of the cured resin. Wood-based materials that were produced with such a urea-formaldehyde glue therefore required significantly longer cooling times after leaving the hot press before dimensional stability was achieved.
Eine besondere Schwierigkeit beim Umgang mit Harnstoff-Formaldehyd-Leimen, bei denen durch nachträgliche Zugabe von Harnstoff ein deutlich herabgesetztes F/U-Molverhältnis eingestellt wurde, war jedoch die für die Holzwerkstoffherstellung zu geringe Viskosität des Leims, welche durch den stark viskositätsmindernden, d.h. „leimverdünnenden“ Effekt des Harnstoffs verursacht wurde. Die Viskosität eines Leims ist neben dem Anteil an niedermolekularen Verbindungen wie Wasser und Harnstoff üblicherweise abhängig von dem Kondensationsgrad der im Leim enthaltenen Harzgrundkörper, d.h. der oligomeren bzw. polymeren Moleküle, sowie vom Festharzgehalt. Die Harnstoffzugabe am Ende einer Harnstoff-A particular difficulty when dealing with urea-formaldehyde glues, in which a significantly reduced F/U molar ratio was set by subsequent addition of urea, was the viscosity of the glue, which was too low for the production of wood-based materials, which was caused by the strongly viscosity-reducing, ie " "Glue thinning" effect of urea. In addition to the proportion of low-molecular compounds such as water and urea, the viscosity of a glue is usually dependent on the degree of condensation of the resin base contained in the glue, i.e. the oligomeric or polymeric molecules, and on the solid resin content. The addition of urea at the end of a urea
Formaldehyd-Leimkondensation reduziert den Absolutanteil an vorkondensiertem Harz im Harnstoff-Formaldehyd-Leim und damit auch die Reaktivität des fertigen Leims. Formaldehyde glue condensation reduces the absolute proportion of pre-condensed resin in the urea-formaldehyde glue and thus also the reactivity of the finished glue.
Die richtige Viskosität bzw. der richtige Kondensationsgrad des Leims ist in der Holzwerkstoffherstellung jedoch von größter Bedeutung. Ist die Viskosität bzw. der Kondensationsgrad des Leims zu niedrig, dringt ein großer Anteil des Leims in das lignocellulosehaltige Material ein, d.h. es kommt zu einem „Wegschlagen“ des Leims in das lignocellulosehaltige Material, so dass zu wenig Leim in der eigentlichen Leimfuge verbleibt und die Leimfuge „verhungert“. Dadurch kann sich keine ausreichende Bindefestigkeit ausbilden. Der daraus resultierende Mehreinsatz von Bindemittel ist nicht nur wirtschaftlich nachteilig, sondern auch eine potentielle Quelle einer, durch Leimhydrolyse verursachten, unerwünschten Erhöhung der Formaldehydemission aus der fertigen Platte. Ist die Viskosität des Leims zu hoch, findet keine gleichmäßige Leimverteilung bzw. keine ausreichende Benetzung der Oberflächen des lignocellulosehaltigen Materials statt ln beiden Fällen ist die Folge, dass keine ausreichende Verbindung des Leims mit dem lignocellulosehaltigen Material erlangt wird. However, the right viscosity or the right degree of condensation of the glue is of the utmost importance in the manufacture of wood-based materials. If the viscosity or the degree of condensation of the glue is too low, a large proportion of the glue penetrates into the lignocellulose-containing material, ie the glue “breaks away” into the lignocellulose-containing material, so that too little glue remains in the actual glue joint and the glue joint "starves". As a result, sufficient binding strength cannot develop. The resulting additional use of binder is not only economically disadvantageous, but also a potential source of an undesirable increase in formaldehyde emissions from the finished board caused by glue hydrolysis. If the viscosity of the glue is too high, the glue will not be evenly distributed or the surfaces of the glue will not be sufficiently wetted lignocellulose-containing material instead In both cases, the result is that the glue does not bond sufficiently to the lignocellulose-containing material.
Da die Harnstoffzugabe in der Nachkondensationsphase als ein vielversprechender Weg erschien, um Harnstoff-Formaldehyd-Leime mit herabgesetztem F/U-Molverhältnis zu erzeugen, wurde nach Möglichkeiten gesucht, der Verringerung des Absolutanteils an viskositätsbestimmenden Harzgrundkörpern durch die nachträgliche Harnstoffzugabe entgegenzuwirken. Die der Erfindung zugrungeliegende Forschung versuchte dabei zunächst, den Kondensationsgrad der Harzgrundkörper in der konventionellen Kondensationsphase der Leimherstellung, d.h. im Batch-Reaktor Prozess, deutlich zu erhöhen, mit dem Ziel einen hydrolysestabileren Polymethylenharnstoff- Harzgrundkörper zu erhalten, um trotz der durch die hohe Harnstoffzugabe bedingten Viskositätserniedrigung noch eine ausreichende Viskosität des Leimes zu gewährleisten. Since the addition of urea in the post-condensation phase appeared to be a promising way to produce urea-formaldehyde glues with a reduced F/U molar ratio, ways were sought to counteract the reduction in the absolute proportion of viscosity-determining resin base bodies by subsequent addition of urea. The research on which the invention is based initially attempted to significantly increase the degree of condensation of the resin base body in the conventional condensation phase of glue production, i.e. in the batch reactor process, with the aim of obtaining a hydrolysis-resistant polymethylene urea resin base body, in spite of the high urea addition caused Reduced viscosity to ensure sufficient viscosity of the glue.
Es zeigte sich jedoch, dass die notwendige starke Erhöhung des Kondensationsgrades durch eine Intensivierung der Kondensationsphase während der Leimherstellung erhebliche sicherheitstechnische und verfahrenstechnische Risiken barg. Durch die exponentiell ansteigende Viskosität des Leims gegen Ende der Kondensationsreaktion kam es insbesondere oftmals zu einem Gelieren, d.h. zu einem Aushärten des Leims im Reaktor, was mit Stillstand der Produktion und aufwändigen Reinigungsarbeiten einherging. Eine weitere Konsequenz der Erhöhung des Kondensationsgrades im Harnstoff-Formaldehyd-Leim war, dass es aufgrund des Mangels an wasserlöslichen, niedrigmolekularen und methylolgruppenreichen Molekülanteilen, die phasenvermittelnd wirken, zu einer erheblichen Beeinträchtigung der Lagerstabilität der erzeugten Harnstoff-Formaldehyd-Leime kam. Dieser Ansatz erschien daher nicht sehr vielversprechend. However, it turned out that the necessary strong increase in the degree of condensation by intensifying the condensation phase during glue production entailed considerable safety and process-related risks. Due to the exponentially increasing viscosity of the glue towards the end of the condensation reaction, gelling often occurred, i.e. the glue hardened in the reactor, which was accompanied by a production standstill and time-consuming cleaning work. Another consequence of the increase in the degree of condensation in the urea-formaldehyde glue was that due to the lack of water-soluble, low molecular weight and methylol-rich molecule fractions that act as phase mediators, the storage stability of the urea-formaldehyde glues produced was significantly impaired. Therefore, this approach did not appear very promising.
Dies änderte sich erst als der Erfinder überraschend erkannte, dass mittels des Einsatzes einer reaktiven Extrusion, insbesondere direkt vor Ort im Holzwerkstoffherstellungsbetrieb, die gewünschte hochgradige Kondensation erreicht werden kann und die ansonsten befürchteten und beobachteten Nachteile und Prozessrisiken vermieden werden können. Insbesondere führt die Extrusion zu einer extrem effizienten und starken Zwangsmischung und Zwangsförderung, welche die zeitweilig erreichten hohen Viskositäten beherrschbar machen. Der Erfinder erkannte zudem, dass der im Extruder aufgebaute Druck direkt weitergenutzt werden kann, um den im Extruder hergestellten Leim auf das lignocellulosehaltige Material mittels einer Leimapplikationsvorrichtung aufzutragen. Durch die von der Extrusion ermöglichte direkte Weiterverarbeitung ohne Zwischenlagerung kommt es auf die im Stand der Technik bei zentraler Herstellung in Leimfabriken zum Ausliefern erforderliche Lagerstabilität des Leims gar nicht mehr an. This only changed when the inventor surprisingly realized that the desired high degree of condensation can be achieved by using reactive extrusion, in particular directly on site in the wood-based material production plant and the otherwise feared and observed disadvantages and process risks can be avoided. In particular, extrusion results in extremely efficient and powerful forced mixing and forced conveyance, making the high viscosities reached at times manageable. The inventor also recognized that the pressure built up in the extruder can be used directly to apply the glue produced in the extruder to the lignocellulose-containing material using a glue application device. Due to the direct further processing made possible by extrusion without intermediate storage, the storage stability of the glue required in the state of the art for central production in glue factories for delivery is no longer important.
Der Erfinder erkannte im Zuge seiner Forschung ferner, dass durch den Einsatz eines Extruders und der Verlagerung der Leimherstellung in die Holzwerkstoffherstellungsbetriebe ein besonders vorteilhafter übergreifend kontinuierlicher Prozess zwischen Leimherstellung und Holzwerkstoffherstellung ermöglicht wird, der die für die Benutzung von formaldehydarmen Harnstoff- Formaldehyd-Leimen erforderliche hochgradige Kondensation unter Verwendung von phasenvermittelnden Additiven und der damit möglichen teilweisen Reduktion der Harnstoffmengen in besonders praxisgerechter und prozesssicherer Form ermöglicht. Der Einsatz eines Extruders bei der Herstellung von Harnstoff-Formaldehyd-Leimen zeigte darüber hinaus aber auch noch weitere Vorteile, wie weiter unten im Einzelnen erläutert wird. In the course of his research, the inventor also recognized that the use of an extruder and the relocation of the glue production to the wood-based material manufacturing plants enables a particularly advantageous comprehensive continuous process between the glue production and the wood-based material production, which provides the high-grade required for the use of low-formaldehyde urea-formaldehyde glues Condensation using phase-mediating additives and the possible partial reduction of the urea amounts made possible in a particularly practical and process-reliable form. The use of an extruder in the production of urea-formaldehyde glues also showed other advantages, as will be explained in detail below.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG SUMMARY OF THE INVENTION
Wie vorstehend bereits erläutert bestand eine Aufgabe der Erfindung darin, ein einfaches Verfahren bereitzustellen, welches die Herstellung von formaldehydemissionsarmen Holzwerkstoffen mit guten mechanischen und hygroskopischen Eigenschaften durch Verklebung mit einem Harnstoff-Formaldehyd- Leim ermöglicht, der ein abgesenktes F/U-Molverhältnis aufweist. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine weitere Absenkung des Formaldehydanteils in Harnstoff-Formaldehyd-Leimen zur Reduktion der Formaldehydemission daraus hergestellter Holzwerkstoffe zu ermöglichen, insbesondere unter gleichzeitigem Erhalt der mechanischen und hygroskopischen Eigenschaften der damit hergestellten Holzwerkstoffe. As already explained above, one object of the invention was to provide a simple process that enables the production of low-formaldehyde-emission wood materials with good mechanical and hygroscopic properties by gluing with a urea-formaldehyde glue that has a reduced F/U molar ratio. In addition, it is an object of the invention to further reduce the proportion of formaldehyde in urea-formaldehyde glues in order to reduce the formaldehyde emissions therefrom to allow wood-based materials produced, in particular while maintaining the mechanical and hygroscopic properties of the wood-based materials produced with it.
Insgesamt ist die Aufgabe der Erfindung darin zu sehen, formaldehydemissionsarme aminoplastisch gebundene Holzwerkstoffe, die gute mechanische und hygroskopische Eigenschaften aufweisen, und ein besonders praktikables Verfahren zu deren Herstellung bereitzustellen. Overall, the object of the invention is to be seen as providing aminoplastically bonded wood-based materials with low formaldehyde emissions, which have good mechanical and hygroscopic properties, and a particularly practicable process for their production.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch das in Anspruch 1 angegebene Verfahren, die in Anspruch 10 angegebene Vorrichtung, das in Anspruch 13 angegebene Erzeugnis und die in den Ansprüchen 14 und 15 angegebenen Verwendungen gelöst. These objects are achieved according to the invention by the method specified in claim 1, the device specified in claim 10, the product specified in claim 13 and the uses specified in claims 14 and 15.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines aminoplastisch gebundenen Holzwerkstoffs umfasst die folgenden Schritte: a. Bereitstellen einer Mischung umfassend ein Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat; b. Reaktive Extrusion der Mischung aus Schritt a. in mindestens einem Extruder, wodurch ein extrudierter Leim erhalten wird; c. Beleimung von lignocellulosehaltigem Material durch Aufbringen einer Leimflotte enthaltend oder bestehend aus dem extrudierten Leim aus Schritt b. auf das lignocellulosehaltige Material, wobei das Aufbringen mittels einer Leimapplikationseinrichtung erfolgt; d. Verpressen des beleimten lignocellulosehaltigen Materials aus Schritt c. unter Druck- und Temperatureinwirkung zu einem Holzwerkstoff. The method according to the invention for producing an aminoplastically bound wood material comprises the following steps: a. providing a mixture comprising a urea-formaldehyde condensate; b. Reactive extrusion of the mixture from step a. in at least one extruder, whereby an extruded glue is obtained; c. Gluing lignocellulose-containing material by applying a glue liquor containing or consisting of the extruded glue from step b. onto the lignocellulosic material, the application being carried out by means of a glue application device; i.e. Compressing the glued lignocellulosic material from step c. under the influence of pressure and temperature to form a wooden material.
Der Erfinder hat herausgefunden, dass die reaktive Extrusion einer Mischung enthaltend ein Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat in einem Extruder hervorragend dazu geeignet ist, Leim mit viskositätserhöhenden hochkondensierten, d.h. hochmolekularen Molekülanteilen in verfahrenstechnisch sicherer Art und Weise zu erzeugen. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da so der viskositätsmindernde und vor allem reaktivitätsmindernde Effekt einer darauffolgenden Harnstoffzugabe zur Einstellung eines abgesenkten F/U-Molverhältnisses in äußerst effizienter und prozesssicherer Art und Weise kompensiert werden kann. Der Einsatz einer reaktiven Extrusion in einem Extruder zur (zumindest intermediären) Erhöhung des Kondensationsgrades des Leimes und der damit verbundenen erhöhten Viskosität hat sich in diesem Zusammenhang als besonders vorteilhaft erwiesen. Der Extruder ermöglicht durch Einstellen der entsprechenden Temperatur- und Scherbedingungen eine optimal regulierbare weitere Kondensation des Leimes. Gleichzeitig erlaubt die Extrusion durch die zusätzlich stattfindende Zwangsförderung ein äußerst effizientes und prozesssicheres Mischen und/oder Kneten des intermediär erhaltenen äußerst hochviskosen Leims, so dass auch die kondensationsbedingte Reduktion an phasenvermittelnden niedermolekularen Kondensationsprodukten kompensiert werden kann. Im erfindungsgemäßen Verfahren können eine gewünschte Endviskosität und ein gewünschtes abgesenktes F/U-Molverhältnisses einfach und prozesssicher durch Harnstoffzugabe im Extruder eingestellt werden. Zudem eignet sich die Extrusion auch in hervorragender Weise zur Zugabe von weiteren Zusatzstoffen, die insbesondere als Viskositätsregler oder Phasenvermittler dienen können. Die Erfindung hat bezüglich der für die Extrusion besonders geeigneten Zusatzstoffe grundlegend neue Erkenntnisse zutage gebracht. The inventor has found that the reactive extrusion of a mixture containing a urea-formaldehyde condensate in an extruder is outstandingly suitable for producing glue with viscosity-increasing, highly condensed, ie high-molecular molecular fractions in a technically safe manner. This is particularly advantageous since the viscosity-reducing and, above all, reactivity-reducing effect of a subsequent addition of urea can be adjusted a reduced F/U molar ratio can be compensated for in an extremely efficient and reliable manner. The use of reactive extrusion in an extruder to (at least temporarily) increase the degree of condensation of the glue and the associated increased viscosity has proven to be particularly advantageous in this context. By setting the appropriate temperature and shearing conditions, the extruder enables an optimally adjustable further condensation of the glue. At the same time, the extrusion allows extremely efficient and process-reliable mixing and/or kneading of the extremely highly viscous glue obtained as an intermediate due to the additional forced conveyance, so that the condensation-related reduction in phase-mediating, low-molecular-weight condensation products can also be compensated. In the process according to the invention, a desired final viscosity and a desired reduced F/U molar ratio can be set simply and reliably by adding urea to the extruder. In addition, extrusion is also outstandingly suitable for adding further additives, which can serve in particular as viscosity regulators or phase mediators. The invention has brought fundamentally new knowledge to light with regard to the additives that are particularly suitable for extrusion.
Der im erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte extrudierte Leim eignet sich in besonders hervorragender Weise zur Holzwerkstoffherstellung. Dies liegt unter anderem daran, dass der extrudierte Leim trotz niedrigem endgültigem F/U-Molverhältnis eine einfach einzustellende geeignete Endviskosität aufweist, welche das direkte Beieimen von lignocellulosehaltigem Material, insbesondere durch Aufsprühen mittels einer Leimapplikationsvorrichtung, erlaubt, ohne dass es zu einem „Wegschlagen“ des Leims und einem „Verhungern“ der Leimfuge oder zum Gegenteil, nämlich zu einer unzureichenden Benetzung des lignocellulosehaltigen Materials, kommt. Erfindungsgemäß kann entweder der extrudierte Leim direkt als Leimflotte auf das lignocellulosehaltige Material aufgebracht werden oder es wird im Anschluss an die reaktive Extrusion eine Leimflotte enthaltend den extrudierten Leim und weitere Komponenten hergestellt. Wenn hier von Aufbringen des „Leims“ auf lignocellulosehaltiges Material oder „Beieimen“ desselben die Rede ist, dann ist damit sowohl die Verwendung einer Leimflotte gemeint, die aus dem extrudierten Leim besteht, als auch diesen enthalten kann. The extruded glue produced in the process according to the invention is particularly suitable for the production of wood-based materials. One of the reasons for this is that the extruded glue, despite the low final F/U molar ratio, has a suitable final viscosity that is easy to set, which allows direct admixture of lignocellulose-containing material, in particular by spraying it on using a glue application device, without it "sticking away". of the glue and "starvation" of the glue joint or, on the contrary, insufficient wetting of the lignocellulosic material. According to the invention, either the extruded glue can be applied directly to the lignocellulose-containing material as glue liquor, or a glue liquor containing the extruded glue and other components is produced after the reactive extrusion. If here from applying the "glue" on If lignocellulosic material or "adhering" to it is mentioned, then this means both the use of a glue liquor that consists of the extruded glue and can also contain it.
Als besonders vorteilhaft für die Beleimung des lignocellulosehaltigen Materials mit dem extrudierten Leim hat sich das Aufbringen mittels einer Leimapplikationseinrichtung erwiesen. Bevorzugt ermöglicht die Leimapplikationseinrichtung das Aufsprühen des extrudierten Leims auf das lignocellulosehaltige Material. Durch das Aufsprühen lässt sich eine ausgezeichnete Homogenität in der Leimverteilung erzielen. Außerdem hat der Erfinder erkannt, dass der im Extruder aufgebaute Druck auch direkt zum Aufsprühen des Leims verwendet werden kann oder dazu beitragen kann, wenn die Leimapplikationseinrichtung an den Extruder angeschlossen ist. Application by means of a glue application device has proven particularly advantageous for the gluing of the lignocellulose-containing material with the extruded glue. The glue application device preferably enables the extruded glue to be sprayed onto the lignocellulosic material. By spraying on, excellent homogeneity in the glue distribution can be achieved. In addition, the inventor has recognized that the pressure built up in the extruder can also be used directly for spraying on the glue or can contribute to this if the glue application device is connected to the extruder.
Im Bereich der Aminoplaste ist der Einsatz von Extrudern im Stand der Technik bislang hauptsächlich für die Herstellung von Aminoplast-Formkörpern, nicht jedoch in der Holzwerkstoffproduktion oder bei der Herstellung von Harnstoff-Formaldehyd-Leimen bekannt. In the area of aminoplasts, the use of extruders in the prior art has hitherto been known mainly for the production of aminoplast moldings, but not in the production of wood-based materials or in the production of urea-formaldehyde glues.
So offenbart WO 99/08856 ein Verfahren zur Herstellung von amino- und/oder phenoplastischen Formkörpern, wonach in einem ersten Extruder eine Vorkondensat- Lösung hergestellt wird. Diese Vorkondensat-Lösung wird unter Zugabe von Zuschlagstoffen kontinuierlich einem zweiten Extruder zugeführt bei teilweiser Befüllung im Einzugs- und Entgasungsbereich, im zweiten Extruder entgast und anschließend zu einem Endprodukt ausgeformt. Das Verfahren der WO 99/08856 ist auf ein wasserfreies System ausgerichtet und das Endprodukt des Verfahrens ein fester Amino- oder Phenoplastformkörper. Die WO 99/08856 offenbart nicht den Einsatz eines Extruders zur Herstellung eines extrudierten Leims, der zum Aufbringen auf lignocellulosehaltiges Material mittels einer Leimapplikationsvorrichtung oder zur Herstellung eines aminoplastisch gebundenen Holzwerkstoffs geeignet ist. EP 1 195 365 Al betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Methylenharnstoff- Polymeren zur Verwendung als Düngemittel, wobei zunächst Harnstoff zusammen mit einem Formaldehydprodukt in einen Mehrwellen-Extruder eingeleitet wird und die Produkte dort vermengt, verdichtet, erhitzt und zu einer fließfähigen Mischung aufgeschmolzen werden. Dieser wird Säure zugeführt, wobei eine Masse mit Methylenharnstoff-Polymeren gebildet wird. Die Masse wird anschließend ausextrudiert, ggf. noch granuliert und als Düngemittel verwendet. Die EP 1 195 365 Al liegt auf einem anderen technischen Gebiet als die Erfindung und offenbart nicht, einen Extruder zu verwenden, um einen extrudierten Leim zu erhalten, der zur Herstellung eines Holzwerkstoffs, insbesondere durch Aufbringen des extrudierten Leims auf lignocellulosehaltiges Material mittels einer Leimapplikationsvorrichtung, geeignet ist. For example, WO 99/08856 discloses a process for producing amino- and/or phenolic moldings, according to which a precondensate solution is produced in a first extruder. This pre-condensate solution, with the addition of additives, is fed continuously to a second extruder with partial filling in the intake and degassing area, degassed in the second extruder and then formed into an end product. The process of WO 99/08856 is geared towards a water-free system and the end product of the process is a solid amino or phenoplast molding. WO 99/08856 does not disclose the use of an extruder for producing an extruded glue which is suitable for application to lignocellulosic material by means of a glue application device or for producing an aminoplastically bound wood material. EP 1 195 365 A1 relates to a process for producing methylene urea polymers for use as fertilizers, in which urea is first fed into a multi-screw extruder together with a formaldehyde product and the products are mixed, compressed, heated and melted there to form a flowable mixture. Acid is fed to this, forming a mass with methylene urea polymers. The mass is then extruded, optionally granulated and used as fertilizer. EP 1 195 365 A1 is in a different technical field than the invention and does not disclose using an extruder to obtain an extruded glue which is used to produce a wood-based material, in particular by applying the extruded glue to lignocellulosic material using a glue application device. suitable is.
Abgesehen von der Herstellung von Formmassen mittels Extrudern, ist aus dem Aminoplast-betreffenden Stand der Technik lediglich die Herstellung von Melamin- Formaldehyd-Vorkondensaten mit Hilfe eines Extruders bekannt. Melamin- Formaldehyd-Harze unterscheiden sich jedoch grundlegend von den erfindungsgemäß einzusetzenden Harnstoff-Formaldehyd-Kondensaten, die lediglich mit Melamin modifiziert sein können. Durch die drei Amingruppen pro Melaminmolekül kommt es bei der Reaktion mit Formaldehyd zur Ausbildung engmaschiger dreidimensionaler Netzwerke, die eine hohe Viskosität bzw. Festigkeit von Melamin-Formaldehyd-Leimen bzw. -Harzen bedingen. Im Gegensatz hierzu kondensieren Harnstoff und Formaldehyd vornehmlich in linearen Polymerketten, was eine niedrigere Viskosität des Leims bedingt, und folglich der Einsatz eines Extruders für (Melamin-modifizierte) Harnstoff- Formaldehyd-Leime fernliegend erscheint. Apart from the production of molding compositions by means of extruders, only the production of melamine-formaldehyde precondensates with the aid of an extruder is known from the prior art relating to aminoplasts. However, melamine-formaldehyde resins differ fundamentally from the urea-formaldehyde condensates to be used according to the invention, which can only be modified with melamine. Due to the three amine groups per melamine molecule, the reaction with formaldehyde results in the formation of close-meshed, three-dimensional networks, which result in high viscosity and strength of melamine-formaldehyde glues and resins. In contrast, urea and formaldehyde condense mainly in linear polymer chains, which causes a lower viscosity of the glue, and consequently the use of an extruder for (melamine-modified) urea-formaldehyde glues seems unlikely.
Die EP 0 355 760 Bl offenbart im Zusammenhang mit Melamin-Formaldehyd-Harzen die Verwendung eines Extruders in einem kontinuierlichen Verfahren zur Herstellung eines wässrigen Melamin-Formaldehyd-Vorkondensats. Dabei soll das Verfahren insbesondere dazu dienen, die Herstellung eines hochviskosen Produkts zu ermöglichen, so wie es für die Herstellung von Schäumen und Fasern benötigt wird. Dazu wird Melamin, Formaldehyd und Wasser in einem kontinuierlich arbeitenden Mischer dosiert, die homogene Mischung in einen ein- oder zweiwelligen Extruder geleitet, bei Temperaturen von 70 °C bis 150 °C kondensiert, und danach abgekühlt und ausgetragen. Die EP 0 355 760 Bl offenbart jedoch keine reaktive Extrusion einer Mischung umfassend ein Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat oder dass die Extrusion einer solchen Mischung mit der Aufbringung auf lignocellulosehaltiges Material verbunden werden kann. Insbesondere offenbart die EP 0 355 760 Bl keinen extrudierten Leim, der zur Herstellung eines Holzwerkstoffs, insbesondere durch Aufbringen des extrudierten Leims auf lignocellulosehaltiges Material mittels einer Leimapplikationsvorrichtung, geeignet ist. Im Gegenteil, das erhaltene Melamin- Formaldehyd-Vorkondensatsoll gemäß EP 0 355 760 Bl derart hochviskos sein, wie es bei der Herstellung von Schäumen und Fasern benötigt wird. Derartig hochviskose Massen, wie sie bei der Herstellung von Schäumen und Fasern benötigt werden, können nicht durch eine Leimapplikationsvorrichtung aufgebracht werden. In connection with melamine-formaldehyde resins, EP 0 355 760 B1 discloses the use of an extruder in a continuous process for producing an aqueous melamine-formaldehyde precondensate. The method is intended to serve in particular to enable the production of a highly viscous product, as is required for the production of foams and fibers. To do this, melamine, formaldehyde and water are mixed in a continuously operating mixer dosed, the homogeneous mixture fed into a single or twin-screw extruder, condensed at temperatures of 70 °C to 150 °C, and then cooled and discharged. However, EP 0 355 760 B1 does not disclose any reactive extrusion of a mixture comprising a urea-formaldehyde condensate or that the extrusion of such a mixture can be combined with the application to lignocellulosic material. In particular, EP 0 355 760 B1 does not disclose any extruded glue which is suitable for producing a wood-based material, in particular by applying the extruded glue to lignocellulosic material using a glue application device. On the contrary, according to EP 0 355 760 B1, the melamine-formaldehyde precondensate obtained should be of such high viscosity as is required in the production of foams and fibers. Such highly viscous masses as are required in the production of foams and fibers cannot be applied using a glue application device.
Die von der Erfindung ebenfalls bereitgestellte Vorrichtung zur Durchführung des hier beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst i. einen Extruder, ii. eine an den Extruder angeschlossene Leimapplikationseinrichtung, iii. eine Einrichtung zum Verpressen von lignocellulosehaltigem Material zu einem Holzwerkstoff. The device also provided by the invention for carrying out the method according to the invention described here comprises i. an extruder, ii. a glue application device connected to the extruder, iii. a device for pressing lignocellulosic material to form a wood material.
Als besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat sich erwiesen, dass ein Extruder zusammen mit einer daran angeschlossenen Leimapplikationseinrichtung eingesetzt wird. Dadurch kann das Produkt des Extruders, d.h. der extrudierte Leim, in einem kontinuierlichen Verfahren direkt auf das lignocellulosehaltige Material appliziert werden. Die Leimherstellung wird damit in die Holzwerkstoffherstellungsbetriebe verlagert. Während dies zunächst aus den oben beschriebenen Gründen nachteilig erschien, zeigte sich bei der Erprobung der Erfindung, dass ein übergreifend kontinuierlicher Prozess zwischen Leimherstellung und Holzwerkstoffherstellung überraschende Vorteile bieten kann. So können beispielsweise chargenbedingte Abweichungen in der Leimherstellung weitestgehend vermieden werden. Außerdem kommen durch die unterbleibende oder extrem kurze Lagerung des Leims in dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung sonstige durch eine starke Hochkondensation verbundene Nachteile wie Prozessrisiken und reduzierte Lagerstabilität nicht zum Tragen. Die für das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Vorteile gelten daher auch gleichermaßen für die erfindungsgemäßen Vorrichtungen, Holzwerkstoffe und Verwendungen. A particular advantage of the device according to the invention has proven to be that an extruder is used together with a glue application device connected to it. As a result, the product of the extruder, ie the extruded glue, can be applied directly to the lignocellulosic material in a continuous process. Glue production is thus relocated to the wood-based material manufacturing companies. While this initially appeared to be disadvantageous for the reasons described above, testing of the invention showed that a comprehensive, continuous process between glue production and wood-based material production can offer surprising advantages. For example, batch-related deviations in glue production can be largely avoided. Besides that Due to the fact that the glue is not stored or stored for an extremely short time in the method and the device according to the invention, other disadvantages associated with strong high condensation, such as process risks and reduced storage stability, do not come into play. The advantages described for the method according to the invention therefore also apply equally to the devices, wood materials and uses according to the invention.
Die erfindungsgemäß erhältlichen Holzwerkstoffe sind aufgrund der Möglichkeit eines Einsatzes von Harnstoff-Formaldehyd-Leimen mit besonders abgesenkten F/U-Molverhältnissen besonders formaldehydemissionsarm. Dieser Vorteil wird durch den erfindungsgemäßen Einsatz einer reaktiven Extrusion zur Erhöhung des Kondensationsgrades ermöglicht, welche den viskositätsmindernden Effekt einer darauffolgenden Harnstoffzugabe zur Einstellung eines abgesenkten F/U-Molverhältnisses in äußerst effizienter Weise kompensieren kann. Außerdem wird durch die reaktive Extrusion vornehmlich Polymethylenharnstoff als Harnstoff- Formaldehyd-Kondensationsprodukt gebildet, welches sehr hydrolysestabil und folglich formaldehydemissionsarm ist. The wood-based materials obtainable according to the invention have particularly low formaldehyde emissions due to the possibility of using urea-formaldehyde glues with particularly reduced F/U molar ratios. This advantage is made possible by the inventive use of a reactive extrusion to increase the degree of condensation, which can compensate in an extremely efficient manner the viscosity-reducing effect of a subsequent addition of urea to set a reduced F/U molar ratio. In addition, as a result of the reactive extrusion, primarily polymethylene urea is formed as a urea-formaldehyde condensation product, which is very stable to hydrolysis and consequently low in formaldehyde emissions.
Die Erfindung betrifft daher auch die Verwendung einer reaktiven Extrusion für eine Mischung umfassend ein Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat zur Herstellung besonders formaldehydemissionsarmer Holzwerkstoffe. Dabei hat der Erfinder herausgefunden, dass die Verwendung von Ligninsulfonat und/oder Zucker als Phasenvermittler und/oder Viskositätsregler in der reaktiven Extrusion einer Mischung umfassend ein Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat für Holzwerkstoffe besonders vorteilhaft ist, was daher ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist. The invention therefore also relates to the use of a reactive extrusion for a mixture comprising a urea-formaldehyde condensate for the production of wood-based materials that are particularly low in formaldehyde emissions. The inventor has found that the use of lignin sulfonate and/or sugar as a phase mediator and/or viscosity regulator in the reactive extrusion of a mixture comprising a urea-formaldehyde condensate is particularly advantageous for wood-based materials, which is therefore also the subject of the invention.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend zusammen mit der allgemeinen erfinderischen Idee im Einzelnen erläutert. DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG Advantageous refinements of the invention are specified in the dependent claims and are explained in detail below together with the general inventive idea. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Wenn hierin die Begriffe "umfassen"/"umfassend" oder "enthalten"/" enthaltend" verwendet werden, ist dies auch als eine Offenbarung für "bestehend aus" gemeint. D.h. eine Zusammensetzung, die gemäß der vorliegenden Offenbarung X umfasst oder enthält, kann ausschließlich aus X bestehen oder etwas Zusätzliches beinhalten, z.B. X + Y. Wenn hierin für Begriffe der Singular oder die Artikel ein/eine oder der/die/das verwendet werden (z.B. ein Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat) sind automatisch ebenfalls die entsprechenden Pluralbezeichnungen mit inbegriffen, außer wenn der jeweilige Kontext dies klar verbietet. When the terms "comprise"/"comprising" or "include"/"containing" are used herein, this is also meant as a disclosure for "consisting of". That is, a composition that comprises or contains X according to the present disclosure may consist exclusively of X or contain something additional, eg X + Y. Where terms are used herein in the singular or the articles a or the ( e.g. a urea-formaldehyde condensate) the corresponding plural designations are also automatically included unless the respective context clearly prohibits this.
Die hier und an anderer Stelle offenbarten Ausführungsformen, Mengenangaben und Verhältnisse sind beliebig miteinander kombinierbar. Es ist ausdrücklich vorgesehen, dass die Erfindung jede einzelne Kombination an Mengenangaben und Verhältnissen umfasst. Insbesondere sind die Mengenangaben auf der gleichen „Bevorzugungsebene“ aufeinander abgestimmt und daher besonders miteinander kombinierbar. The embodiments, quantities and ratios disclosed here and elsewhere can be combined with one another as desired. It is expressly intended that the invention encompasses each and every combination of amounts and ratios. In particular, the quantities on the same "preferred level" are coordinated and can therefore be combined with one another.
Verfahren proceedings
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Herstellung eines aminoplastisch gebundenen Holzwerkstoffs. Darunter ist ein Holzwerkstoff zu verstehen, der mit Hilfe eines Aminoplastharzes hergestellt wurde. Aminoplastharze (aminoplastische Bindemittel) sind dem Fachmann bekannt und z.B. in „Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie“, 4. Auflage, Band 7, S. 403ff. beschrieben. Aminoplastharze werden durch Kondensation eines Amino-, Imino- oder Amidgruppen enthaltenden Bestandteils mit einer Carbonylverbindung erhalten. Erfindungsgemäß ist ein mindestens einzusetzendes Aminoplastharz ein Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat. Dessen Ausgangsmaterialien sind Harnstoff (als Aminogruppen enthaltender Bestandteil) und Formaldehyd (als Carbonylverbindung). Wenn hierin von Aminoplastharz die Rede ist, dann ist damit nicht nur das feste Kondensationsprodukt, also der eigentliche Aminoplast, gemeint, sondern auch die zugrundeliegenden flüssigen Aminoplastharzzusammensetzungen, welche die Ausgangsstoffe zur Herstellung eines Aminoplasten, also mindestens einen Amino-, Imino- oder Amidgruppen enthaltenden Bestandteil (erfindungsgemäß mindestens Harnstoff) und eine Carbonylverbindung (erfindungsgemäß mindestens Formaldehyd) und Kondensate davon enthalten. Der Begriff „Kondensat“ oder „kondensiert“ umfasst im Sinne der Erfindung insbesondere auch Vorkondensate. Diese sind im Vergleich zum auskondensierten Aminoplastharz niedermolekular und werden weiter unten im Detail beschrieben. Aminoplastharzzusammensetzungen enthalten typischerweise Wasser. Als Oberbegriff für diese flüssigen, wässrigen Aminoplastharzzusammensetzungen enthaltend Harnstoff, Formaldehyd und (Vor)kondensate daraus wird hier der Begriff „Mischung umfassend ein Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat“ verwendet, insbesondere für eine flüssige, wässrige Aminoplastharzzusammensetzung, welche mittels einer Leimapplikationsvorrichtung auf lignocellulosehaltiges Material in der Holzwerkstoffproduktion aufgebracht werden kann. Die Mischung umfassend ein Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat enthält neben dem Kondensat selbst typischerweise auch Wasser. Die Mischung umfassend ein Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat kann des Weiteren verschiedene Arten von Harnstoff-Formaldehyd-Kondensaten enthalten. Die enthaltenen Kondensate können sich beispielsweise im Kondensationsgrad unterscheiden. Abhängig vom Kondensationsgrad der Harnstoff-Formaldehyd- Kondensate in der erfindungsgemäß einzusetzenden Mischung kann die Mischung noch als Lösung (d.h. klare Flüssigkeit) oder bereits als Dispersion (trübe Flüssigkeit) vorliegen. The method according to the invention serves to produce an aminoplastically bonded wood material. This is to be understood as meaning a wood-based material that was produced with the aid of an amino resin. Amino resins (aminoplastic binders) are known to those skilled in the art and are described, for example, in "Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry", 4th edition, volume 7, p. 403ff. described. Aminoplast resins are obtained by condensing a component containing amino, imino or amide groups with a carbonyl compound. According to the invention, at least one amino resin to be used is a urea-formaldehyde condensate. Its starting materials are urea (as a component containing amino groups) and formaldehyde (as a carbonyl compound). If aminoplast resin is mentioned here, then not only the solid condensation product, i.e. the actual aminoplast, is meant, but also the underlying liquid aminoplast resin compositions, which contain the starting materials for the production of an aminoplast, i.e. at least one amino, imino or amide group Component (according to the invention at least urea) and a carbonyl compound (according to the invention at least formaldehyde) and condensates thereof. For the purposes of the invention, the term “condensate” or “condensed” also includes, in particular, precondensates. These are of low molecular weight compared to the condensed-out aminoplast resin and are described in detail further below. Aminoplast resin compositions typically contain water. The term "mixture comprising a urea-formaldehyde condensate" is used here as a generic term for these liquid, aqueous amino resin compositions containing urea, formaldehyde and (pre)condensates thereof, in particular for a liquid, aqueous amino resin composition which is applied to lignocellulose-containing material by means of a glue application device in of wood-based material production can be applied. The mixture comprising a urea-formaldehyde condensate typically also contains water in addition to the condensate itself. The mixture comprising a urea-formaldehyde condensate may further contain various types of urea-formaldehyde condensates. The condensates contained can differ, for example, in the degree of condensation. Depending on the degree of condensation of the urea-formaldehyde condensates in the mixture to be used according to the invention, the mixture can still be in the form of a solution (ie clear liquid) or already in the form of a dispersion (turbid liquid).
Schritt a. step a.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst als Schritt a. das Bereitstellen einer Mischung umfassend ein Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat. Die Mischung umfassend ein Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat aus Schritt a. ist eine flüssige Aminoplastharzzusammensetzung, die zumindest Vorkondensate der Ausgangsstoffe Harnstoff und Formaldehyd enthält ln einer Ausführungsform ist das Harnstoff- Formaldehyd-Kondensat ein Methylolharnstoff und/oder Vorkondensat. Optional ist die Mischung enthaltend ein Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat aus Schritt a. bereits ein Harnstoff-Formaldehyd-Leim, d.h. bereits zum Aufbringen auf lignocellulosehaltiges Material mittels einer Leimapplikationsvorrichtung und zur Verklebung von lignocellulosehaltigem Material in der Holzwerkstoffproduktion geeignet. In einer Ausführungsform ist die in Schritt a. eingesetzte Mischung ein melaminmodifizierter Harnstoff-Formaldehyd-Leim, der bis zu 10 Gew.-% Melamin bezogen auf das Gesamtgewicht des Leims enthält. Auch Mengen von 10 Gew.-% bis 25 Gew.-% Melamin, bezogen auf das Gesamtgewicht des Leims, haben sich bewährt, wenn eine besonders feste und/oder schnellhärtende Leimfuge gewünscht ist. The method according to the invention comprises as step a. providing a mixture comprising a urea-formaldehyde condensate. The mixture comprising a urea-formaldehyde condensate from step a. is a liquid amino resin composition that contains at least precondensates of the starting materials urea and formaldehyde. In one embodiment, the urea Formaldehyde condensate, a methylolurea and/or pre-condensate. Optionally, the mixture contains a urea-formaldehyde condensate from step a. already a urea-formaldehyde glue, ie already suitable for application to lignocellulose-containing material by means of a glue application device and for gluing lignocellulose-containing material in wood-based material production. In one embodiment, in step a. The mixture used is a melamine-modified urea-formaldehyde glue containing up to 10% by weight of melamine, based on the total weight of the glue. Amounts of 10% by weight to 25% by weight of melamine, based on the total weight of the glue, have also proven useful if a particularly strong and/or fast-curing glue line is desired.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besitzt die in Schritt a. bereitgestellte Mischung einen Wassergehalt von 25 bis 60 Gew.%, bevorzugt von 30 bis 50 Gew.% und insbesondere bevorzugt von 32 bis 45 Gew.% bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung. In one embodiment of the method according to the invention, in step a. The mixture provided has a water content of 25 to 60% by weight, preferably 30 to 50% by weight and particularly preferably 32 to 45% by weight, based on the total weight of the mixture.
In einer Ausführungsform ist oder enthält die in Schritt a. eingesetzte Mischung ein Harnstoff-Formaldehyd-Konzentrat (Urea Formaldehyde Concentrate, UFC). UFC ist in der Praxis der typische Ausgangsstoff für die Herstellung von Aminoplastharzen wie beispielsweise Leime für die Spanplattenindustrie. Unter UFC versteht der Fachmann eine wässrige Lösung hergestellt aus Formaldehyd und Harnstoff, welche im Gegensatz zur reinen wässrigen Lösung von Formaldehyd sehr lagerstabil und prozesssicherer ist. Die Herstellung von UFC erfolgt üblicherweise als Folgeschritt nach der Formaldehyd- Synthese. Dabei wird das gasförmige Formaldehyd in einer wässrigen Harnstoff-Lösung absorbiert. Das UFC wird typischerweise nicht in einem Rührkessel, sondern direkt in einem Absorptionsturm einer Formaldehydanlage aus den Rohstoffen, die in Form einer Harnstofflösung und gasförmigem Formaldehyd vorliegen, durch Reaktion in einem pH- Bereich von 6,5 bis 9,5 erhalten. Chemisch enthält UFC Wasser, Harnstoff, gelöstes Formaldehyd und Mono-, Di- und Trimethylolharnstoffe. UFC ist eine klare bis leicht trübe Flüssigkeit, die stark nach Formaldehyd riecht. UFC hat typischerweise eine Viskosität von 75 bis 500 mPa-s gemessen bei 20 °C und einem Schergefälle von D=200 1/s, ein F/U-Molverhältnis zwischen 3,5 und 5,5. Im UFC beträgt die Summe der Gehälter an eingesetztem Formaldehyd und Harnstoff bevorzugt 70 bis 85 Gew.- % bezogen auf das Gesamtgewicht des UFC. Vorteilhaft an dem Einsatz eines derartigen Harnstoff-Formaldehyd-Konzentrats in Schritt a. ist, dass das UFC im Vergleich zu Standard-Harnstoff-Formaldehyd-Leimen einen sehr hohen Feststoffgehalt aufweist. Das UFC stellt außerdem auch kein Gefahrgut dar und kann somit ohne aufwändige Sicherheitsvorkehrungen zu den holzwerkstoffherstellenden Betrieben transportiert werden. In one embodiment, the in step a. The mixture used is a urea formaldehyde concentrate (UFC). In practice, UFC is the typical starting material for the production of amino resins such as glues for the chipboard industry. The person skilled in the art understands UFC to be an aqueous solution made from formaldehyde and urea which, in contrast to the pure aqueous solution of formaldehyde, is very stable in storage and more reliable in terms of process. UFC is usually manufactured as a subsequent step after formaldehyde synthesis. The gaseous formaldehyde is absorbed in an aqueous urea solution. The UFC is typically not obtained in a stirred tank but directly in an absorption tower of a formaldehyde plant from the raw materials, which are in the form of a urea solution and gaseous formaldehyde, by reaction in a pH range of 6.5 to 9.5. Chemically, UFC contains water, urea, dissolved formaldehyde, and mono-, di-, and trimethylol ureas. UFC is a clear to slightly cloudy liquid with a strong odor of formaldehyde. UFC typically has a viscosity of 75 to 500 mPa·s measured at 20 °C and a shear rate of D=200 1/s, an F/U molar ratio between 3.5 and 5.5. In the UFC, the sum of the contents of formaldehyde and urea used is preferably 70 to 85% by weight, based on the total weight of the UFC. The advantage of using such a urea-formaldehyde concentrate in step a. is that the UFC has a very high solids content compared to standard urea formaldehyde glues. In addition, the UFC does not represent a dangerous good and can therefore be transported to the wood-based material manufacturing companies without complex safety precautions.
In einer anderen Ausführungsform ist die Mischung umfassend ein Harnstoff- Formaldehyd-Kondensat eine Mischung, welche bereits die sogenannte Methylolierungs- oder Vorkondensationsphase der Aminoplastharzherstellung durchlaufen hat. Bei dem Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat handelt es sich mithin also um ein Vorkondensat. So kann die in Schritt a. bereitgestellte Mischung erhalten werden durch zur Reaktion bringen von Harnstoff in vorzugsweise schwach saurem bis alkalischem Milieu (pH von 4,0 bis 9,5) bei erhöhter Temperatur (30 °C bis 95 °C) mit Formaldehyd in wässriger Lösung. Vorzugsweise erstreckt sich das F/U-Molverhältnis bei der Reaktion von 1,9 bis 2,1. So ist am besten gewährleistet, dass sich zahlreiche niedermolekulare Methylolharnstoffe bilden, die grundsätzlich noch wasserlöslich sind. In another embodiment, the mixture comprising a urea-formaldehyde condensate is a mixture which has already gone through the so-called methylolation or pre-condensation phase of aminoplast resin production. The urea-formaldehyde condensate is therefore a pre-condensate. So the in step a. provided mixture are obtained by reacting urea in a preferably weakly acidic to alkaline medium (pH from 4.0 to 9.5) at elevated temperature (30° C. to 95° C.) with formaldehyde in aqueous solution. Preferably, the F/U molar ratio in the reaction ranges from 1.9 to 2.1. This is the best way to ensure that numerous low-molecular methylolureas are formed, which are basically still water-soluble.
Die „Methylolierung“ von Harnstoff, wie hier verwendet, beinhaltet zumindest die folgende Reaktion: The "methylolation" of urea, as used herein, involves at least the following reaction:
Die aus der Reaktion erhaltenen Methylolharnstoffe bilden zusammen mit dem noch vorhandenen Formaldehyd bzw. dem Reaktionsprodukt mit Wasser (Methylenglykol) die Hauptbestandteile des so erhaltenen Vorkondensates. ln untergeordnetem Maße sind auch schon Vorkondensate enthalten wie sie nach der folgenden Reaktion in der sogenannten „Vorkondensationsphase“ gebildet werden können. The methylolureas obtained from the reaction, together with the formaldehyde still present or the reaction product with water (methylene glycol), form the main components of the precondensate thus obtained. To a lesser extent, pre-condensates are also included, such as can be formed after the subsequent reaction in the so-called “pre-condensation phase”.
Die „Vorkondensationsphase“, wie hier verwendet, schließt sich an die Methylolierungsphase an und beinhaltet zumindest die folgende Reaktion: The "pre-condensation phase" as used herein follows the methylolation phase and involves at least the following reaction:
Die Nachkondensationsphase zur Herstellung von sehr hochmolekularen weitestgehend wasserunlöslichen Kondensaten wird dann erfindungsgemäß im Extruder fortgesetzt. According to the invention, the post-condensation phase for the production of very high molecular weight, largely water-insoluble condensates is then continued in the extruder.
Die reaktiven Extrusion in Schritt b. wird dann bevorzugt so durchgeführt, dass vor dem ersten Extruderabschnitt der eingesetzten Mischung weiterer Harnstoff zugemischt wird, wodurch weitere niedermolekulare Methylolharnstoffe gebildet werden ln dem folgenden Extruderabschnitt erfolgt dann die eigentliche Haupt- bzw. Nachkondensationsreaktion der Methylolharnstoffe untereinander. Hierbei werden wie in der klassischen Aminoplastharzherstellung komplexe Gemische aus aminoplastischen Kondensationsprodukten mit unterschiedlichen Molmassen gebildet, was sich optisch in der Eintrübung des Leims und rheologisch in einer Erhöhung der Viskosität niederschlägt. The reactive extrusion in step b. is then preferably carried out in such a way that further urea is admixed to the mixture used before the first extruder section, as a result of which further low-molecular methylolureas are formed. The actual main or post-condensation reaction of the methylolureas with one another then takes place in the following extruder section. Here, as in classic aminoplast resin production, complex mixtures of aminoplastic condensation products with different molecular weights are formed, which is reflected optically in the clouding of the glue and rheologically in an increase in viscosity.
Es kann im erfindungsgemäßen Verfahren als Mischung umfassend ein Harnstoff- Formaldehyd-Kondensat auch ein Harnstoff-Formaldehyd-Leim und/oder ein melaminmodifizierter Harnstoff-Formaldehyd-Leim eingesetzt werden. Hierbei handelt es sich um Mischungen umfassend ein Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat, welche bereits die Methylolierungs-, Vorkondensations- oder Kondensationsphase der Leimherstellung durchlaufen haben. Im einfachsten Fall kann konventioneller, in einer Leimfabrik für die Holzwerkstoffindustrie hergestellter Harnstoff-Formaldehyd-Leim in Schritt a. eingesetzt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren, dass dann eine „Nachkondensation“ vor dem Aufbringen auf das lignocellulosehaltige Material im Holzwerkstoffherstellbetrieb darstellt, erlaubt die Veredelung und Einstellung des Harnstoff-Formaldehyd-Leims vor Ort. Insbesondere kann durch das erfindungsgemäße Verfahren der Kondensationsgrad des Harnstoff-Formaldehyd-Leims in der reaktiven Extrusion noch einmal stark erhöht werden, was mit einer Harnstoffzugabe und damit verbundenen Reduktion des F/U-Molverhältnisses ohne nachteilige Effekte auf die Endviskosität kombiniert werden kann. In the method according to the invention, a urea-formaldehyde glue and/or a melamine-modified urea-formaldehyde glue can also be used as a mixture comprising a urea-formaldehyde condensate. These are mixtures comprising a urea-formaldehyde condensate which have already gone through the methylolation, pre-condensation or condensation phase of glue production. In the simplest case, conventional urea-formaldehyde glue produced in a glue factory for the wood-based materials industry can be used in step a. be used. The method according to the invention, which then represents a "post-condensation" before application to the lignocellulose-containing material in the wood-based material manufacturing plant, allows the refinement and adjustment of the urea-formaldehyde glue on site. In particular, the degree of condensation of the urea-formaldehyde glue in the reactive extrusion can again be greatly increased by the method according to the invention, which can be combined with the addition of urea and the associated reduction in the F/U molar ratio without adverse effects on the final viscosity.
Ein Harnstoff-Formaldehyd-Leim ist ein bei pH-Absenkung und gleichzeitiger Temperaturerhöhung rasch selbstvernetzendes Bindemittel. Gemäß einer Ausführungsform ist die in Schritt a. eingesetzte Mischung ein Harnstoff-Formaldehyd- Leim, der bereits die Vorkondensations- oder Kondensationsphase der Leimherstellung durchlaufen hat. Er setzt sich aus einer Mischung bzw. einem Co-Kondensat von Aminoplastharzanteilen mit NH2-Endgruppen (Komponente A) und Aminoplastharzanteilen mit vernetzenden, reaktiven Methylol-Endgruppen (Resultat der Umsetzung einer NH2-Endgruppe mit Formaldehyd: Komponente B) zusammen. Diese Methylolgruppen sind pH-stabilisiert und daher bei Raumtemperatur wenig reaktiv, d.h. langsam in der Weiterreaktion, nämlich der Selbstkondensation. Sie bedingen aber letztendlich, abhängig von der Anzahl der reaktiven Gruppen und der Art der Stabilisierung, die Lagerstabilität bzw. umgekehrt die Reaktivität der betreffenden Leimsysteme. A urea-formaldehyde glue is a binder that self-crosslinks rapidly when the pH is reduced and the temperature is increased at the same time. According to one embodiment, in step a. The mixture used is a urea-formaldehyde glue that has already gone through the pre-condensation or condensation phase of glue production. It is made up of a mixture or a co-condensate of amino resin parts with NH2 end groups (component A) and amino resin parts with crosslinking, reactive methylol end groups (result of the reaction of an NH2 end group with formaldehyde: component B). These methylol groups are pH-stabilized and therefore not very reactive at room temperature, i.e. slow in the further reaction, namely the self-condensation. Ultimately, however, depending on the number of reactive groups and the type of stabilization, they determine the storage stability or, conversely, the reactivity of the glue systems in question.
Die in Schritt a. eingesetzte Mischung umfassend ein Harnstoff-Formaldehyd Kondensat liegt als Lösung oder Dispersion vor. ln einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt die Mischung umfassend ein Harnstoff- Formaldehyd-Kondensat aus Schritt a. als eine im Wesentlichen einphasige Zusammensetzung vor. Dies ist vermutlich darauf zurückzuführen, dass niedrigmolekulare, wasserlösliche und methylolgruppenreiche Anteile in der Mischung phasenvermittelnd wirken. Im Wesentlichen einphasig bedeutet dabei, dass mit dem bloßen Auge keine Phasentrennung feststellbar ist. ln der Praxis kann es sich dabei nichtsdestotrotz um eine mikroskopisch fein dispergierte Dispersion handeln. Bei der Dispersion handelt es sich in der Regel um eine Emulsion (im Extremfall teilweise Suspension) von hochmolekularen und damit eher wasserunverträglichen bereits kondensierten Leimbestandteilen in Wasser oder einer wässrigen Lösung der Ausgangsstoffe und Methylolharnstoff-Vorkondensaten. The in step a. mixture used comprising a urea-formaldehyde condensate is present as a solution or dispersion. In a preferred embodiment of the process according to the invention, the mixture comprises a urea-formaldehyde condensate from step a. as an essentially single phase composition. This is presumably due to the fact that low-molecular, water-soluble components rich in methylol groups in the mixture have a phase-mediating effect. Essentially single-phase means that no phase separation can be detected with the naked eye. In practice it can be nevertheless be a microscopically finely dispersed dispersion. The dispersion is usually an emulsion (partial suspension in extreme cases) of high-molecular and therefore rather water-incompatible glue components that have already been condensed in water or an aqueous solution of the starting materials and methylolurea precondensates.
Die in Schritt a. eingesetzte Mischung besitzt in jedem Fall die Fähigkeit zur weiteren Kondensation. Demnach ist die Mischung umfassend ein Harnstoff-Formaldehyd- Kondensat aus Schritt a. noch nicht vollständig vernetzt. Sie ist in jedem Fall bei Raumtemperatur flüssig. The in step a. In any case, the mixture used is capable of further condensation. Accordingly, the mixture comprises a urea-formaldehyde condensate from step a. not yet fully networked. In any case, it is liquid at room temperature.
Die Viskosität der in Schritt a. bereitgestellten Mischung kann von 100 bis 1000 mPa-s, bevorzugt von 150 bis 900 mPa-s und insbesondere bevorzugt von 200 bis 800 mPa-s, gemessen bei 20 °C und einem Schergefälle von D=200 1/s, betragen. Dies stellt sicher, dass die eigentliche Nachkondensation und damit verbundene Viskositätsherstellung erst in der nachfolgenden reaktiven Extrusion in Schritt b. erfolgt, was im Hinblick auf die Phasenvermittlung und Durchmischung sowie in Bezug auf Prozess- und Sicherheitsrisiken besonders vorteilhaft ist. The viscosity of the in step a. The mixture provided can be from 100 to 1000 mPa·s, preferably from 150 to 900 mPa·s and particularly preferably from 200 to 800 mPa·s, measured at 20° C. and a shear gradient of D=200 1/s. This ensures that the actual post-condensation and the associated production of viscosity only takes place in the subsequent reactive extrusion in step b. takes place, which is particularly advantageous with regard to phase mediation and mixing as well as with regard to process and safety risks.
Dem Fachmann sind Methoden zur Bestimmung der Viskosität einer Mischung umfassend Harnstoff-Formaldehyd-Kondensate aus der Leimherstellung bekannt. Dazu wird zunächst eine Probe entnommen und auf die Messtemperatur gebracht. Anschließend kann beispielsweise mittels eines Auslaufbechers, mittels eines Rotationsviskosimeters oder mittels der Gardner-Methode die Viskosität bestimmt werden. Bei letzterer Methode wird die Geschwindigkeit des Aufsteigens von Luftblasen in der Reaktionslösung mit der Geschwindigkeit in Testflüssigkeiten bekannter Viskosität verglichen. Die hier angegebenen Viskositäten lassen sich besonders akkurat mittels Kegel-Platte Rotationsviskosimeter (20°C, D = 200 1/s) bestimmen (EN ISO 3219). Das Molverhältnis von eingesetztem Formaldehyd zu Harnstoff kann in der in Schritt a. bereitgestellten Mischung vorteilhafterweise von 0,75 bis 1,3, bevorzugt von 0,85 bis 1,2 und insbesondere bevorzugt von 0,9 bis 1,1 betragen. Dies ermöglicht eine besonders effektive Kondensation während der reaktiven Extrusion in Schritt b. Methods for determining the viscosity of a mixture comprising urea-formaldehyde condensates from glue production are known to those skilled in the art. To do this, a sample is first taken and brought to the measurement temperature. The viscosity can then be determined, for example using a flow cup, using a rotational viscometer or using the Gardner method. In the latter method, the rate at which air bubbles rise in the reaction solution is compared with the rate in test liquids of known viscosity. The viscosities given here can be determined particularly accurately using a cone-plate rotational viscometer (20°C, D = 200 1/s) (EN ISO 3219). The molar ratio of formaldehyde used to urea can in step a. provided mixture advantageously from 0.75 to 1.3, preferably from 0.85 to 1.2 and particularly preferably from 0.9 to 1.1. This enables a particularly effective condensation during the reactive extrusion in step b.
Schritt b. step b.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines aminoplastisch gebundenen Holzwerkstoffs umfasst als Schritt b. die reaktive Extrusion der Mischung umfassend ein Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat aus Schritt a. in mindestens einem Extruder. The method according to the invention for the production of an aminoplastically bound wood material comprises as step b. the reactive extrusion of the mixture comprising a urea-formaldehyde condensate from step a. in at least one extruder.
Wenn hierin von „Extruder“ die Rede ist, ist damit eine Einrichtung gemeint, welche flüssige oder aufgeschmolzene Materialien durch Zwangsförderung in einem heiz- und/oder kühlbaren Zylinder fördert, Zugabe und Entfernen von Komponenten erlaubt und dabei Misch- und/oder Knetaufgaben durchführt. Der im erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzende mindestens eine Extruder wird weiter unten im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben. When the term “extruder” is used here, it means a device that conveys liquid or molten materials by forced conveyance in a heatable and/or coolable cylinder, allows components to be added and removed, and thereby performs mixing and/or kneading tasks. The at least one extruder to be used in the method according to the invention is described below in connection with the device according to the invention.
Ein Extruder weist üblicherweise verschiedene „Abschnitte“ entlang des heiz- und/oder kühlbaren Zylinders auf, der in der Regel eine Förderschnecke enthält. Wenn hierin von einem „Abschnitt des Extruders“ die Rede ist, ist damit ein Teilbereich des heiz- und/oder kühlbaren Zylinders des Extruders gemeint, der durch ein bestimmtes prozesstechnisches Merkmal charakterisiert ist. Ein prozesstechnisches Merkmal eines Extruderabschnitts kann beispielsweise sein, dass in diesem Extruderabschnitt auf eine bestimmte Temperatur geheizt oder gekühlt wird, die Zugabe von Komponenten erfolgt, eine Probe entnommen wird und/oder der Leim in diesem Abschnitt eine bestimmte Viskosität aufweist. Wenn hierin von einem „ersten Extruderabschnitt“, „zweiten Extruderabschnitt“ usw. die Rede ist, ist damit eine Untergliederung des heiz- und/oder kühlbaren Zylinders in gegebenenfalls verschieden große Teilbereiche gemeint, deren Nummerierung entlang des heiz- und/oder kühlbaren Zylinders an dem Ende der Längsachse des heiz- und/oder kühlbaren Zylinder beginnt, an dem die Einspeisung des Harnstoff-Formaldehyd-Leims stattfindet. Wenn hierin von „reaktiver Extrusion“ die Rede ist, sind damit die im Extruder stattfindenden Reaktionen der bereits vorhandenen und gegebenenfalls zugegebenen Leimkomponenten miteinander zu verstehen, insbesondere Kondensationsreaktionen. So können niedermolekulare Methylolharnstoffe bei der reaktiven Extrusion zu komplexeren höhermolekularen aminoplastischen Verbindungen weiterkondensieren. Ferner kann die reaktive Extrusion auch das Einpolymerisieren von Zusatzstoffen mit Amin- oder OH-Gruppen, beispielsweise zugesetztem Ligninsulfonat oder Zuckern, beinhalten. Der Fortgang der reaktiven Extrusion ist u.a. dadurch ersichtlich, dass sich die Viskosität des Leims während der reaktiven Extrusion verändert. Gemäß einer Ausführungsform erhöht sich die Viskosität des Harnstoff-Formaldehyd-Leims während der reaktiven Extrusion zumindest intermediär. „Zumindest intermediär“ soll hier bedeuten, dass die Viskosität durch zusätzliche Maßnahmen, z.B. Zugabe von Harnstoff in einem anderen, insbesondere endständigen Abschnitt des Extruders wieder herabgesetzt werden kann. ln jedem Fall sollte bei der reaktiven Extrusion in Schritt b., d.h. zumindest in einem Abschnitt derselben, eine Kondensationsphase enthalten sein. D.h. die reaktive Extrusion beinhaltet mindestens einen Abschnitt, in dem im Harnstoff-Formaldehyd- Leim vorhandene Methylolharnstoffe bei einem sauren pH, vorzugsweise einem pH von 3 bis 6, besonders bevorzugt von 4 bis 5,5 und einer Temperatur von vorzugsweise 70 °C bis 100 °C, besonders bevorzugt von 85 °C bis 95 °C, zu höhermolekularen Kondensationsprodukten weiterreagieren. ln einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden am Anfang, während und/oder am Ende der reaktiven Extrusion in Schritt b. An extruder usually has various "sections" along the heated and/or cooled barrel, which usually contains a screw conveyor. Whenever a “section of the extruder” is mentioned here, this means a section of the heatable and/or coolable barrel of the extruder, which is characterized by a specific process-technical feature. A technical process feature of an extruder section can be, for example, that this extruder section is heated or cooled to a certain temperature, components are added, a sample is taken and/or the glue in this section has a certain viscosity. Whenever a "first extruder section", "second extruder section" etc. is mentioned here, this means a subdivision of the heatable and/or coolable cylinder into sections that may be of different sizes, the numbering of which along the heatable and/or coolable cylinder the end of the longitudinal axis of the heatable and/or coolable cylinder, where the urea-formaldehyde glue is fed in. When “reactive extrusion” is mentioned here, the reactions taking place in the extruder between the glue components already present and those that may have been added are to be understood, in particular condensation reactions. Thus, low-molecular methylolureas can condense further during reactive extrusion to form more complex, higher-molecular aminoplastic compounds. Furthermore, the reactive extrusion can also include the polymerization of additives with amine or OH groups, for example added lignin sulfonate or sugars. The progress of the reactive extrusion can be seen, among other things, from the fact that the viscosity of the glue changes during the reactive extrusion. According to one embodiment, the viscosity of the urea-formaldehyde glue increases at least temporarily during the reactive extrusion. “At least intermediate” is intended here to mean that the viscosity can be reduced again by additional measures, for example addition of urea, in another section of the extruder, in particular at the end. In any case, a condensation phase should be included in the reactive extrusion in step b., ie at least in a section thereof. This means that the reactive extrusion includes at least one section in which the methylolureas present in the urea-formaldehyde glue are at an acidic pH, preferably a pH of 3 to 6, particularly preferably 4 to 5.5, and a temperature of preferably 70° C. to 100 ° C, particularly preferably from 85 ° C to 95 ° C, further react to higher molecular weight condensation products. In one embodiment of the method according to the invention, at the beginning, during and/or at the end of the reactive extrusion in step b.
- Harnstoff und/oder eine melaminhaltigen Komponente, und - urea and/or a melamine-containing component, and
- gegebenenfalls Zusatzstoffe, insbesondere Ligninsulfonat und/oder Zucker hinzugegeben. Die Zugabe von Harnstoff und/oder einer melaminhaltigen Komponente und gegebenenfalls von weiteren Zusatzstoffen kann im Extruder in einer Art und Weise erfolgen, wie es dem Fachmann aus dem Gebiet der Compoundierung von Kunststoffen mittels Extrudern bekannt ist. Insbesondere ist es möglich, Zusatzstoffe in verschiedenen Zonen des Extruders durch entsprechende Einspeiseöffnungen (z.B. über Hochdruckpumpen) zuzudosieren. Durch die Compoundierung mit Harnstoff und/oder einer melaminhaltigen Komponente und gegebenenfalls weiteren Zusatzstoffen wird aus der in Schritt a. bereitgestellten Mischung umfassend ein Harnstoff-Formaldehyd- Kondensat ein extrudierter Leim mit den bestmöglichen Eigenschaften für den Einsatz in den weiteren Verfahrensschritten c. und d. erzeugt. Insbesondere die optimale Viskosität und das F/U -Verhältnis kann durch diese Zugabe von Harnstoff und/oder einer melaminhaltigen Komponente und der gegebenenfalls einzusetzenden weiteren Zusatzstoffe eingestellt werden. Wenn hierin von einer „melaminhaltigen Komponente“ die Rede ist, ist damit eine Zusammensetzung gemeint, die Melamin enthält ln einer bevorzugten Ausführungsform ist die melaminhaltige Komponente ein Melamin- Harnstoff-Formaldehyd-Leim oder ein melaminmodifizierter Harnstoff-Formaldehyd- Leim. - If necessary, additives, in particular lignin sulfonate and/or sugar added. The addition of urea and/or a melamine-containing component and optionally further additives can be carried out in the extruder in a manner known to the person skilled in the art of compounding plastics by means of extruders. In particular, it is possible to meter in additives in different zones of the extruder through appropriate feed openings (eg via high-pressure pumps). By compounding with urea and/or a melamine-containing component and optionally other additives, the in step a. provided mixture comprising a urea-formaldehyde condensate an extruded glue with the best possible properties for use in the further process steps c. and d. generated. In particular, the optimum viscosity and the F/U ratio can be set by this addition of urea and/or a melamine-containing component and any other additives to be used. When reference is made herein to a “melamine-containing component”, this means a composition that contains melamine. In a preferred embodiment, the melamine-containing component is a melamine-urea-formaldehyde glue or a melamine-modified urea-formaldehyde glue.
Wenn hierin von „am Anfang der reaktiven Extrusion“ die Rede ist, ist damit gemeint, dass die reaktive Extrusion für die bereitgestellte Mischung umfassend ein Harnstoff- Formaldehyd-Kondensat noch nicht oder gerade erst begonnen hat. „Am Anfang“ kann insbesondere auch „vor“ bedeuten. D.h. am Anfang der reaktiven Extrusion zugegebene Komponenten können auch schon bei der Herstellung der in Schritt a. genannten Mischung hinzugefügt worden sein. Bevorzugt meint „am Anfang“ jedoch unmittelbar bevor oder während der reaktiven Extrusion. Üblicherweise entspricht der „Anfang“ dem ersten Abschnitt des Extruders, der für die reaktive Extrusion verwendet wird. Dieser erste Abschnitt beinhaltet üblicherweise auch die Einfülleinrichtung für die in Schritt a. bereitgestellte Mischung umfassend ein Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat. ln einer Ausführungsform erstreckt sich der erste Extruderabschnitt maximal über eine Länge von 1/3 der Gesamtlänge des heiz- und/oder kühlbaren Zylinders des Extruders. „Am Anfang“ der reaktiven Extrusion bedeutet dabei insbesondere innerhalb des ersten Drittels des Extruders, bezogen auf die Längsachse des heiz- und/oder kühlbaren Zylinders des Extruders. When “at the beginning of the reactive extrusion” is mentioned here, this means that the reactive extrusion for the mixture provided comprising a urea-formaldehyde condensate has not yet started or has only just started. "In the beginning" can in particular also mean "before". This means that components added at the beginning of the reactive extrusion can also already be used during the production of the components in step a. mentioned mixture have been added. However, "at the beginning" preferably means immediately before or during the reactive extrusion. Traditionally, “start” corresponds to the first section of the extruder used for reactive extrusion. This first section usually also includes the filling device for the in step a. provided mixture comprising a urea-formaldehyde condensate. In one embodiment, the first extruder section extends over a maximum length of 1/3 of the total length of the heatable and/or coolable barrel of the extruder. “At the beginning” of reactive extrusion means in particular within the first Third of the extruder, based on the longitudinal axis of the heatable and/or coolable barrel of the extruder.
Wenn hierin von „während der reaktiven Extrusion in Schritt b.“ die Rede ist, bedeutet dies, dass die reaktive Extrusion für die Mischung umfassend ein Harnstoff- Formaldehyd-Kondensat bereits begonnen hat. Demnach haben messbare Veränderungen der Mischung, beispielsweise eine Erhöhung der Viskosität, bereits stattgefunden. Gemäß einer Ausführungsform befindet sich die zugehörige Mischung dann auch nicht mehr in dem ersten Extruderabschnitt. When reference is made herein to "during the reactive extrusion in step b.", this means that the reactive extrusion for the mixture comprising a urea-formaldehyde condensate has already started. Accordingly, measurable changes in the mixture, such as an increase in viscosity, have already taken place. According to one embodiment, the associated mixture is then also no longer located in the first extruder section.
Wenn hierin von „am Ende der reaktiven Extrusion in Schritt b.“ die Rede ist, ist damit gemeint, dass die reaktive Extrusion schon fast oder vollständig abgeschlossen ist. „Am Ende“ kann daher insbesondere auch „nach“ bedeuten. Bevorzugt meint „am Ende“ jedoch unmittelbar nach oder noch im Endabschnitt des Extruders. Üblicherweise entspricht „am Ende der reaktiven Extrusion“ dem letzten Abschnitt des Extruders, der für die reaktive Extrusion verwendet wird. Dieser letzte Abschnitt beinhaltet üblicherweise auch die Austrittsdüse oder -Öffnung für den aus Schritt b. erhaltenen extrudierten Harnstoff-Formaldehyd-Leim. ln einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erstreckt sich der letzte Extruderabschnitt maximal über eine Länge von 1/3 der Gesamtlänge des heiz- und/oder kühlbaren Zylinders des Extruders. „Am Ende“ der reaktiven Extrusion bedeutet dabei insbesondere innerhalb des letzten Drittels des Extruders, bezogen auf die Längsachse des heiz- und/oder kühlbaren Zylinders des Extruders. „Am Ende“ kann aber auch unmittelbar nach dem Austritt aus dem Extruder bedeuten. When reference is made herein to "at the end of the reactive extrusion in step b.", this means that the reactive extrusion is already almost or completely completed. "At the end" can therefore also mean "after" in particular. However, “at the end” preferably means immediately after or still in the end section of the extruder. Typically, “at the end of reactive extrusion” corresponds to the last section of the extruder used for reactive extrusion. This last section usually also includes the exit nozzle or orifice for the from step b. obtained extruded urea-formaldehyde glue. In one embodiment of the method according to the invention, the last extruder section extends over a maximum length of 1/3 of the total length of the heatable and/or coolable barrel of the extruder. “At the end” of the reactive extrusion means in particular within the last third of the extruder, based on the longitudinal axis of the heatable and/or coolable barrel of the extruder. However, “at the end” can also mean immediately after exiting the extruder.
Die reaktive Extrusion in Schritt b. findet bei einem pH-Wert von 3 bis 9, bevorzugt von 3 bis 7,5 und insbesondere bevorzugt von 3 bis 6 statt. Gemäß einer Ausführungsform weist die reaktive Extrusion mindestens einen Abschnitt auf, in dem der pH-Wert 3 bis 6, besonders bevorzugt 4,5 bis 5,5 beträgt. Dies hat sich als optimal für eine besonders effiziente Kondensationsreaktion von Methylolharnstoffen in der Mischung umfassend ein Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat erwiesen. Der pH kann durch Zugabe von weiter unten näher beschriebenen pH-Regulatoren an geeigneter Stelle im Extruder eingestellt werden. The reactive extrusion in step b. takes place at a pH of from 3 to 9, preferably from 3 to 7.5 and particularly preferably from 3 to 6. According to one embodiment, the reactive extrusion has at least one section in which the pH is 3 to 6, particularly preferably 4.5 to 5.5. This has proven optimal for a particularly efficient condensation reaction of methylolureas in the mixture comprising a urea-formaldehyde condensate. The pH can be further adjusted by adding be set at a suitable point in the extruder using the pH regulators described in more detail below.
Die reaktive Extrusion in Schritt b. verläuft mindestens in einem Abschnitt des Extruders, in welchem die Temperatur der im Extruder befindlichen Mischung 30 °C bis 180 °C beträgt, vorzugsweise 40 °C bis 160 °C, besonders bevorzugt 60 °C bis 140 °C, und insbesondere bevorzugt 70 °C bis 130 °C. Dadurch wird, insbesondere in Kombination mit einem sauren pH wie vorstehend angegeben, sichergestellt, dass es zumindest in einem Abschnitt der reaktiven Kondensation zur Bildung hochkondensierter aminoplastischer Strukturen kommt. The reactive extrusion in step b. runs at least in a section of the extruder in which the temperature of the mixture in the extruder is 30° C. to 180° C., preferably 40° C. to 160° C., particularly preferably 60° C. to 140° C., and particularly preferably 70° 130ºC to 130ºC. This ensures, in particular in combination with an acidic pH as indicated above, that highly condensed aminoplastic structures are formed at least in one section of the reactive condensation.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der extrudierte Leim beim Austritt aus dem Extruder eine Temperatur mindestens 30 °C, insbesondere 35 °C bis 55 °C auf. Dies kann durch entsprechendes Einstellen der Heiztemperatur im Endabschnitt des Extruders sichergestellt werden. Die angegebenen Temperaturbereiche haben den Vorteil, dass der extrudierte Leim eine derart erhöhte Temperatur aufweist, dass er, ohne eine unerwünschte Voraushärtung des Leims zu provozieren, eine ausreichend gute Verteilung, bevorzugt eine gute Versprühbarkeit, auf dem lignocellulosehaltigen Material ermöglicht. Die Anpassung weiterer Reaktionsparameter für die reaktive Extrusion liegen im Wissen und Können des Fachmanns. ln einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vor, während und/oder am Ende der reaktiven Extrusion in Schritt b. Harnstoff zugegeben. Der Harnstoff kann als Feststoff oder wässrige Lösung, beispielsweise als 40%-ige Harnstofflösung in Wasser, hinzugegeben werden. Besonders bevorzugt ist die Harnstoffzugabe während oder am Ende der reaktiven Extrusion. Die Harnstoffzugabe hat den Vorteil, dass ein niedriges F/U-Molverhältnis des extrudierten Leims eingestellt werden kann, wodurch letztlich die mit dem extrudierten Leim hergestellten Holzwerkstoffe eine verringerte Formaldehydemission aufweisen. Erfolgt die Harnstoffzugabe erst während oder am Ende der reaktiven Extrusion, kann am Anfang bzw. während der reaktiven Extrusion noch ein für die Kondensation vorteilhafter Überschuss an Formaldehyd vorliegen. According to an advantageous embodiment of the invention, the extruded glue has a temperature of at least 30° C., in particular 35° C. to 55° C., when it exits the extruder. This can be ensured by appropriately adjusting the heating temperature in the final section of the extruder. The stated temperature ranges have the advantage that the extruded glue is at such an elevated temperature that it enables adequate distribution, preferably good sprayability, on the lignocellulose-containing material without provoking undesired precuring of the glue. The adaptation of further reaction parameters for the reactive extrusion is within the knowledge and skill of the person skilled in the art. In a preferred embodiment of the method according to the invention, before, during and/or at the end of the reactive extrusion in step b. added urea. The urea can be added as a solid or as an aqueous solution, for example as a 40% urea solution in water. The addition of urea during or at the end of the reactive extrusion is particularly preferred. The addition of urea has the advantage that a low F/U molar ratio of the extruded glue can be set, as a result of which the wood-based materials produced with the extruded glue ultimately have reduced formaldehyde emissions. If the urea is only added during or at the end of the reactive extrusion, it can be done at the beginning or an excess of formaldehyde, which is advantageous for the condensation, is still present during the reactive extrusion.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt das Endmolverhältnis von Formaldehyd zu Harnstoff im extrudierten Leim, der aus Schritt b. erhalten wird, 0,75 bis 1,3, bevorzugt 0,85 bis 1,2 und insbesondere bevorzugt 0,9 bis 1,1. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Molverhältnis von Formaldehyd zu Harnstoff während oder zu Beginn der reaktiven Extrusion höher ist als das Endmolverhältnis im extrudierten Leim. Denn für eine besonders effektive und rasche Kondensationsreaktion ist ein hohes F/U-Molverhältnis wichtig, während im finalen Leim, der auf das lignocellulosige Material aufgebracht werden soll, ein möglichst niedriges Verhältnis, im Idealfall nahe oder sogar unter 1, mit Hinblick auf die Verringerung der Formaldehydemissionen im Holzwerkstoff wünschenswert ist. Die Verringerung des F/U-Molverhältnisses kann insbesondere durch eine Zugabe von Harnstoff während oder am Ende der reaktiven Extrusion in Schritt b. erfolgen. In a preferred embodiment of the method according to the invention the final molar ratio of formaldehyde to urea in the extruded glue resulting from step b. is obtained is 0.75 to 1.3, preferably 0.85 to 1.2 and particularly preferably 0.9 to 1.1. It is particularly advantageous if the molar ratio of formaldehyde to urea is higher during or at the beginning of the reactive extrusion than the final molar ratio in the extruded glue. Because for a particularly effective and rapid condensation reaction, a high F/U molar ratio is important, while in the final glue to be applied to the lignocellulosic material, a ratio as low as possible, ideally close to or even below 1, with a view to reducing it of formaldehyde emissions in the wood-based material is desirable. The F/U molar ratio can be reduced in particular by adding urea during or at the end of the reactive extrusion in step b. respectively.
In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird am Anfang, während oder am Ende der reaktiven Extrusion in Schritt b. eine melaminhaltige Komponente zugegeben, bevorzugt am Anfang der reaktiven Extrusion. In einer Ausführungsform wird so in Schritt b. ein melaminmodifizierter extrudierter Harnstoff- Formaldehyd-Leim hergestellt, der bis zu 10 Gew.-% Melamin bezogen auf das Gesamtgewicht des extrudierten Leims, enthält. Auch Mengen von 10 Gew.-% bis 25 Gew.-% Melamin, bezogen auf das Gesamtgewicht des extrudierten Leims, haben sich bewährt, wenn eine besonders feste und/oder schnellhärtende Leimfuge gewünscht ist. Die Zugabe einer melaminhaltigen Komponente hat mehrere Vorteile. So zeigte sich zum einen, dass je höher der Gehalt einer melaminhaltigen Komponente ist, desto besser die Wasserbeständigkeit des ausgehärteten Harzes und desto geringer die Feuchteempfindlichkeit der damit hergestellten Holzwerkstoffe. Des Weiteren werden durch die Zugabe einer melaminhaltigen Komponente Verzweigungspunkte in der Aminoplaststruktur ermöglicht, die zu einer dreidimensionalen Vernetzung im ausgehärteten Harz führen. Dies ist vermutlich darauf zurückzuführen, dass je nach Menge an Formaldehyd, sich Mono- bis hin zu Hexa-Hydroxymethylolmelamine bilden. Aufgrund des Melamin-vermittelten höheren dreidimensionalen Vernetzungsgrades des Leims besitzen die damit hergestellten Holzwerkstoffe bessere mechanische Eigenschaften als jene, die mit herkömmlichen Harnstoff-Formaldehyd-Leim hergestellt wurden. Die Melamin-vermittelte dreidimensionale Vernetzung führt auch bei erhöhter Zugabe von Harnstoff zur Emissionsverringerung zu ausreichenden Festigkeiten der damit hergestellten Holzwerkstoffe. Bei Zugabe von Melamin oder Melamin und Harnstoff in Schritt b. ist es zweckmäßiger statt dem F/U-Molverhältnis, das Endmolverhältnis von Formaldehyd zu (NH2)2 im extrudierten Leim anzugeben. Werden eine melaminhaltige Komponente oder eine melaminhaltige Komponente und Harnstoff in Schritt b. hinzugegeben, beträgt in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens das Endmolverhältnis von Formaldehyd zu (NH2)2 im extrudierten Leim, der aus Schritt b. erhalten wird, 0,6 bis 1,2, bevorzugt 0,7 bis 1,1 und insbesondere bevorzugt 0,8 bis 1,0. In another embodiment of the method according to the invention, at the beginning, during or at the end of the reactive extrusion in step b. a melamine-containing component is added, preferably at the beginning of the reactive extrusion. In one embodiment, in step b. a melamine-modified extruded urea-formaldehyde glue containing up to 10% by weight melamine based on the total weight of the extruded glue. Amounts of 10% by weight to 25% by weight of melamine, based on the total weight of the extruded glue, have also proven useful when a particularly strong and/or fast-curing glue line is desired. The addition of a melamine-containing component has several advantages. On the one hand, it was found that the higher the content of a melamine-containing component, the better the water resistance of the cured resin and the lower the moisture sensitivity of the wood-based materials produced with it. Furthermore, the addition of a melamine-containing component enables branching points in the aminoplast structure, which lead to three-dimensional crosslinking in the cured resin. This is presumably due to the fact that depending on Amount of formaldehyde to form mono- to hexa-hydroxymethylolmelamine. Due to the melamine-mediated higher degree of three-dimensional cross-linking of the glue, the wood-based materials produced with it have better mechanical properties than those produced with conventional urea-formaldehyde glue. The melamine-mediated three-dimensional crosslinking leads to sufficient strength of the wood-based materials produced with it, even with increased addition of urea to reduce emissions. When adding melamine or melamine and urea in step b. it is more appropriate to state the final molar ratio of formaldehyde to (NH2)2 in the extruded glue than the F/U molar ratio. If a melamine-containing component or a melamine-containing component and urea in step b. added, in a preferred embodiment of the process according to the invention the final molar ratio of formaldehyde to (NH2)2 in the extruded glue obtained from step b. is obtained is 0.6 to 1.2, preferably 0.7 to 1.1 and particularly preferably 0.8 to 1.0.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in Schritt b. Harnstoffund eine melaminhaltige Komponente hinzugegeben, bevorzugt am Anfang der reaktiven Extrusion. Dadurch kann einerseits ein niedriges F/U-Molverhältnis des extrudierten Leims eingestellt werden und andererseits der dreidimensionale Vernetzungsgrad erhöht werden. Die mit einem derartigen Leim hergestellten Holzwerkstoffe weisen eine verringerte Formaldehydemission und verbesserte mechanische und hygroskopische Eigenschaften im Vergleich zu Holzwerkstoffen auf, die mit herkömmlichem Harnstoff-Formaldehyd-Leim hergestellt wurden. In a further embodiment of the method according to the invention, in step b. Urea and a melamine containing component are added, preferably at the beginning of the reactive extrusion. In this way, on the one hand, a low F/U molar ratio of the extruded glue can be set and, on the other hand, the degree of three-dimensional crosslinking can be increased. The wood-based materials produced with such a glue have reduced formaldehyde emissions and improved mechanical and hygroscopic properties compared to wood-based materials that were produced with conventional urea-formaldehyde glue.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält die in Schritt a. bereitgestellte Mischung weitere Zusatzstoffe oder diese werden der Mischung am Anfang, während oder am Ende der reaktiven Extrusion in Schritt b. zugegeben. Die Zusatzstoffe können insbesondere ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Gleitmittel, pH-Regulatoren, und Viskositätsregler wie Ligninsulfonat und/oder Zucker. Die Zugabe dieser Zusatzstoffe am Anfang, während oder am Ende der reaktiven Extrusion im Extruder hat den Vorteil, dass durch die mechanische Zwangsmischung im Extruder eine bessere Durchmischung erfolgt, die auch eine verbesserte Verträglichkeit der Zusatzstoffe im extrudierten Leim ermöglicht. In a further embodiment of the method according to the invention in step a. provided mixture further additives or these are added to the mixture at the beginning, during or at the end of the reactive extrusion in step b. admitted. The additives can in particular be selected from the group consisting of lubricants, pH regulators and viscosity regulators such as lignin sulfonate and/or sugar. The addition of these additives at the beginning, during or at the end of the reactive Extrusion in the extruder has the advantage that the mechanical forced mixing in the extruder results in better mixing, which also enables improved compatibility of the additives in the extruded glue.
Am Anfang der reaktiven Extrusion werden der Mischung umfassend ein Harnstoff- Formaldehyd-Kondensat bevorzugt Zucker, Ligninsulfonat und/oder pH-Regulatoren zur Absenkung des pH-Wertes zugegeben. At the beginning of the reactive extrusion, preferably sugar, lignin sulfonate and/or pH regulators are added to the mixture comprising a urea-formaldehyde condensate to lower the pH.
Zusatzstoffe sind hier so definiert, dass sie insgesamt in einer Menge von kleiner als 45 Gew.-%, noch bevorzugter kleiner als 35 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Harnstoff-Formaldehyd-Leims, vorliegen. D.h. die Mischung, welche in Schritt a. eingesetzt wird bzw. der extrudierte Leim, der aus Schritt b. erhalten wird, besteht vorzugsweise zu mindestens 55 Gew.-% , noch bevorzugter zu mindestens 65 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung umfassend ein Harnstoff-Formaldehyd-Kondensatbzw. des extrudierten Leims, aus Wasser, Harnstoff, Formaldehyd und ggf. Melamin. Additives are defined here as being present in a total amount of less than 45% by weight, more preferably less than 35% by weight, based on the total weight of the urea-formaldehyde glue. That is, the mixture obtained in step a. is used or the extruded glue from step b. is obtained, is preferably at least 55 wt .-%, more preferably at least 65 wt .-%, each based on the total weight of the mixture comprising a urea-formaldehyde condensate or of the extruded glue, from water, urea, formaldehyde and, if necessary, melamine.
Die Verwendung eines Gleitmittels als Zusatzstoff hat sich im erfindungsgemäßen Verfahren als vorteilhaft erwiesen, da dieses zur Reduzierung der Wandhaftung beiträgt und damit auch der Belagsbildung im Extruder entgegenwirkt. Für den Einsatz als Gleitmittel sind beispielsweise Wachse als Festwachs oder in Form von Wachsdispersionen geeignet, insbesondere Paraffine und Paraffin-Dispersionen. Es ist insbesondere zweckmäßig als Gleitmittel solche Zusatzstoffe einzusetzen, die auch in dem fertigen Holzwerkstoff als Hydrophobierungsmittel dienen können. Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, Festwachse zuzusetzen, insbesondere in einer Menge von 0,5 bis 4 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des extrudierten Leims. The use of a lubricant as an additive has proven to be advantageous in the process according to the invention, since this contributes to reducing adhesion to the wall and thus also counteracts the formation of deposits in the extruder. Waxes, for example, in the form of solid wax or in the form of wax dispersions, in particular paraffins and paraffin dispersions, are suitable for use as lubricants. It is particularly expedient to use such additives as lubricants which can also serve as hydrophobing agents in the finished wood material. It has proven particularly advantageous to add solid waxes, in particular in an amount of 0.5 to 4% by weight, based on the total weight of the extruded glue.
Ein Gleitmittel in Form von Wachs wird bevorzugt während der reaktiven Extrusion oder kurz nach dem endgültigen Einstellend des pH-Wertes zugegeben. Dadurch ist sichergestellt, dass das Wachs sich ausreichend gut verteilen kann. Gleichzeitig kann durch eine hohe Extrudertemperatur und die durch den Extruder ermöglichte Scherung eine ausgezeichnete Wachsverteilung erzielt werden. Das Wachs dient im Endprodukt als Quellschutzmittel, sorgt aber auch für eine Herabsetzung des Reibungkoeffizienten an den Extruderwänden und damit für eine Verringerung der Wandbeläge (Fouling) und folglich auch der Wandreibung (Gleitmittel). A lubricant in the form of wax is preferably added during reactive extrusion or shortly after final pH adjustment. This ensures that the wax can be distributed sufficiently well. At the same time, high extruder temperature and the shearing enabled by the extruder an excellent wax distribution can be achieved. The wax serves as an anti-swelling agent in the end product, but also ensures a reduction in the coefficient of friction on the extruder walls and thus a reduction in wall deposits (fouling) and consequently wall friction (lubricant).
Ein weiterer erfindungsgemäß einsetzbarer Zusatzstoff ist ein pH-Regulator. Dies kann im einfachsten Fall eine Säure oder eine Lauge sein. Die Geschwindigkeit und Art der aminoplastischen Kondensationsreaktion lässt sich durch den pH-Wert steuern, wobei ein niedrigerer pH-Wert die Kondensation beschleunigt und ein alkalischer sie verlangsamt oder sogar stoppt. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, latente Säurespender wie beispielsweise Ammoniumsalze von starken Säuren oder schwache Basen wie Amine als pH-Regulatoren einzusetzen. Der Grund dafür ist, dass die langsamere Freisetzung der Säure durch latente Säurespender bzw. die gegenüber anorganischen Basen (beispielsweise Natronlauge) geringere Basenstärke eines Amins es erlauben, die erwünschte pH-Einstellung sehr genau und unter Vermeidung lokaler Überkonzentrationen zu steuern. Another additive that can be used according to the invention is a pH regulator. In the simplest case, this can be an acid or an alkali. The rate and nature of the aminoplastic condensation reaction can be controlled by pH, with lower pH accelerating condensation and alkaline slowing or even stopping it. It has proven particularly advantageous to use latent acid donors such as ammonium salts of strong acids or weak bases such as amines as pH regulators. The reason for this is that the slower release of the acid by latent acid donors and the lower base strength of an amine compared to inorganic bases (e.g. sodium hydroxide solution) make it possible to control the desired pH setting very precisely while avoiding local overconcentrations.
Die Zugabe von latenten Säurespendern etwa in Form von Ammoniumsalzen kann zudem auch die Initiierung der Aushärtungsreaktion unterstützen, d.h. die zugegebenen Ammoniumsalze können in vorteilhafter Weise auch als sogenannte Härter bei der in Schritt d. während des Heißverpressens stattfindenden Aushärtung des extrudierten Harnstoff-Formaldehyd-Leims wirken ln einer Ausführungsform wird ein Ammoniumsalz einer anorganischen Säure oder ein Amin als Zusatzstoff eingesetzt. The addition of latent acid donors, for example in the form of ammonium salts, can also support the initiation of the curing reaction, i.e. the ammonium salts added can also advantageously be used as so-called hardeners in the step d. In one embodiment, an ammonium salt of an inorganic acid or an amine is used as an additive.
Als weiterer Zusatzstoff können (modifizierte) Kraft Lignine zugesetzt werden. Diese dienen typischerweise als Füllstoff. (Modified) Kraft lignins can be added as a further additive. These typically serve as a filler.
Besonders bevorzugte Zusatzstoffe sind im Rahmen der Erfindung Ligninsulfonat und/oder Zucker. Hochkondensierte Aminoplastharze, wie sie durch die erfindungsgemäße reaktive Extrusion erhalten werden können, neigen zu Phasentrennung bzw. zur Ausbildung sehr hoher Viskositäten. Daher wären Additive, die einerseits als Plastifizierungsmittel und andererseits als Phasenvermittler dienen können, wünschenswert ln einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die in Schritt a. bereitgestellte Mischung Ligninsulfonat und/oder Zucker oder diese/s werden/wird der Mischung am Anfang, während oder am Ende der reaktiven Extrusion in Schritt b. als Zusatzstoff zugegeben. Besonders bevorzugt ist die Zugabe von Ligninsulfonat und/oder Zucker am Anfang der reaktiven Extrusion. Die Erfindung hat gezeigt, dass beide Stoffe als Phasenvermittler und Viskositätsregler wirken, was im erfindungsgemäßen Verfahren besonders vorteilhaft ist: Bei den mit der reaktiven Extrusion erreichbaren hohen Kondensationsgraden fehlen oftmals die ansonsten phasenvermittelnden niedermolekularen aminoplastischen Strukturen und Methylolharnstoffe. Erfindungsgemäß kann dies zumindest teilweise durch die Zugabe von Phasenvermittlern, wie Ligninsulfonat und/oder Zuckern kompensiert werden. Unmodifizierte Kraft Lignine gehören nicht zu den erfindungsgemäß als Phasenvermittler und Viskositätsregler eingesetzten Ligninsulfonaten. Particularly preferred additives within the scope of the invention are lignin sulfonate and/or sugar. Highly condensed amino resins, such as can be obtained by the reactive extrusion according to the invention, tend to phase separate or to form very high viscosities. Therefore, additives would which on the one hand can serve as plasticizers and on the other hand as phase mediators, desirable In a preferred embodiment of the invention, the in step a. provided mixture lignin sulfonate and/or sugar or these are added to the mixture at the beginning, during or at the end of the reactive extrusion in step b. added as an additive. The addition of lignin sulfonate and/or sugar at the beginning of the reactive extrusion is particularly preferred. The invention has shown that both substances act as phase mediators and viscosity regulators, which is particularly advantageous in the process according to the invention: the high degrees of condensation that can be achieved with reactive extrusion often lack the otherwise phase-mediating, low molecular weight aminoplastic structures and methylolureas. According to the invention, this can be at least partially compensated for by adding phase mediators such as lignin sulfonate and/or sugars. Unmodified Kraft lignins do not belong to the lignin sulfonates used according to the invention as phase mediators and viscosity regulators.
Ligninsulfonat wird üblicherweise im Sulfitverfahren durch Sulfonierung von Lignin und dessen Überführung in wasserlösliches Ligninsulfonat gewonnen. Chemisch gesehen ist Ligninsulfonat ein wasserlösliches Polyphenol. Das erfindungsgemäß einzusetzende Ligninsulfonat kann als Salz, insbesondere in Form von Calcium-, Magnesium-, Ammonium- und/oder Natrium-Ligninsulfonat vorliegen. Das Ligninsulfonat kann eine sehr breite Molmassenverteilung von 1000 bis 140000 g/mol aufweisen. Die mittlere molare Masse des Ligninsulfonats ist abhängig von dem zur Herstellung eingesetzten Holz (Nadelholz, Laubholz) und vom Herstellungsprozess selbst. Lignin sulfonate is usually obtained in the sulfite process by sulfonating lignin and converting it into water-soluble lignin sulfonate. Chemically, lignin sulfonate is a water-soluble polyphenol. The lignin sulfonate to be used according to the invention can be present as a salt, in particular in the form of calcium, magnesium, ammonium and/or sodium lignin sulfonate. The lignin sulfonate can have a very broad molar mass distribution of 1000 to 140000 g/mol. The average molar mass of the lignin sulfonate depends on the wood used for production (softwood, hardwood) and on the production process itself.
Das Ligninsulfonat kann in Form einer kommerziell erhältlichen wässrigen Ligninsulfonatzusammensetzung eingesetzt werden. Diese enthalten meist aufgrund ihrer Entstehung im Sulfitprozess einen Feststoffanteil an Ligninsulfonat von etwa 30 bis 50 Gew.-% in wässriger Lösung ln dem erfindungsgemäßen Verfahren können jedoch auch verdünntere oder konzentriertere Ligninsulfonatzubereitungen oder Ligninsulfonat als Feststoff eingesetzt werden. Bevorzugt wird das Ligninsulfonat in Form einer wässrigen Zusammensetzung, insbesondere einer wässrigen Suspension eingesetzt. Dies hat zum einen den Vorteil, dass das Ligninsulfonat direkt so eingesetzt werden kann, wie es im Sulfitprozess anfällt. Zweckmäßig ist insbesondere, wenn der Zusatzstoff Ligninsulfonat in Schritt b. in einer Menge von 0,1 bis 30 Gew.-%, bevorzugt von 0,2 bis 20 Gew.-% und insbesondere bevorzugt von 0,5 bis 10 Gew.-%, jeweils als Feststoffgewicht bezogen auf das Gesamtgewicht des extrudierten Leims, zugegeben wird. Der pH-Wert des eingesetzten Ligninsulfonats kann in weiten Bereichen variieren, je nach Art des Sulfitverfahrens, aus dem es stammt. So ist ein pH-Wert von 1 bis 13 möglich. ln einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens handelt es sich bei dem Ligninsulfonat um Calcium-Ligninsulfonat. ln einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens handelt es sich bei dem Ligninsulfonat um Magnesium- Ligninsulfonat. ln einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens handelt es sich bei dem Ligninsulfonat um Ammonium-Ligninsulfonat. Es können auch Mischungen dieser drei Ligninsulfonat-Typen eingesetzt werden. The lignin sulfonate can be used in the form of a commercially available aqueous lignin sulfonate composition. Due to their formation in the sulfite process, these usually contain a solids content of lignin sulfonate of about 30 to 50% by weight in aqueous solution. However, more dilute or more concentrated lignin sulfonate preparations or lignin sulfonate as solid can also be used in the process according to the invention. The lignin sulfonate is preferably in the form of an aqueous composition, in particular an aqueous suspension deployed. On the one hand, this has the advantage that the lignin sulfonate can be used directly as it is obtained in the sulfite process. It is particularly useful if the additive lignin sulfonate in step b. in an amount of 0.1 to 30% by weight, preferably 0.2 to 20% by weight and particularly preferably 0.5 to 10% by weight, in each case as solid weight based on the total weight of the extruded glue, is admitted. The pH of the lignin sulfonate used can vary widely depending on the type of sulfite process from which it originates. A pH value of 1 to 13 is possible. In one embodiment of the method according to the invention, the lignin sulfonate is calcium lignin sulfonate. In another embodiment of the method according to the invention, the lignin sulfonate is magnesium lignin sulfonate. In a further embodiment of the method according to the invention, the lignin sulfonate is ammonium lignin sulfonate. Mixtures of these three types of lignin sulfonate can also be used.
Überraschend hat sich gezeigt, dass Ligninsulfonat bei der reaktiven Extrusion in Schritt b. als Phasenvermittler und/oder Viskositätsregler wirkt. Das Ligninsulfonat wird hierin daher auch als erfindungsgemäßer Phasenvermittler bzw. erfindungsgemäßer Viskositätsregler bezeichnet. Die Erfindung betrifft in diesem Sinne auch die Verwendung von Ligninsulfonat als Phasenvermittler und/oder Viskositätsregler in der reaktiven Extrusion einer Mischung umfassend ein Harnstoff- Formaldehyd-Kondensat für Holzwerkstoffe. Surprisingly, it has been shown that lignin sulfonate in the reactive extrusion in step b. acts as a phase mediator and/or viscosity regulator. The lignin sulfonate is therefore also referred to herein as phase mediator according to the invention or viscosity regulator according to the invention. In this sense, the invention also relates to the use of lignin sulfonate as a phase mediator and/or viscosity regulator in the reactive extrusion of a mixture comprising a urea-formaldehyde condensate for wood-based materials.
Ein „Phasenvermittler“ im Sinne der Erfindung bewirkt, dass mindestens zwei nicht oder schlecht miteinander mischbare Phasen zu einem feinverteilteren Gemisch (einer Dispersion) vermengt und stabilisiert werden. Das erfindungsgemäß eingesetzte Ligninsulfonat „stabilisiert“ und dispergiert dabei insbesondere die während der reaktiven Extrusion erzeugten hochmolekularen Polymethylenharnstoffmoleküle in der wässrigen Phase. Ein „Viskositätsregler“ im Sinne der Erfindung hat Einfluss auf die herrschende Viskosität, d.h. durch dessen Zugabe kann die Viskosität verändert werden. A “phase mediator” within the meaning of the invention has the effect that at least two phases that are immiscible or poorly miscible with one another are mixed and stabilized to form a more finely divided mixture (a dispersion). The lignin sulfonate used according to the invention “stabilizes” and disperses in particular the high molecular weight polymethylene urea molecules produced during the reactive extrusion in the aqueous phase. A “viscosity regulator” within the meaning of the invention has an influence on the prevailing viscosity, ie the viscosity can be changed by adding it.
Ohne an eine bestimmte wissenschaftliche Theorie gebunden sein zu wollen, scheint die phasenvermittelnde Wirkung des Ligninsulfonats darauf zu beruhen, dass dieses zumindest teilweise über die Sulfonat- oder freie OH-Gruppen mit anderen Leimkomponenten, insbesondere mit Formaldehyd, Harnstoff und/oder vorhandenen Kondensationsprodukten des Leims wechselwirkt. Derart mit Ligninsulfonat modifizierte Kondensationsprodukte, insbesondere mit Ligninsulfonat modifizierte hochmolekulare Kondensationsprodukte des Harnstoff-Formaldehyd-Leims in Form von Polymethylenharnstoff sind besser mit der wässrigen Phase mischbar. Sie wirken als Phasenvermittler, indem sie sich an der Phasengrenzfläche so ausrichten, dass der wasserlösliche Ligninsulfonat-Teil in die wässrige Phase hineinragt, während das hydrophobere Harnstoff-Formaldehyd-Kondensationsproduktin die hydrophobe Phase hineinragt, wodurch es zu einer molekularen Kopplung und damit Verträglichkeitsvermittlung der beiden Phasen in der Dispersion kommt. Dies geht bis hin zur - zumindest augenscheinlichen - Einphasigkeit. Die erfindungsgemäße Wirkung setzt bereits bei einer Menge von 0,1 Gew.-% Ligninsulfonat (Feststoffgewicht bezogen auf das Gesamtgewicht des extrudierten Leims) ein. Without wanting to be bound to a specific scientific theory, the phase-mediating effect of the lignin sulfonate seems to be based on the fact that it is at least partially bonded via the sulfonate or free OH groups to other glue components, in particular to formaldehyde, urea and/or existing condensation products of the glue interacts. Condensation products modified with lignin sulfonate in this way, in particular high molecular weight condensation products of urea-formaldehyde glue modified with lignin sulfonate in the form of polymethylene urea, are more miscible with the aqueous phase. They act as phase mediators by aligning themselves at the phase interface in such a way that the water-soluble lignin sulfonate part protrudes into the aqueous phase, while the more hydrophobic urea-formaldehyde condensation product protrudes into the hydrophobic phase, resulting in molecular coupling and thus mediating compatibility between the two Phases in the dispersion comes. This goes as far as - at least apparent - single-phase. The effect according to the invention begins with a quantity of 0.1% by weight of lignin sulfonate (weight of solids based on the total weight of the extruded glue).
Außerdem wirkt Ligninsulfonat als Viskositätsregler. Durch die Zugabe von Ligninsulfonat kann die Viskosität des extrudierten Leims herabgesetzt werden. Dies ist vermutlich auf die phasenvermittelnden Eigenschaften des Ligninsulfonats zurückzuführen. In addition, lignin sulfonate acts as a viscosity regulator. The viscosity of the extruded glue can be reduced by adding lignin sulfonate. This is presumably due to the phase mediating properties of the lignin sulfonate.
Wie für Ligninsulfonat hat sich überraschend auch für die Verwendung von Zucker, bevorzugt Fructose, gezeigt, dass diese bei der reaktiven Extrusion in Schritt b. als Phasenvermittler und/oder Viskositätsregler wirken. Auch Zucker werden hier daher als erfindungsgemäße Phasenvermittler bzw. erfindungsgemäße Viskositätsregler bezeichnet. Es bilden sich mit Zuckern ähnliche Phasenvermittlermoleküle in situ während der reaktiven Extrusion wie vorstehend für Ligninsulfonat beschrieben. Die Erfindung betrifft demnach auch die Verwendung von Zucker und/oder niedermolekularen Polyolen als Phasenvermittler und/oder Viskositätsregler in der reaktiven Extrusion einer Mischung umfassend ein Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat für Holzwerkstoffe. As for lignin sulfonate, it has surprisingly also been shown for the use of sugar, preferably fructose, that in the reactive extrusion in step b. act as phase mediators and/or viscosity regulators. Sugars are therefore also referred to here as phase mediators according to the invention or viscosity regulators according to the invention. Phase mediator molecules similar to sugars form in situ during reactive extrusion as described above for lignin sulfonate. the The invention accordingly also relates to the use of sugar and/or low molecular weight polyols as phase mediators and/or viscosity regulators in the reactive extrusion of a mixture comprising a urea-formaldehyde condensate for wood-based materials.
Bevorzugt enthält die in Schritt a. eingesetzte Mischung umfassend ein Harnstoff- Formaldehyd-Kondensat einen Zucker in einer Menge von 1 bis 40 Gew.-%, bevorzugt von 2 bis 25 Gew.-% und insbesondere bevorzugt von 5 bis 15 Gew.-%, jeweils als Feststoffgewicht bezogen auf das Gesamtgewicht des extrudierten Leims, oder der Zucker wird am Anfang, während oder am Ende der reaktiven Extrusion in Schritt b. in dieser Menge zugegeben. Preferably, in step a. mixture used comprising a urea-formaldehyde condensate a sugar in an amount of 1 to 40% by weight, preferably 2 to 25% by weight and particularly preferably 5 to 15% by weight, in each case as solid weight based on the Total weight of extruded glue or sugar is added at the beginning, during or at the end of the reactive extrusion in step b. added in this amount.
Ohne an eine bestimmte wissenschaftliche Theorie gebunden sein zu wollen, scheint auch die phasenvermittelnde Wirkung der Zucker darauf zu beruhen, dass diese teilweise über freie OH-Gruppen mit anderen Leimkomponenten, insbesondere mit Formaldehyd, Harnstoff und/oder hochmolekularen Kondensationsprodukten des Leims reagieren. Dadurch werden insbesondere während der reaktiven Extrusion erzeugte hochmolekulare Kondensationsprodukte des extrudierten Harnstoff- Formaldehyd-Leims mit der wässrigen Phase kompatibilisiert. Die erfindungsgemäße Wirkung setzt bereits bei einer Menge von 1 Gew.-% Zucker (Feststoffgewicht bezogen auf das Gesamtgewicht des extrudierten Leims) ein. Without wishing to be bound to a specific scientific theory, the phase-mediating effect of the sugars appears to be based on the fact that they react with other glue components, in particular with formaldehyde, urea and/or high-molecular condensation products of the glue, in some cases via free OH groups. As a result, high-molecular condensation products of the extruded urea-formaldehyde glue produced during the reactive extrusion in particular are made compatible with the aqueous phase. The effect according to the invention begins with a quantity of 1% by weight of sugar (weight of solids based on the total weight of the extruded glue).
Die Zucker wirken außerdem als Viskositätsregler. Diese Funktionalität ist vermutlich genauso wie bei Ligninsulfonat auf die phasenvermittelnde Wirkung der Zucker zurückzuführen. Durch die Zugabe von Zucker kann die Viskosität des extrudierten Leims somit erniedrigt werden ln einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Zucker ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aldosen und Ketosen. Der eingesetzte Zucker kann insbesondere ein Monosaccharid, ein Dissaccharid oder ein Polysaccharid sein ln einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Zucker ein reduzierender Zucker. Wenn hierin von „reduzierendem Zucker“ die Rede ist, wird darunter ein Zucker verstanden, der eine Aldehyd- oder Ketogruppe enthält oder so isomerisieren kann, so dass zum angestrebten Zeitpunkt in der betreffenden Extruderzone eine Aldehyd- oder Ketogruppe vorliegt. Ein derartiger Zucker kann somit quasi als teilweiser Formaldehydersatz wirken und ermöglicht so die weitere Absenkung des Formaldehydgehalts im Leim. Geeignete Zucker sind insbesondere ausgewählt aus Fructose, Glucose, Saccharose und Maltodextrin. Besonders bevorzugt ist Fructose. The sugars also act as viscosity regulators. As with lignin sulfonate, this functionality is probably due to the phase-mediating effect of the sugars. The viscosity of the extruded glue can thus be reduced by adding sugar. In a further embodiment of the method according to the invention, the sugar is selected from the group consisting of aldoses and ketoses. The sugar used can in particular be a monosaccharide, a dissaccharide or a polysaccharide. In another embodiment of the method according to the invention, the sugar is a reducing sugar. When the term "reducing sugar" is used herein, it is understood to mean a sugar which contains an aldehyde or keto group or which can isomerize so that an aldehyde or keto group is present at the desired time in the extruder zone in question. Such a sugar can thus act as a kind of partial formaldehyde substitute and thus enables the formaldehyde content in the glue to be further reduced. Suitable sugars are selected in particular from fructose, glucose, sucrose and maltodextrin. Fructose is particularly preferred.
Des Weiteren ist der Einsatz von Zucker und/oder Ligninsulfonat deswegen besonders zweckmäßig, weil diese beiden Zusatzstoffe bei der reaktiven Extrusion, besonders aber im Zuge der Aushärtung, in die Harzmatrix miteingebunden werden können und so zu einem erhöhten Vernetzungsgrad des Bindemittelgemisches auf Basis des extrudierten Formaldehyd-Harnstoff-Harzes mit niedrigem F/U-Molverhältnis beitragen. Dadurch können die mechanischen und hygroskopischen Eigenschaften von Holzwerkstoffen, die mit einem derartigen Leim hergestellt werden, verbessert werden. Furthermore, the use of sugar and/or lignin sulfonate is particularly useful because these two additives can be incorporated into the resin matrix during reactive extrusion, but especially during curing, and thus lead to an increased degree of crosslinking of the binder mixture based on the extruded formaldehyde - low F/U molar ratio urea resin. As a result, the mechanical and hygroscopic properties of wood-based materials that are produced with such a glue can be improved.
Außerdem können weitere Zusatzstoffe wie Hydrophobierungsmittel, Plastifizierungsmittel, Vernetzungsmittel, Beschleuniger (beispielsweise PMD1, Amine), Brandschutzmittel, Pilzschutzmittel, Insektizide, Netzmittel, Farben, Leitfähigkeitsmittel, Füllstoffe und/oder Verstärkungsstoffe am Anfang, während oder am Ende der reaktiven Extrusion in Schritt b. zugeführt werden. In addition, other additives such as hydrophobing agents, plasticizers, crosslinking agents, accelerators (e.g. PMD1, amines), fire retardants, antifungal agents, insecticides, wetting agents, colors, conductivity agents, fillers and/or reinforcing materials can be used at the beginning, during or at the end of the reactive extrusion in step b. be supplied.
Farben, Brandschutzmittel, Insektizite, Fungizide werden bevorzugt erst am Ende der reaktiven Extrusion zugegeben. Dies hat den Vorteil, dass die Wirksamkeit dieser Zusatzstoffe nicht durch die erhöhte Temperatur während der reaktiven Extrusion beeinträchtigt wird. Colors, fire retardants, insecticides, fungicides are preferably only added at the end of the reactive extrusion. This has the advantage that the effectiveness of these additives is not affected by the elevated temperature during reactive extrusion.
Des Weiteren kann die Vernetzung des extrudierten Leims durch Zugabe von polymerem Diphenylmethandiisocyanat (PDM1) und/oder Aminen, latenten Härtern, organischen (Poly)säuren oder anderen Vernetzungsmitteln unterstützt werden. Die Zumischung dieser Zusatzstoffe erfolgt bevorzugt vor der Auftragung der Leimflotte auf das lignocellulosehaltige Material. Furthermore, the crosslinking of the extruded glue can be supported by adding polymeric diphenylmethane diisocyanate (PDM1) and/or amines, latent hardeners, organic (poly)acids or other crosslinking agents. the These additives are preferably added before the glue liquor is applied to the lignocellulosic material.
Der reaktiven Extrusion der Mischung aus Schritt a. in mindestens einem Extruder wird jedoch kein lignocellulosehaltiges Material zugeführt. Der extrudierte Leim, der aus Schritt b. erhalten wird umfasst somit kein lignocellulosehaltiges Material. The reactive extrusion of the mixture from step a. however, no lignocellulosic material is fed into at least one extruder. The extruded glue resulting from step b. is obtained thus does not include any lignocellulosic material.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird für die reaktive Extrusion in Schritt b. mehr als ein Extruder oder ein Extruder mit unterschiedlichen Abschnitten verwendet, die sich in ihrer Art und Funktionsweise bzw. den eingestellten Parametern unterscheiden. Die Verwendung mehrerer Extruder oder unterschiedlicher Extruderabschnitte hat den Vorteil, dass verschiedenartige Extruder, insbesondere Extruder, die sich in der Art und Funktionsweise des heiz- und/oder kühlbaren Zylinders unterscheiden, eingesetzt werden können und/oder die gleichen Extruder in Serie unterschiedlich betrieben werden können. Beispielsweise können unterschiedliche Drehzahlen der Förderschnecke zur Anwendung kommen und/oder der Zylinder mit der Förderschnecke wird unterschiedlich beheizt oder gekühlt. So kann z.B. in einem kontinuierlichen Verfahren sowohl eine Vorkondensation, eine Nachkondensation und ggf. weitere Phasen, wie Modifizierung oder Compoundierung mit Zusatzstoffen, Reifung und/oder Abkühlung in einem kontinuierlichen Verfahren durchgeführt werden. According to a further embodiment of the method according to the invention, for the reactive extrusion in step b. uses more than one extruder or an extruder with different sections that differ in their type and function or the set parameters. The use of several extruders or different extruder sections has the advantage that different types of extruders, in particular extruders that differ in the type and function of the heatable and/or coolable cylinder, can be used and/or the same extruders in series can be operated differently . For example, different speeds of the screw conveyor can be used and/or the cylinder with the screw conveyor is heated or cooled differently. For example, in a continuous process, a pre-condensation, a post-condensation and, if necessary, further phases such as modification or compounding with additives, maturing and/or cooling can be carried out in a continuous process.
Das Produkt der reaktiven Extrusion in Schritt b. ist der extrudierte Leim. Dieser ist eine wässrige Dispersion ln einer Ausführungsform handelt es sich dabei um eine fein dispergierte wässrige Dispersion, was aufgrund der hervorragenden Mischleistung des Extruders regelmäßig möglich ist. The product of the reactive extrusion in step b. is the extruded glue. This is an aqueous dispersion. In one embodiment, this is a finely dispersed aqueous dispersion, which is regularly possible due to the excellent mixing performance of the extruder.
Gemäß einer Ausführungsform kann der extrudierte Leim so instabil sein, dass dieser unmittelbar nach dem Aufbringen auf das lignocellulosehaltige Material bricht. Wenn hier von „Brechen“ die Rede ist, ist damit gemeint, dass eine Phasentrennung des extrudierten Leims eintritt. Der extrudierte Leim kann somit unmittelbar nach dem Aufbringen auf das lignocelluosehaltige Material in eine gebrochene Dispersion übergehen. Eine „gebrochene Dispersion“ stellt keine homogene Dispersion mehr dar. Dies kann eine Folge der mit der reaktiven Extrusion erzielbaren hohen Kondensationsgrade sein, denn hochkondensierte Aminoplastharze neigen zu Phasentrennung. Im Gegensatz zur konventionellen Leimherstellung ist die Herstellung eines derart instabilen extrudierten Leims im erfindungsgemäßen Verfahren nicht unbedingt schädlich, da der extrudierte Leim in Schritt c. direkt auf das lignocellulosehaltige Material aufgebracht wird. Insbesondere kann hier in besonders vorteilhafter Weise eine Verbindung zwischen dem Extruder in Schritt b. und der Leimapplikationsvorrichtung in Schritt c. bestehen, so dass keine Zwischenlagerung notwendig ist. Der durch die Extrusion aufgebaute Druck kann direkt zum Aufbringen des extrudierten Leims genutzt werden. Das Aufbringen eines instabilen Leims auf das lignocellulosehaltige Material, d.h. eines Leims, der unmittelbar nach dem Aufträgen in eine gebrochene Dispersion übergeht, kann überraschenderweise in vielen Anwendungsfällen sogar vorteilhaft sein, da es dann unmittelbar auf dem lignocellulosehaltigen Material zu einer Phasentrennung kommt. Dadurch verbleibt mehr Bindemittel an der Oberfläche des lignocellulosehaltigen Materials und „schlägt nicht weg“. According to one embodiment, the extruded glue can be so unstable that it breaks immediately after application to the lignocellulosic material. When "breaking" is mentioned here, it means that the extruded glue phase separates. The extruded glue can thus immediately after Apply to the lignocellulose-containing material in a broken dispersion. A "broken dispersion" is no longer a homogeneous dispersion. This can be a consequence of the high degree of condensation that can be achieved with reactive extrusion, because highly condensed amino resins tend to phase separate. In contrast to conventional glue production, the production of such an unstable extruded glue in the method according to the invention is not necessarily harmful, since the extruded glue in step c. is applied directly to the lignocellulosic material. In particular, a connection between the extruder in step b. and the glue application device in step c. exist, so that no intermediate storage is necessary. The pressure built up by the extrusion can be used directly to apply the extruded glue. The application of an unstable glue to the lignocellulose-containing material, ie a glue which turns into a broken dispersion immediately after application, can surprisingly even be advantageous in many applications, since phase separation then occurs directly on the lignocellulose-containing material. As a result, more binder remains on the surface of the lignocellulosic material and “does not “stick away”.
Im Gegensatz zu der aus dem Stand der Technik bekannten Extrusion zu Formkörpern bei aktiver Entgasung ist Ziel der erfindungsgemäßen reaktiven Extrusion einen für die Auftragung durch eine Leimapplikationseinrichtung geeigneten, bevorzugt sprühfähigen, extrudierten Leim zu erhalten. Hierfür ist ein entsprechend hoher Wasseranteil im extrudierten Leim und in der Leimflotte wichtig, weswegen eine Entgasung während der Extrusion nicht notwendig und im erfindungsgemäßen Verfahren im Einzelfall sogar nachteilig sein kann. So findet gemäß einer Ausführungsform während der reaktiven Extrusion in Schritt b. keine Entgasung statt. In contrast to the extrusion to shaped bodies with active degassing known from the prior art, the aim of the reactive extrusion according to the invention is to obtain an extruded glue which is suitable, preferably sprayable, for application by means of a glue application device. A correspondingly high water content in the extruded glue and in the glue liquor is important for this, which is why degassing during extrusion is not necessary and can even be disadvantageous in individual cases in the process according to the invention. Thus, according to one embodiment, during the reactive extrusion in step b. no degassing takes place.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besitzt der in Schritt b. erhaltene extrudierte Leim einen Wassergehalt von 25 bis 60 Gew.%, bevorzugt von 30 bis 50 Gew.% und insbesondere bevorzugt von 32 bis 45 Gew.% bezogen auf das Gesamtgewicht des Leims. In one embodiment of the method according to the invention, in step b. the extruded glue obtained has a water content of 25 to 60% by weight, preferably 30 to 50% by weight and more preferably from 32 to 45% by weight based on the total weight of the glue.
Der Gehalt an freiem Formaldehyd des erfindungsgemäß hergestellten extrudierten Leimes ist kleiner als 0,1 Gew.- %, bevorzugt kleiner als 0,07 Gew.- % und besonders bevorzugt kleiner als 0,05 Gew.- % bezogen auf das Gesamtgewicht des extrudierten Leims. Methoden zur Bestimmung des Gehalts an freiem Formaldehyd in einem Leim sind dem Fachmann bekannt. Die Bestimmung kann beispielsweise durch Titration erfolgen. The free formaldehyde content of the extruded glue produced according to the invention is less than 0.1% by weight, preferably less than 0.07% by weight and particularly preferably less than 0.05% by weight, based on the total weight of the extruded glue . Methods for determining the content of free formaldehyde in a glue are known to those skilled in the art. The determination can be made, for example, by titration.
Während der reaktiven Extrusion durchläuft die eingesetzte Mischung eine Veränderung ihrer Eigenschaften, insbesondere ihrer Viskosität ln einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird während der reaktiven Extrusion in Schritt b. die Viskosität der eingesetzten Mischung erhöht, wobei die reaktive Extrusion so durchgeführt wird, dass im Extruder eine intermediäre Viskosität des Leims von 500 bis 100000 mPa-s, bevorzugt von 1000 bis 50000 mPa-s und insbesondere bevorzugt von 1500 bis 10000 mPa-s, jeweils gemessen bei 20 °C und einem Schergefälle von D=200 1/s, erreicht wird. Diese kann nachgewiesen werden, indem eine Probe aus einem entsprechenden Extruderabschnitt entnommen wird und einer weiter oben erläuterten, dem Fachmann bekannten Methode zur Viskositätsbestimmung unterworfen wird. Die Probenentnahme kann über zur Dosierung oder Entgasung vorgesehene Öffnungen im Extruder geschehen. ln einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die reaktive Extrusion in Schritt b. so durchgeführt, dass der extrudierte Leim eine Endviskosität von 100 bis 3000 mPa-s, bevorzugt von 200 bis 2500 mPa-s und insbesondere bevorzugt von 300 bis 2000 mPa-s, jeweils gemessen bei 20 °C und einem Schergefälle von D=200 1/s, aufweist. Diese Endviskositäten des extrudierten Leims sind besonders zweckmäßig, da dann der extrudierte Leim für Verfahrensschritt c. besonders tauglich ist, d.h. gebrauchsfertig ist für das Aufbringen auf lignocellulosehaltiges Material mittels einer Leimapplikationseinrichtung, bevorzugt durch Aufsprühen. ln einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird während der reaktiven Extrusion in Schritt b. die Viskosität der eingesetzten Mischung erhöht, wobei die reaktive Extrusion so durchgeführt wird, dass im Extruder eine intermediäre Viskosität der eingesetzten Mischung von 200 bis 100000 mPa-s, bevorzugt von 300 bis 50000 mPa-s und insbesondere bevorzugt von 400 bis 10000 mPa-s, jeweils gemessen bei 20 °C und einem Schergefähe von D=200 1/s nach EN ISO 3219, erreicht wird. Nach dem Erreichen dieser Viskositäten kann die Viskosität der eingesetzten Mischung durch Zugabe von viskositätserniedrigenden Stoffen, insbesondere Harnstoff, Ligninsulfonaten und/oder Zucker wieder erniedrigt werden, so dass der extrudierte Leim eine Endviskosität von 100 bis 3000 mPa-s, bevorzugt von 200 bis 2000 mPa-s und insbesondere bevorzugt von 300 bis 1500 mPa-s, jeweils gemessen bei 20 °C und einem Schergefälle von D=200 1/s, aufweist. Die Harnstoff-, Ligninsulfonat und/oder Zuckerzugabe kann in diesem Zusammenhang insbesondere noch im Extruder erfolgen. So ist eine optimale Durchmischung gewährleistet und der aus dem Extruder austretende extrudierte Leim ist von der Viskosität her direkt zur Auftragung durch eine Leimapplikationseinrichtung geeignet. So kann er, wenn gewünscht, unmittelbar nach Schritt b. direkt in Schritt c. des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden ln einer bevorzugten Ausführungsform ist der extrudierte Leim sprühfähig. During the reactive extrusion, the mixture used undergoes a change in its properties, in particular its viscosity. In one embodiment of the method according to the invention, during the reactive extrusion in step b. the viscosity of the mixture used is increased, with the reactive extrusion being carried out in such a way that the intermediate viscosity of the glue in the extruder is from 500 to 100,000 mPa.s, preferably from 1000 to 50,000 mPa.s and particularly preferably from 1500 to 10,000 mPa.s, each measured at 20 °C and a shear gradient of D=200 1/s. This can be demonstrated by taking a sample from a corresponding section of the extruder and subjecting it to a method for viscosity determination explained above and known to those skilled in the art. Samples can be taken through openings in the extruder provided for dosing or degassing. In a further embodiment of the method according to the invention, the reactive extrusion in step b. carried out in such a way that the extruded glue has a final viscosity of from 100 to 3000 mPas, preferably from 200 to 2500 mPas and particularly preferably from 300 to 2000 mPas, measured in each case at 20° C. and a shear rate of D=200 1 /s, has. These final viscosities of the extruded glue are particularly useful since the extruded glue is then suitable for process step c. is particularly suitable, ie ready for use for application lignocellulosic material by means of a glue application device, preferably by spraying. In a further embodiment of the invention, during the reactive extrusion in step b. the viscosity of the mixture used is increased, with the reactive extrusion being carried out in such a way that the mixture used has an intermediate viscosity of 200 to 100,000 mPas, preferably from 300 to 50,000 mPas and particularly preferably from 400 to 10,000 mPas in the extruder , each measured at 20 °C and a shear rate of D=200 1/s according to EN ISO 3219. After these viscosities have been reached, the viscosity of the mixture used can be reduced again by adding viscosity-lowering substances, in particular urea, lignin sulfonates and/or sugar, so that the extruded glue has a final viscosity of 100 to 3000 mPas, preferably 200 to 2000 mPa -s and particularly preferably from 300 to 1500 mPa-s, measured in each case at 20° C. and a shear gradient of D=200 1/s. In this connection, the urea, lignin sulfonate and/or sugar can be added in particular in the extruder. This ensures optimal mixing and the viscosity of the extruded glue emerging from the extruder is directly suitable for application by a glue application device. So he can, if desired, immediately after step b. directly in step c. of the method according to the invention. In a preferred embodiment, the extruded glue is sprayable.
Durch die Kombination einer intermediären Erhöhung des Kondensationsgrades der eingesetzten Mischung mittels reaktiver Extrusion und anschließender Verringerung der Viskosität durch Harnstoff-, Ligninsulfonat- und/oder Zuckerzugabe am Ende der reaktiven Extrusion erlaubt es die Erfindung in besonders vorteilhafter Weise, Harnstoff-Formaldehyd-Leime mit herabgesetztem F/U-Molverhältnis zu erzeugen, die trotzdem noch eine optimale Viskosität des Leimes aufweisen und sicherheits- oder verfahrenstechnische Risiken minimieren. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Mischung aus Schritt a. auf ein Endmolverhältnis von Formaldehyd zu (NH2)2 in Höhe von 0,9 bis 1,1 eingestellt. Diese Mischung wird dann nach Zumischen von Ligninsulfonat und/oder Zucker in Schritt b. so weit kondensiert, dass im Extruder eine intermediäre Viskosität der eingesetzten Mischung von 200 bis 5000 mPa-s, bevorzugt von 300 bis 3000 mPa-s und insbesondere bevorzugt von 400 bis 2500 mPa-s, jeweils gemessen bei 20 °C und einem Schergefälle von D=200 1/s nach EN ISO 3219, erreicht wird. Mit Hilfe dieser intermediären Viskositäten während der reaktiven Extrusion ist nur noch eine eher geringfügige Anpassung der Viskosität an die gewünschte Endviskosität des extrudierten Leims vonnöten. The combination of an intermediate increase in the degree of condensation of the mixture used by means of reactive extrusion and subsequent reduction in viscosity through the addition of urea, lignin sulfonate and / or sugar at the end of the reactive extrusion allows the invention in a particularly advantageous manner, urea-formaldehyde glues with reduced To generate F / U molar ratio, which still have an optimal viscosity of the glue and minimize safety or procedural risks. In a particularly preferred embodiment, the mixture from step a. adjusted to a final molar ratio of formaldehyde to (NH2)2 of 0.9 to 1.1. This mixture is then, after mixing in lignin sulfonate and/or sugar in step b. condensed to such an extent that in the extruder an intermediate viscosity of the mixture used is from 200 to 5000 mPas, preferably from 300 to 3000 mPas and particularly preferably from 400 to 2500 mPas, each measured at 20° C. and a shear rate of D=200 1/s according to EN ISO 3219 is achieved. With the help of these intermediate viscosities during the reactive extrusion, only a rather minor adjustment of the viscosity to the desired final viscosity of the extruded glue is necessary.
Schritt c. step c.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst als Schritt c. die Beleimung von lignocellulosehaltigem Material durch Aufbringen einer Leimflotte enthaltend oder bestehend aus dem extrudierten Leim, der in Schritt b. erhalten wird, auf das lignocellulosehaltige Material, wobei das Aufbringen mittels einer Leimapplikationseinrichtung erfolgt. The method according to the invention comprises as step c. the gluing of lignocellulose-containing material by applying a glue liquor containing or consisting of the extruded glue that is used in step b. is obtained, on the lignocellulosic material, the application being carried out by means of a glue application device.
Wenn hier von „lignocellulosehaltigem Material“ die Rede ist, ist damit pflanzliches Material gemeint, das Lignocellulose enthält. Lignocellulose im Sinne der Erfindung enthält Cellulose und/oder Hemicellulose sowie Lignin. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das lignocellulosehaltige Material Holzpartikel oder besteht daraus. Sowohl die Holzpartikel als auch das lignocellulosehaltige Material als solches können insbesondere ausgewählt sein aus feinteiligem Holz, Holzfasern, Holzflakes, Holzstrands, Holzwafer, Holzspänen und Hackschnitzeln. Holzspäne, Holzfasern und Holzstrands sind in besonderem Maße für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet. When “lignocellulosic material” is mentioned here, this means plant material that contains lignocellulose. Lignocellulose within the meaning of the invention contains cellulose and/or hemicellulose and lignin. In a preferred embodiment, the lignocellulosic material contains or consists of wood particles. Both the wood particles and the lignocellulose-containing material as such can be selected in particular from finely divided wood, wood fibers, wood flakes, wood strands, wood wafers, wood chips and wood chips. Wood chips, wood fibers and wood strands are particularly suitable for the process according to the invention.
Typischerweise wird der extrudierte Leim bzw. die Leimflotte in Schritt c. auf das lignocellulosehaltige Material aufgebracht bevor, während und/oder nachdem dieses zu einer Matte gestreut worden ist. Aufbringen des Leims und Beleimung wird hier synonym verwendet. Beieimen ist das ganze oder teilweise Benetzen des lignocellulosehaltigen Materials mit dem extrudierten Leim bzw. der Leimflotte. Typically, the extruded glue or the glue liquor in step c. applied to the lignocellulosic material before, during and/or after it has been spread into a mat. Applying the glue and gluing is done here used synonymously. Gluing is the complete or partial wetting of the lignocellulosic material with the extruded glue or the glue liquor.
Der aus Schritt b. erhaltene extrudierte Leim kann direkt als „Leimflotte“ in Schritt c. eingesetzt werden. D.h. falls zusätzliche Komponenten in der Leimflotte gewünscht sind, können diese direkt vor, während oder nach der reaktiven Extrusion in Schritt b. hinzugefügt werden, insbesondere im Extruder, was eine gute Durchmischung sicherstellt. Die in Schritt c. eingesetzte Leimflotte kann somit mit dem aus Schritt b. erhaltenen extrudierten Leim identisch sein. Es können zwischen den Schritten b. und c. aber auch noch weitere Verfahrensschritte stattfinden, insbesondere ein Ab mischen oder Hinzufügen weiterer Komponenten zur Herstellung einer Leimflotte aus dem aus Schritt b. erhaltenen extrudierten Leim. Typischerweise besteht die Leimflotte zu mindestens 50 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 60 Gew.-% und besonders bevorzugt zu mindestens 70 Gew.-% aus dem aus Schritt b. erhaltenen extrudierten Leim. Die oben gemachten Angaben zu bevorzugten Ausführungsformen und Eigenschaften des extrudierten Leims gelten daher identisch und in unabhängiger Weise auch für die Leimflotte und werden hier lediglich der Kürze wegen nicht noch einmal in unabhängiger Weise wiederholt. The one from step b. The extruded glue obtained can be used directly as "glue liquor" in step c. be used. I.e. if additional components are desired in the glue liquor, these can be added directly before, during or after the reactive extrusion in step b. added, especially in the extruder, which ensures good mixing. The in step c. used glue liquor can thus with the from step b. be identical to the extruded glue obtained. Between steps b. and c. but there are also other process steps, in particular mixing or adding other components to produce a glue liquor from the step b. obtained extruded glue. Typically, the glue liquor consists of at least 50% by weight, preferably at least 60% by weight and particularly preferably at least 70% by weight of the from step b. obtained extruded glue. The information given above on preferred embodiments and properties of the extruded glue therefore also applies identically and independently to the glue liquor and, for the sake of brevity, will not be repeated here again independently.
Die Viskosität der Leimflotte ist von entscheidender Bedeutung für die Qualität der Beleimung. Ist die Viskosität der Leimflotte zu niedrig, dringt ein zu großer Anteil des Leims in das lignocellulosehaltige Material ein, d.h. es kommt zu einem „Wegschlagen“ in das lignocellulosehaltige Material, sodass zu wenig Leim in der eigentlichen Leimfuge verbleibt. Dadurch kann sich keine wirkliche Leimfuge und damit auch keine ausreichende Bindefestigkeit des Holzwerkstoffs ausbilden. Ist die Viskosität der Leimflotte zu hoch, ist die Leimverteilung beeinträchtigt und es erfolgt möglicherweise keine ausreichende Benetzung sowie kein oder ein zu geringes Eindringen des Leimes in das lignocellulosehaltige Material, wodurch keine ausreichende mechanische Verankerung des Holzwerkstoffs erreicht wird. Besonders praxisgerechte Ergebnisse stellen sich ein, wenn die Viskosität der Leimflotte in Schritt c. von 100 bis 3000 mPa-s, bevorzugt von 200 bis 2500 mPa-s und insbesondere bevorzugt von 300 bis 1500 mPa-s, jeweils gemessen bei 20 °C und einem Schergefälle von D=200 1/s, beträgt. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass sich diese Viskositäten vorteilhafterweise schon während der reaktiven Extrusion in Schritt b. einstellen lassen, insbesondere selbst dann, wenn zur Herabsetzung des F/U-Molverhältnisses im extrudierten Leim eine Harnstoffzugabe vor oder nach Abschluss der Extrusion erfolgt. The viscosity of the glue liquor is of crucial importance for the quality of the gluing. If the viscosity of the glue liquor is too low, too large a proportion of the glue penetrates into the lignocellulose-containing material, ie the lignocellulose-containing material is "swept away" so that too little glue remains in the actual glue joint. As a result, no real glue line can form and therefore no sufficient binding strength of the wood-based material. If the viscosity of the glue liquor is too high, the glue distribution is impaired and there may be insufficient wetting and insufficient or no penetration of the glue into the lignocellulose-containing material, with the result that insufficient mechanical anchoring of the wood-based material is achieved. Particularly practice-oriented results are achieved when the viscosity of the glue liquor in step c. from 100 to 3000 mPa·s, preferably from 200 to 2500 mPa·s and particularly preferably from 300 to 1500 mPa·s, measured in each case at 20° C. and a shear gradient of D=200 1/s. An advantage of the method according to the invention is that these viscosities advantageously already change during the reactive extrusion in step b. can be adjusted, in particular even if urea is added before or after the end of extrusion to reduce the F/U molar ratio in the extruded glue.
Schritt c. des erfindungsgemäßen Verfahrens kann neben der ggf. zu erfolgenden Herstellung der Leimflotte aus dem extrudierten Leim weitere Schritte umfassen, z.B. typischerweise die Dosierung der Leimflotte, die Dosierung des zu beleimenden lignocellulosehaltigen Materials sowie die Streuung des beleimten lignocellulosehaltigen Materials zu einer Matte, die dann in Schritt d. zum Holzwerkstoffverpresst wird. step c. of the method according to the invention can include further steps in addition to the production of the glue liquor from the extruded glue, which may have to take place, for example typically the dosing of the glue liquor, the dosing of the lignocellulose-containing material to be glued and the scattering of the glued lignocellulose-containing material to form a mat, which is then used in step i.e. is pressed to the wood material.
Der Beleimungsgrad in Schritt c. beträgt, in Abhängigkeit von dem Holzwerkstoff, der hergestellt werden soll, bevorzugt von 7 bis 14 Gew.-% Festharz auf atro lignocellulosehaltiges Material. „Atro lignocellulosehaltiges Material“, wie hierin verwendet, bezieht sich auf das Gewicht von darrtrockenem lignocellulosehaltigem Material, welches praktisch wasserfrei ist. Der darrtrockene Zustand des lignocellulosehaltigen Materials kann beispielsweise durch Lagerung bei einer Temperatur von 103 °C +/- 2 °C bis zur Gewichtskonstanz bzw. Massekonstanz erzielt werden. Festharz bedeutet die Summe der Feststoffanteile von Harnstoff, Formaldehyd, Additiven und ggf. Melamin, falls im Leim vorhanden. The degree of gluing in step c. is, depending on the wood material to be produced, preferably from 7 to 14% by weight of solid resin to atro lignocellulose-containing material. "Atrolignocellulosic material" as used herein refers to the weight of kiln dried lignocellulosic material which is substantially anhydrous. The kiln-dried state of the lignocellulose-containing material can be achieved, for example, by storage at a temperature of 103° C.+/-2° C. to constant weight or constant mass. Solid resin means the sum of the solid parts of urea, formaldehyde, additives and possibly melamine, if present in the glue.
Der Auftrag der Leimflotte auf das lignocellulosehaltige Material erfolgt mit einer Leimapplikationseinrichtung. Die Leimapplikationseinrichtung kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus einer oder mehreren Sprühdüsen, insbesondere Flüssigkeits-Druckdüsen, Flüssigkeit-Luft-Zerstäuberdüsen, oder Flüssigkeits- Dampfzerstäuberdüsen, einer Blow-Line-Beleimungseinrichtung, einer Fallschacht- Beleimungseinrichtung, und/oder einem mechanischen Beleimungsmischer, insbesondere einer Trommelbeleimungsanlage, die ggf. einen oder mehrere Atomizer aufweist. Teil der Leimapplikationseinrichtung kann neben den Sprühdüsen auch ein Mischer sein, der den Sprühdüsen vorgeschaltet ist und für eine Durchmischung des extrudierten Leims bis zum Versprühen sorgt und auch zum Einmischen weiterer Zusatzstoffe kurz vor der Leimapplikation dienen kann. ln einer bevorzugten Ausführungsform ist die Leimapplikationseinrichtung eine Blow- Line-Beleimungseinrichtung. Deren Prinzip besteht darin, dass der Leim in einem Strom aus lignocellulosehaltigem Material eingedüst wird, welcher sich mit hoher Geschwindigkeit bewegt (150 bis 500 m/s). Wegen der hohen Turbulenzen in der Leitung kommt es zu einer gleichmäßigen Leimverteilung ln der Blowline können neben der Leimflotte auch beispielsweise noch Oberflächen-modifizierende Agenzien aufgesprüht werden, welche die Oberfläche des lignocellulosehaltige Materials neutralisieren und/oder verkapseln können. The glue liquor is applied to the lignocellulosic material using a glue application device. The glue application device can be selected from the group consisting of one or more spray nozzles, in particular liquid pressure nozzles, liquid-air atomizer nozzles, or liquid vapor atomizer nozzles, a blow-line gluing device, a drop chute gluing device, and/or a mechanical gluing mixer, in particular a drum gluing system, which may have one or more atomizers. In addition to the spray nozzles, part of the glue application device can also be a mixer, which is connected upstream of the spray nozzles and is used for thorough mixing of the extruded glue up to spraying and can also be used to mix in other additives shortly before the glue application. In a preferred embodiment, the glue application device is a blow-line gluing device. Its principle is that the glue is injected into a stream of lignocellulosic material that moves at high speed (150 to 500 m/s). Because of the high turbulence in the line, the glue is evenly distributed. In addition to the glue liquor, surface-modifying agents can also be sprayed on in the blowline, for example, which can neutralize and/or encapsulate the surface of the lignocellulose-containing material.
Das Beieimen des lignocellulosehaltigen Materials kann aber auch durch Aufsprühen in einem Fallschacht oder auf einem Fließband mittels Sprühdüsen, insbesondere Flüssigkeits-Druckdüsen, Flüssigkeit-Luft-Zerstäuberdüsen oder Flüssigkeits- Dampfzerstäuberdüsen, erfolgen. However, the lignocellulose-containing material can also be glued by spraying it on in a chute or on a conveyor belt using spray nozzles, in particular liquid pressure nozzles, liquid/air atomizer nozzles or liquid steam atomizer nozzles.
Gemäß einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Leimapplikationseinrichtung auch ein mechanischer Beleimungsmischer sein. ln einer weiteren Ausführungsform ist die Applikationseinrichtung eine Trommelbeleimunganlage, die ggf. einen oder mehrere Atomizer aufweist. ln einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann zwischen Schritt b. und c. mindestens ein weiterer Zwischenschritt erfolgen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgen zumindest die Schritte b. und c. und die ggf. dazwischenliegende Schritte kontinuierlich, d.h. eine Zwischenlagerung des extrudierten Leims ist in dieser Ausführungsform ausgeschlossen. Vorzugsweise besteht eine physische Verbindung zwischen dem Austritt des extrudierten Leims aus dem Extruder und der Leimapplikationseinrichtung, so dass der extrudierte Leim durch Ausnutzung des im Extruder aufgebauten Drucks dorthin gefördert werden kann. Schritt d. According to another embodiment of the method according to the invention, the glue application device can also be a mechanical glue mixer. In a further embodiment, the application device is a drum gluing system, which may have one or more atomizers. In a further embodiment of the method according to the invention, between step b. and c. at least one further intermediate step. According to a preferred embodiment, at least steps b. and c. and any intervening steps are continuous, ie intermediate storage of the extruded glue is excluded in this embodiment. There is preferably a physical connection between the outlet of the extruded glue from the extruder and the glue application device, so that the extruded glue can be conveyed there by utilizing the pressure built up in the extruder. step d.
Schließlich umfasst das erfindungsgemäße Verfahren als Schritt d. das Verpressen des beleimten lignocellulosehaltigen Materials aus Schritt c. unter Druck- und Temperatureinwirkung zu einem Holzwerkstoff. Finally, the method according to the invention comprises as step d. pressing the glued lignocellulosic material from step c. under the influence of pressure and temperature to form a wooden material.
Grundsätzlich sind dem Fachmann verschiedene Methoden bekannt, um Holzwerkstoffe durch Verpressen herzustellen. Vorzugsweise handelt es sich bei Schritt d. um eine Heißverpressung. Optimale Ergebnisse können erzielt werden, wenn der Pressfaktor beim Heißpressen 2 bis 10 s/mm, bevorzugt 3 bis 6 s/mm beträgt. Unter Pressfaktor wird hier insbesondere die Verweilzeit des Holzwerkstoffs in der Presse in Sekunden je Millimeter Dicke des fertigen gepressten Holzwerkstoffs verstanden. In principle, the person skilled in the art is familiar with various methods for producing wood-based materials by pressing. Preferably step d. for a hot press. Optimum results can be achieved if the pressing factor during hot pressing is 2 to 10 s/mm, preferably 3 to 6 s/mm. Press factor is understood here in particular as the dwell time of the wooden material in the press in seconds per millimeter of thickness of the finished pressed wooden material.
Geeignete Temperaturen für das Verpressen in Schritt d. des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer seiner Ausführungsformen sind Temperaturen von 150 °C bis 250 °C, bevorzugt von 160 °C bis 240 °C, insbesondere bevorzugt von 180 °C bis 230 °C. Bei Temperaturen in diesen Bereichen kann das Verfahren besonders wirtschaftlich durchgeführt werden. Suitable temperatures for pressing in step d. of the method according to the invention or one of its embodiments are temperatures from 150° C. to 250° C., preferably from 160° C. to 240° C., particularly preferably from 180° C. to 230° C. The process can be carried out particularly economically at temperatures in these ranges.
Aus ökonomischen und verfahrenstechnischen Gründen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn beim Verpressen ein spezifischer Pressdruck (aktiver Druck auf der Plattenoberfläche) von 50 bis 300 N/cm2, verwendet wird. Derartige Drücke stellen eine besonders gute Verklebung der lignocellulosehaltigen Partikel miteinander sicher. Zudem kann mit einem solchen Pressdruck eine hohe Festigkeit der Holzwerkstoffe erreicht werden. For economic and procedural reasons, it has proven to be advantageous if a specific pressing pressure (active pressure on the panel surface) of 50 to 300 N/cm 2 is used during pressing. Such pressures ensure particularly good bonding of the lignocellulose-containing particles to one another. In addition, a high strength of the wood-based materials can be achieved with such a pressure.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst i. einen Extruder, ii. eine an den Extruder angeschlossene Leimapplikationseinrichtung, und iii. eine Einrichtung zum Verpressen von lignocellulosehaltigem Material zu einem Holzwerkstoff. Sie ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet. The device according to the invention comprises i. an extruder, ii. a glue applicator connected to the extruder, and iii. a device for pressing lignocellulosic material to form a wood material. It is suitable for carrying out the method according to the invention.
Die nachfolgende genauere Beschreibung dieser Komponenten gilt auch für das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren, in welchem diese Komponenten eingesetzt werden. The more detailed description of these components below also applies to the process according to the invention described above, in which these components are used.
Der erfindungsgemäße Extruder (i) ist ein Aufbereitungsextruder, welcher der chemischen Aufbereitung der eingesetzten Mischung mit Hilfe zumindest der Verfahrensoperationen Fördern, Heizen, Mischen und Ausstößen dient. Zusätzlich können noch Entgasen und/oder Druckaufbau als weitere Verfahrensoperationen vorhanden sein bzw. praktiziert werden. Gemäß einer Ausführungsform findet in dem Extruder keine Entgasung statt. Im Gegensatz zu der aus dem Stand der Technik bekannten Extrusion zu Formkörpern bei aktiver Entgasung ist Ziel der erfindungsgemäßen Extrusion einen Harnstoff-Formaldehyd-Leim zu erhalten, der zur Auftragung durch eine Leimapplikationseinrichtung geeignet ist, bevorzugt durch Aufsprühen mittels einer Leimapplikationseinrichtung. Hierfür ist ein entsprechend hoher Wasseranteil im extrudierten Leim und in der Leimflotte wichtig, weswegen eine Entgasung während der Extrusion nicht notwendig und im erfindungsgemäßen Verfahren im Einzelfall sogar nachteilig sein kann. The extruder (i) according to the invention is a processing extruder which is used for the chemical processing of the mixture used with the aid of at least the process operations of conveying, heating, mixing and ejection. In addition, degassing and/or pressure build-up can be present or practiced as further process operations. According to one embodiment, no degassing takes place in the extruder. In contrast to the extrusion to shaped bodies with active degassing known from the prior art, the aim of the extrusion according to the invention is to obtain a urea-formaldehyde glue which is suitable for application by means of a glue application device, preferably by spraying on by means of a glue application device. A correspondingly high water content in the extruded glue and in the glue liquor is important for this, which is why degassing during extrusion is not necessary and can even be disadvantageous in individual cases in the process according to the invention.
Der Extruder (i) umfasst grundsätzlich drei Hauptbereiche: den Antriebsteil, den Verfahrensteil und den Austragsteil. Diese Hauptbereiche lassen sich wiederum in Baugruppen untergliedern, die aus Bauteilen zusammengesetzt sind. Mit Hilfe des Antriebsteils, welcher einen Motor und ein Getriebe umfasst, wird die Antriebsenergie in mechanische Energie umgewandelt, um von den Schnecken- und Knetelementen im Verfahrensteil auf das zu verarbeitende Produkt übertragen zu werden. Im Verfahrensteil des Extruders werden unterschiedliche Verfahrensabschnitte entsprechend den jeweiligen Erfordernissen für die reaktive Extrusion gestaltet und miteinander kombiniert. Im Wesentlichen sind dies der Einzugsabschnitt, der Aufschmelz- bzw. Heizabschnitt, der Misch- und Homogenisierungsabschnitt, ggf. der Entgasungsabschnitt und/oder der Austrags- bzw. Druckaufbauabschnitt. Am Ende des Verfahrensteils erfolgt die Übergabe des fertigen Produkts, d.h. des extrudierten Leims, an den Austragsteil. Der Austragsteil umfasst alle im Anschluss an den Verfahrensteil eingebauten Bauteile, durch die das fertige Produkt strömt und dem nächsten Verfahrensschritt zugänglich gemacht wird. Austragsteile können beispielsweise Adapterstücke, Drosselventile und Siebvorrichtungen umfassen. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht eine Verbindung zwischen dem Austragsteil des Extruders mit der Leimapplikationseinrichtung (ii), so dass der extrudierte Leim in die Leimapplikationseinrichtung fließen kann. Zwischen dem Extruder (i) und der Leimapplikationseinrichtung (ii) können weitere Elemente vorhanden sein, beispielsweise ein Zudosierer und/oder Mischer zur Herstellung der Leimflotte und/oder ein Dispergator und/oder ein oder mehrere weitere Extruder zur Umwandlung des extrudierten Leims in eine möglichst fein dispergierte Dispersion. The extruder (i) basically comprises three main areas: the drive part, the process part and the discharge part. These main areas can in turn be subdivided into assemblies, which are composed of components. With the help of the drive part, which includes a motor and a gearbox, the drive energy is converted into mechanical energy in order to be transferred from the screw and kneading elements in the process part to the product to be processed. In the process section of the extruder, different process sections are designed and combined with one another according to the respective requirements for reactive extrusion. Essentially, these are the intake section, the melting or heating section, the mixing and homogenization section, if necessary the Degassing section and/or the discharge or pressure build-up section. At the end of the processing section, the finished product, ie the extruded glue, is transferred to the discharge section. The discharge part includes all components installed after the process part, through which the finished product flows and is made accessible for the next process step. Discharge parts can include, for example, adapter pieces, throttle valves and screen devices. In the device according to the invention, there is a connection between the discharge part of the extruder and the glue application device (ii), so that the extruded glue can flow into the glue application device. Further elements can be present between the extruder (i) and the glue application device (ii), for example a metering device and/or mixer for producing the glue liquor and/or a disperser and/or one or more further extruders for converting the extruded glue into as finely dispersed dispersion.
Der Extruder ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Einwellenextruder, Doppelwellenextruder und Mehrwellenextruder. Als besonders zweckmäßig hat sich der Einsatz eines dichtkämmenden Doppelwellenextruders herausgestellt. Durch diesen wird eine sehr effiziente Mischung und ein hoher Druckaufbau ermöglicht ln einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Extruder bzw. bei einer Mehrzahl mindestens ein eingesetzter Extruder ein dichtkämmender Doppelwellenextruder. Dieser zeigt eine hohe Kompatibilität mit den erfindungsgemäß zu extrudierenden Mischungen umfassend ein Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat und hat insbesondere den Vorteil, dass eine hervorragende Selbstreinigung des Extruders sichergestellt ist. Besonders vorzugsweise ist der Extruder ein kämmender, gleichläufiger Doppelwellenextruder. Dieser hat zusätzlich zu der hervorragenden Selbstreinigung den Vorteil, dass dieser den mitunter stark hochkondensierten und daher hochviskosen Harnstoff-Formaldehyd-Leim optimal fördern und Druck aufbauen kann. ln einer Ausführungsform der Erfindung ist die Leimapplikationseinrichtung (ii) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer oder mehrerer Sprühdüsen, Flüssigkeits-Druckdüsen, Flüssigkeit-Luft-Zerstäuberdüsen, oder Flüssigkeits- Dampfzerstäuberdüsen, einer Blow-Line-Beleimungseinrichtung, einer Fallschacht- Beleimungseinrichtung, und/oder einem mechanischen Beleimungsmischer, insbesondere einer Trommelbeleimungsanlage, die ggf. einen oder mehrere Atomizer aufweist. The extruder is preferably selected from the group consisting of a single-screw extruder, twin-screw extruder and multi-screw extruder. The use of a tightly intermeshing twin-screw extruder has proven to be particularly useful. This enables very efficient mixing and a high pressure build-up. In another embodiment of the process according to the invention, the extruder or, in the case of a plurality of at least one extruder used, is a closely intermeshing twin-screw extruder. This shows a high level of compatibility with the mixtures to be extruded according to the invention, comprising a urea-formaldehyde condensate, and has the particular advantage that excellent self-cleaning of the extruder is ensured. The extruder is particularly preferably an intermeshing, co-rotating twin-screw extruder. In addition to the excellent self-cleaning effect, this has the advantage that it can optimally convey the sometimes highly condensed and therefore highly viscous urea-formaldehyde glue and build up pressure. In one embodiment of the invention, the glue application device (ii) is selected from the group consisting of one or more spray nozzles, Liquid pressure nozzles, liquid-air atomizer nozzles, or liquid-steam atomizer nozzles, a blow-line gluing device, a drop chute gluing device, and/or a mechanical gluing mixer, in particular a drum gluing system, which may have one or more atomizers.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Leimapplikationseinrichtung eine Blow-Line-Beleimungseinrichtung. Für die Blow-Line- Beleimungseinrichtung gilt das bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Gesagte entsprechend. In a preferred embodiment of the device according to the invention, the glue application device is a blow-line gluing device. What has already been said in connection with the method according to the invention applies accordingly to the blow-line gluing device.
Die Einrichtung zum Verpressen von lignocellulosehaltigem Material zu einem Holzwerkstoff (iii) kann insbesondere eine Mehretagenpresse, eine Einetagenpresse oder eine kontinuierlich arbeitende Presse sein. Bei den kontinuierlich arbeitenden Pressen können beispielsweise Doppelband-Pressen, Kalanderpressen oder Strangpressen eingesetzt werden. The device for pressing lignocellulose-containing material to form a wood-based material (iii) can in particular be a multi-opening press, a single-opening press or a continuously operating press. In the case of the continuously operating presses, for example, double-belt presses, calender presses or extrusion presses can be used.
Typischerweise ist die Einrichtung zum Verpressen des lignocellulosehaltigen Materials zu einem Holzwerkstoff (iii) eine Anlage zur Heißverpressung. Für die Heißverpressung gilt das bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Gesagte entsprechend. Typically, the device for pressing the lignocellulosic material into a wood-based material (iii) is a hot-pressing plant. What has already been said in connection with the method according to the invention applies correspondingly to hot pressing.
Holzwerkstoff wood material
Die erfindungsgemäß erhältlichen Holzwerkstoffe sind aufgrund der mit der reaktiven Extrusion verbundenen Möglichkeit eines Erhalts von Harnstoff-Formaldehyd-Leimen oder melaminmodifizierten Harnstoff-Formaldehyd-Leimen mit besonders abgesenkten F/U-Molverhältnissen bei praxisgerechten Viskositätswerten besonders formaldehydemissionsarm. Dieser Vorteil wird durch den erfindungsgemäßen Einsatz einer reaktiven Extrusion zur Erhöhung des Kondensationsgrades und der Viskosität ermöglicht, welche den viskositätsmindernden Effekt einer darauffolgenden Harnstoffzugabe zur Einstellung eines abgesenkten F/U-Molverhältnisses in äußerst effizienter Weise kompensieren kann. The wood materials obtainable according to the invention have particularly low formaldehyde emissions due to the possibility associated with reactive extrusion of obtaining urea-formaldehyde glues or melamine-modified urea-formaldehyde glues with particularly reduced F/U molar ratios with practical viscosity values. This advantage is made possible by the inventive use of a reactive extrusion to increase the degree of condensation and the viscosity, which the viscosity-reducing effect of a subsequent Urea addition to set a lowered F / U molar ratio can compensate in an extremely efficient manner.
Die Erfindung stellt daher auch neuartige Holzwerkstoffe bereit, die sich in der durch die reaktive Extrusion erzeugten speziellen molekularen Struktur der Kondensationsprodukte in der ausgehärteten Harnstoff-Formaldehyd-Leimfuge von entsprechenden Holzwerkstoffen aus dem Stand der Technik unterscheiden. Außerdem stellt die Erfindung auch Holzwerkstoffe bereit, die durch eine sehr geringe Formaldehydemission gekennzeichnet sind, nämlich durch eine Formaldehydemission, die kleiner ist als 0,1 ppm, bevorzugt kleiner als 0,05 ppm und insbesondere bevorzugt kleiner als 0,04 ppm. The invention therefore also provides novel wood-based materials which differ from corresponding wood-based materials from the prior art in the special molecular structure of the condensation products produced by the reactive extrusion in the hardened urea-formaldehyde glue line. In addition, the invention also provides wood-based materials that are characterized by very low formaldehyde emissions, namely formaldehyde emissions that are less than 0.1 ppm, preferably less than 0.05 ppm and particularly preferably less than 0.04 ppm.
Dem Fachmann sind verschiedene Methoden bekannt um den Formaldehydgehalt eines erfindungsgemäß hergestellten Holzwerkstoffs zu bestimmen. Die Formaldehydgehalte der erfindungsgemäßen Holzwerkstoffe wie hier angegeben werden insbesondere nach DIN EN 717-1 (m3 Kammermethode) bestimmt. Various methods are known to the person skilled in the art for determining the formaldehyde content of a wood-based material produced according to the invention. The formaldehyde contents of the wood-based materials according to the invention as specified here are determined in particular according to DIN EN 717-1 (m 3 chamber method).
Der erfindungsgemäße Holwerkstoff enthält ein ausgehärtetes Reaktionsprodukt des extrudierten Leims bzw. der Leimflotte. Wenn hierin von „Reaktionsprodukt“ die Rede ist, dann ist damit das Reaktionsprodukt der Komponenten des extrudierten Leims bzw. der Leimflotte gemeint, d.h. das Produkt der Vernetzungsreaktion, wobei neue kovalente Bindungen zwischen den Leimkomponenten und ggf. zugesetzten Zusatzstoffen geknüpft wurden. Im Falle des extrudierten Leims ist das Reaktionsprodukt typischerweise ein fester Aminoplast, in den gegebenenfalls zugegebenes Ligninsulfonat und/oder Zucker einkondensiert ist. Durch die Nachweisbarkeit der Bestandteile Aminoplastharz, Ligninsulfonat und Zucker sowie der Bestimmung des Verhältnisses der einzelnen Strukturbestandteile im Kondensationsprodukt (z.B. Verhältnis von freiem Formaldehyd zu Methylenbrücken sowie das Verhältnis von Methylenbrücken zu Methyloien mittels NMR) kann der Fachmann das Reaktionsprodukt im Holzwerkstoff untersuchen. In einer Ausführungsform enthält der erfindungsgemäße Holzwerkstoff das Reaktionsprodukt (d.h. den ausgehärteten Leim) in einer Menge von 1 bis 25 Gew.-% bezogen auf das Trockengewicht des Holzwerkstoffs. Vorzugsweise besteht der erfindungsgemäße Holzwerkstoff im Wesentlichen aus lignocellulosehaltigem Material. „Im Wesentlichen“ bedeutet hierbei zu über 70 Gew.-%, 85 Gew.-%, 90 Gew.-%, 93 Gew.- % oder 95 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Trockengewicht des Holzwerkstoffs. The wooden material according to the invention contains a hardened reaction product of the extruded glue or the glue liquor. Whenever “reaction product” is mentioned here, it means the reaction product of the components of the extruded glue or the glue liquor, ie the product of the crosslinking reaction, with new covalent bonds being formed between the glue components and any additives added. In the case of the extruded glue, the reaction product is typically a solid aminoplast in which optionally added lignin sulfonate and/or sugar is condensed. By being able to detect the aminoplast resin, lignin sulfonate and sugar components and by determining the ratio of the individual structural components in the condensation product (e.g. ratio of free formaldehyde to methylene bridges and the ratio of methylene bridges to methylols using NMR), the expert can examine the reaction product in the wood material. In one embodiment, the wood-based material according to the invention contains the reaction product (ie the hardened glue) in an amount of 1 to 25% by weight, based on the dry weight of the wood-based material. The wood-based material according to the invention preferably consists essentially of lignocellulose-containing material. “Essentially” here means more than 70% by weight, 85% by weight, 90% by weight, 93% by weight or 95% by weight, based in each case on the dry weight of the wood-based material.
Wenn hiervon „Holzwerkstoffen“ die Rede ist, so sind damit alle Werkstoffe gemeint, die lignocellulosehaltiges Material, d.h. insbesondere Holz, enthalten. Holzwerkstoffe im Sinne der Erfindung sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Spanplatte, einer OSB-Platte, einer Faserplatte, einem furnierbasierenden Holzwerkstoff, einem Faserformteil und einem Spanholzformteil. Erfindungsgemäße Holzwerkstoffe sind insbesondere Span- oder Faserplatten. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Holzwerkstoff um einen Holzspanwerkstoff, insbesondere eine Span- oder OSB-Platte. Erfindungsgemäße Holzwerkstoffe lassen sich besonders gut zur Herstellung eines Laminats, eines Bodenbelags, einer Arbeitsplatte, einer Tischplatte oder eines Möbelstücks verwenden. When the term "wooden materials" is used, this means all materials that contain lignocellulose-containing material, i.e. in particular wood. Wood materials within the meaning of the invention are preferably selected from the group consisting of a chipboard, an OSB board, a fiber board, a veneer-based wood material, a molded fiber part and a molded chipboard part. Wood-based materials according to the invention are in particular chipboard or fiberboard. According to a preferred embodiment, the wood material according to the invention is a wood chip material, in particular a chipboard or OSB board. Wood-based materials according to the invention can be used particularly well for producing a laminate, a floor covering, a worktop, a tabletop or a piece of furniture.
Wenn hiervon "Spanplatte" die Rede ist, dann werden darunter Spanplatten im weiteren Sinne verstanden, nämlich Holzwerkstoffe, die aus spanend hergestellten Holzpartikeln und mittels Wärme und Druck unter Verwendung mindestens eines Bindemittels hergestellt wurden. If "chipboard" is mentioned here, then this is understood to mean chipboard in a broader sense, namely wood-based materials that have been produced from machined wood particles and by means of heat and pressure using at least one binder.
Eine andere Produktgruppe im Bereich der Holzwerkstoffe, die nicht von dem Begriff "Holzspanwerkstoff" oder "Spanplatte" wie hier verwendet umfasst ist, stellen die Holzfaserwerkstoffe dar. Zu letzteren gehören Faserplatten, wie beispielsweise die mitteldichten (MDF) und hochdichten (HDF) Faserplatten. Another product group in the field of wood-based materials, which is not covered by the term "wood chip material" or "chipboard" as used here, is wood fiber materials. The latter include fiber boards, such as medium-density (MDF) and high-density (HDF) fiber boards.
Grundsätzlich kennt der Fachmann unterschiedliche Holzspanwerkstoffe. Beispiele hierfür sind Spanplatten, Flachpressplatten, Einschichtplatten, Mehrschichtplatten, leichte Flachpressplatten, Strangpressplatten, Strangpressröhrenplatten (ET - Extruded Tubulär), Strangpressvollplatten (ES - Extruded Solid), kunststoffbeschichtete dekorative Flachpressplatten (MFB - Melamine Faced Board), Spanholzformteile oder Grobspanplatten (OSB - Oriented Strand Board). Die Einteilung der Spanplatten kann nach DIN EN 312 erfolgen, wobei sich die Spanplatten in Festigkeit und Feuchtebeständigkeit unterscheiden können. OSB-Platten können gemäß ihrer Verwendung nach EN 300 eingeteilt werden. Solche Holzspan Werkstoffe können beispielsweise zu Laminaten, Bodenbelägen, Arbeitsplatten, Tischplatten, Paletten und/oder Holzformteilen weiterverarbeitet werden. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Holzwerkstoff eineBasically, the expert knows different wood chip materials. Examples are chipboard, flat pressed board, single layer board, multi-layer board, light flat pressed board, extruded board, extruded tube board (ET - Extruded Tubular), extruded solid boards (ES - Extruded Solid), plastic-coated decorative flat pressed boards (MFB - Melamine Faced Board), chipboard molded parts or coarse chipboard (OSB - Oriented Strand Board). The chipboards can be classified according to DIN EN 312, whereby the chipboards can differ in terms of strength and moisture resistance. OSB boards can be classified according to EN 300 according to their use. Such wood chip materials can, for example, be further processed into laminates, floor coverings, countertops, table tops, pallets and/or molded wood parts. According to one embodiment of the invention, the wood material is a
Holzspanwerkstoffplatte. Vorzugsweise ist der Holzwerkstoff eine Span- oder OSB- Platte. Gemäß einer anderen Ausführungsform handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Holzwerkstoff um eine Faserplatte. chipboard. The wood-based material is preferably chipboard or OSB board. According to another embodiment, the wood material according to the invention is a fibreboard.
Verwendung Die Erfindung betrifft auch die Verwendung einer reaktiven Extrusion zur Herstellung formaldehydemissionarmer Holzwerkstoffe. Gegenstand der Extrusion ist dabei insbesondere die oben bereits im Detail beschriebene Mischung umfassend ein Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat. Der erfindungsgemäß ermöglichte Effekt der Reduktion der Formaldehydemission wurde oben bereits erläutert. Die Erfindung betrifft ferner auch die Verwendung von Ligninsulfonat und/oder Zucker alsUse The invention also relates to the use of a reactive extrusion for the production of low-formaldehyde emission wooden materials. The object of the extrusion is, in particular, the mixture already described in detail above, comprising a urea-formaldehyde condensate. The effect of reducing formaldehyde emission made possible according to the invention has already been explained above. The invention also relates to the use of lignin sulfonate and / or sugar as
Phasenvermittler und/oder Viskositätsregler in der reaktiven Extrusion, insbesondere der reaktiven Extrusion einer Mischung umfassend ein Harnstoff-Formaldehyd- Kondensat in der Leimherstellung für die Holzwerkstoffproduktion. Diesbezüglich gilt das im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren oben Gesagte entsprechend. Phase mediator and/or viscosity regulator in reactive extrusion, in particular the reactive extrusion of a mixture comprising a urea-formaldehyde condensate in the production of glue for the production of wood-based materials. In this regard, what was said above in connection with the method according to the invention applies accordingly.
FIGURENBESCHREIBUNG FIGURE DESCRIPTION
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren beschrieben, die bestimmte Ausführungsformen der Erfindung darstellen. Die Erfindung ist jedoch nicht limitiert durch diese Ausführungsformen, die lediglich zu illustrativen Zwecken in den Figuren dargestellt sind. The invention is described below with reference to figures that represent specific embodiments of the invention. However, the invention is not limited by these embodiments, which are shown in the figures for illustrative purposes only.
Figur 1 zeigt verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßenFigure 1 shows various embodiments of the invention
Verfahrens, welche sich unter anderem in dem Startmaterial (1, 2, 3) unterscheiden, das dem Extruder (A) zugeführt wird. Methods which differ, inter alia, in the starting material (1, 2, 3) which is fed to the extruder (A).
Figur 2 zeigt eine Ausführungsform des Extruders, welcher für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. FIG. 2 shows an embodiment of the extruder which is suitable for carrying out the method according to the invention.
Figur 3 zeigt ein auch in den Ausführungsbeispielen verwendetes System ausFIG. 3 shows a system that is also used in the exemplary embodiments
Extruder und Zufuhreinrichtungen für die einzelnen Komponenten, die zur Herstellung des extrudierten Leims (35) dienen. Extruders and feeders for the individual components used to produce the extruded glue (35).
Figur 1 beschreibt verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dem Extruder (A) können verschiedene Startmaterialien zugeführt werden. Startmaterial kann ein Harnstoff-Formaldehyd-Konzentrat (UFC)(1) sein. Als Startmaterial kann jedoch auch eine Mischung umfassend ein Harnstoff-Formaldehyd- Kondensat (2) dienen, welche lediglich bereits die Methylolierungs- oder Vorkondensationsphase durchlaufen hat. Außerdem ist es möglich, dem Extruder (A) einen Harnstoff-Formaldehyd-Leim (3), welcher bereits die Methylolierungs-, Vorkondensations- und Kondensationsphase der Leimherstellung durchlaufen hat, zuzuführen. Alle drei Startmaterialien (1), (2) und (3) fallen unter den Begriff „Mischung umfassend ein Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat“ wie hier verwendet. Das dem Extruder jeweils zugeführte Startmaterial wird einer reaktiven Extrusion unterworfen, wobei vor, während und/oder am Ende der reaktiven Extrusion weitere Komponenten (4) hinzugefügt oder gegebenenfalls hinzugefügt werden können. Das Produkt der reaktiven Extrusion ist der extrudierte Leim (5), welcher beim Verlassen des Extruders entweder bereits als einsatzbereite Leimflotte (6) vorliegt, die direkt auf lignocellulosehaltiges Material mittels einer Leimapplikationseinrichtung (B) aufgebracht werden kann oder der extrudierte Leim (5) wird zuvor noch einer weiteren Prozessierung unterzogen, an deren Ende der Erhalt einer Leimflotte (6) steht, die einsatzbereit ist für die Auftragung auf lignocellulosehaltiges Material mittels einer Leimapplikationseinrichtung (B) ist. Das beleimte lignocellulosehaltige Material (8) wird anschließend unter Hitze und Druck mittels einer Presse (C) zu einem Holzwerkstoff (9) gepresst. FIG. 1 describes various embodiments of the method according to the invention. Various starting materials can be fed to the extruder (A). Starting material can be a urea formaldehyde concentrate (UFC)(1). However, a mixture comprising a urea-formaldehyde condensate (2) which has only already gone through the methylolation or precondensation phase can also serve as starting material. It is also possible to feed the extruder (A) with a urea-formaldehyde glue (3) which has already gone through the methylolation, pre-condensation and condensation phase of the glue production. All three starting materials (1), (2) and (3) fall under the term "mixture comprising a urea-formaldehyde condensate" as used herein. The starting material fed to the extruder in each case is subjected to a reactive extrusion, in which case further components (4) can be added or optionally added before, during and/or at the end of the reactive extrusion. The product of the reactive extrusion is the extruded glue (5), which when leaving the extruder is either already available as a ready-to-use glue liquor (6), which can be applied directly to lignocellulosic material by means of a glue application device (B) or becomes the extruded glue (5). before that another one Subjected to processing, at the end of which is the receipt of a glue liquor (6), which is ready for application to lignocellulosic material by means of a glue application device (B). The glued lignocellulosic material (8) is then pressed under heat and pressure using a press (C) to form a wood material (9).
Für alle drei Startmaterialien (1), (2) und (3) findet während der reaktiven Extrusion im Extruder eine ausgeprägte Kondensationsphase statt, durch die hochmolekulare Harzgrundkörper erzeugt werden. Dadurch tritt eine drastische Erhöhung der Viskosität der eingesetzten Mischung ein. Zumindest intermediär beträgt die Viskosität des im Extruder gebildeten kondensierten Harnstoff-Formaldehyd-Leims 500 bis 100000 mPa-s, bevorzugt 1000 bis 50000 mPa-s und insbesondere bevorzugt 1500 bis 10000 mPa-s, jeweils gemessen bei 20 °C und einem Schergefälle von D=200 1/s. Vor, während und/oder am Ende der reaktiven Extrusion des Leims können weitere Komponenten (4) hinzugefügt oder gegebenenfalls hinzugefügt werden. Diese weiteren Komponenten (4) können Harnstoff und/oder eine melaminhaltige Komponente und gegebenenfalls Zusatzstoffe wie Ligninsulfonat und/oder Zucker sein. Außerdem können als weitere Komponenten (4) Zusatzstoffe in Form vonFor all three starting materials (1), (2) and (3) a pronounced condensation phase takes place during the reactive extrusion in the extruder, as a result of which high-molecular resin base bodies are produced. This results in a drastic increase in the viscosity of the mixture used. At least as an intermediate, the viscosity of the condensed urea-formaldehyde glue formed in the extruder is 500 to 100,000 mPas, preferably 1000 to 50,000 mPas and particularly preferably 1500 to 10,000 mPas, measured in each case at 20° C. and a shear rate of D =200 1/s. Before, during and/or at the end of the reactive extrusion of the glue, further components (4) can be added or possibly added. These further components (4) can be urea and/or a melamine-containing component and optionally additives such as lignin sulfonate and/or sugar. In addition, as further components (4) additives in the form of
Hydrophobierungsmitteln, Plastifizierungsmitteln, Vernetzungsmitteln, Beschleunigern (beispielsweise PMD1, Amine), Brandschutzmitteln, Pilzschutzmitteln, Insektiziden, Netzmitteln, Farben, Füllstoffen und/oder Verstärkungsstoffen der reaktiven Extrusion im Extruder (A) beigefügt werden. Das Produkt der im Extruder ablaufenden reaktiven Extrusion ist der extrudierte Leim (5). Dieser kann einerseits bereits direkt als Leimflotte (6) dienen, die mittels einer Leimapplikationseinrichtung (B) auf lignocellulosehaltiges Material aufgebracht wird. Andererseits ist es auch möglich, dass der extrudierte Leim (5) erst noch weiteren Verfahrensschritten unterworfen werden muss, insbesondere einem Ab mischen oder Hinzufügen von weiteren Komponenten (7) wie Hydrophobierungsmittel, Insektizide, Brandschutzmittel, Farben, Geruchsfänger und Leitfähigkeitsmittel, um die Leimflotte (6) zu erhalten. Die Leimflotte (6) wird mittels einer Leimapplikationseinrichtung (B) auf lignocellulosehaltiges Material aufgebracht, bevorzugt durch Aufsprühen mittels der Leimapplikationseinrichtung. Typischerweise wird die Leimflotte (6) auf das lignocellulosehaltige Material aufgebracht bevor dieses zu einer Matte gestreut worden ist. Das beleimte, in eine Matte gestreute lignocellulosehaltige Material (8) wird anschließend durch eine Presse (C) unter Hitze und Druck zu einem Holzwerkstoff (9) verpresst. Hydrophobing agents, plasticizers, crosslinking agents, accelerators (for example PMD1, amines), flame retardants, antifungal agents, insecticides, wetting agents, colors, fillers and/or reinforcing materials are added to the reactive extrusion in the extruder (A). The product of the reactive extrusion taking place in the extruder is the extruded glue (5). On the one hand, this can already be used directly as glue liquor (6), which is applied to lignocellulose-containing material by means of a glue application device (B). On the other hand, it is also possible that the extruded glue (5) must first be subjected to further process steps, in particular a mixing or addition of further components (7) such as hydrophobing agents, insecticides, fire retardants, colors, odor traps and conductive agents in order to 6) to get. The glue liquor (6) is applied to lignocellulosic material by means of a glue application device (B), preferably by spraying using the glue application device. Typically, the glue liquor (6) is applied to the lignocellulosic material before it has been scattered into a mat. The glued lignocellulosic material (8) scattered in a mat is then pressed by a press (C) under heat and pressure to form a wood material (9).
Figur 2 beschreibt eine Ausführung des Extruders, welcher für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Der Extruder dieser Ausführungsform enthält einen Antriebsteil (10), einen Verfahrensteil (11) und einen Austragsteil (19). Mit Hilfe des Antriebsteils (10) wird die in einen Zylinder (15) eingebettete Schnecke (17) angetrieben. Der Verfahrensteil (11) umfasst eine Befülleinrichtung (12) durch die das Startmaterial (13) für die reaktive Extrusion dem Extruder zugeführt wird. Des Weiteren umfasst der Verfahrensteil (11) Einspeisöffnungen (14), durch die dem in der Extrusion befindlichem Material (18), d.h. dem Leim, zu unterschiedlichen Stadien der reaktiven Extrusion weitere Komponenten hinzugefügt werden können. Dazu sind die Einspeisöffnungen (14) entlang der gesamten Längsachse des Zylinders (15) verteilt, so dass die etwaigen weiteren Komponenten in unterschiedlichen Stadien der reaktiven Extrusion dem in der reaktiven Extrusion befindlichen Material (18) hinzugefügt werden können. Durch die Einspeiseöffnungen (14) können jedoch auch Proben des in der reaktiven Extrusion befindlichen Materials (18), d.h. des Leims, entnommen werden, sodass der Fortgang der reaktiven Extrusion messtechnisch verfolgbar ist. Das in der reaktiven Extrusion befindliche Material (18) verändert im Verlauf der reaktiven Extrusion im Zylinder (15) unter anderem seine Viskosität, wobei zumindest intermediär Viskositäten von 200 bis 100000 mPa-s, bevorzugt von 300 bis 50000 mPa-s und insbesondere bevorzugt von 400 bis 10000 mPa-s, jeweils gemessen bei 20 °C und einem Schergefälle von D=200 1/s nach EN ISO 3219, erreicht werden. Die Reaktionsbedingungen für die reaktive Extrusion, welche im Inneren des Zylinders (15) des Verfahrensteils (11) abläuft, kann durch verschiedene Parameter beeinflusst werden. Beispielsweise kann die Drehzahl der Schnecke (17) angepasst werden, die Einfluss auf die Verweilzeit des in der reaktiven Extrusion befindlichen Materials (18) im Zylinder (15) hat. Des Weiteren kann auch die Reaktionstemperatur durch Temperaturregulierungselemente (16) entlang des Zylinders (15) angepasst werden. Das Produkt der reaktiven Extrusion ist der extrudierte Leim (21). Dieser gelangt durch eine Düse (20) im Austragsteil (19) aus dem Extruder. FIG. 2 describes an embodiment of the extruder which is suitable for carrying out the method according to the invention. The extruder of this embodiment contains a drive part (10), a process part (11) and a discharge part (19). The screw (17) embedded in a cylinder (15) is driven with the aid of the drive part (10). The process part (11) comprises a filling device (12) through which the starting material (13) for the reactive extrusion is fed to the extruder. Furthermore, the process part (11) comprises feed openings (14) through which further components can be added to the material (18) being extruded, ie the glue, at different stages of the reactive extrusion. For this purpose, the feed openings (14) are distributed along the entire longitudinal axis of the cylinder (15), so that any further components can be added to the material (18) in the reactive extrusion at different stages of the reactive extrusion. However, samples of the material (18) in the reactive extrusion, ie the glue, can also be taken through the feed openings (14), so that the progress of the reactive extrusion can be tracked by measurement. The material (18) in the reactive extrusion process changes its viscosity, among other things, in the course of the reactive extrusion in the cylinder (15), with at least intermediate viscosities of 200 to 100,000 mPas, preferably 300 to 50,000 mPas and particularly preferably of 400 to 10000 mPa-s, each measured at 20 °C and a shear gradient of D=200 1/s according to EN ISO 3219. The reaction conditions for the reactive extrusion, which takes place inside the barrel (15) of the process section (11), can be influenced by various parameters. For example, the speed of the screw (17) can be adjusted, which influences the dwell time of the material (18) in the reactive extrusion in the cylinder (15). Furthermore, the reaction temperature can also be adjusted by temperature regulating elements (16) along the Cylinder (15) can be adjusted. The product of the reactive extrusion is the extruded glue (21). This passes through a nozzle (20) in the discharge part (19) from the extruder.
Figur 3 zeigt eine Ausführungsform des Extruders mit Zufuhrsystemen für die einzelnen Komponenten des extrudierten Leims (35) wie auch in den Ausführungsbeispielen verwendet und näher erläutert wird. Dabei umfasst der Extruder (38) eine Einzugszone (D), eine Kondensationszone 1 (E), eine Kondensationszone 2 (F), eine Kühlzone (G) und eine Druckzone (H). Dem Extruder können in der Einzugszone (D) Zucker und/oder Ligninsulfonat aus dem Behälter (22), ein Harnstoff-Formaldehyd-Konzentrat (UFC) aus dem Behälter (23) sowie Harnstoff aus dem Behälter (24) zugeführt werden. Der Zucker und/oder das Ligninsulfonat, der Harnstoff sowie das UFC können vor der Einführung in die Einzugszone (D) des Extruders in einem Vormischbehälter (25) vermengt werden. Der Harnstoff aus dem Behälter (24) wird dabei über einen Extruder (39) in den Vormischbehälter (25) eindosiert. Außerdem kann dem Extruder in der Einzugszone (D) Säure aus dem Behälter (26) zugemischt werden sowie eine Wachsschmelze oder Wachsdispersion aus dem Behälter (27). Nach der Kondensationszone 1 (E) kann dem Extruder aus dem Behälter (28) ein weiterer Zucker und aus dem Behälter (29) ein Amin oder Lauge zugeführt werden. Nach der Kondensationszone 2 (F) kann dem Extruder aus dem Behälter (30) Verdünnungswasser und aus dem Behälter (31) nochmals ein Amin oder Lauge zugeführt werden. Nach der Kühlzone (G) können dem Extruder aus den Behältern (32), (33) und (34) jeweils PMDI, Additive und Vernetzer zugeführt werden. Die vorstehend aufgeführten Behälter sind jeweils durch Ventile (36) und Pumpen (37) mit den jeweiligen Zonen des Extruders verbunden. Die reaktive Extrusion im Extruder (38) führt zum extrudierten Leim (35). FIG. 3 shows an embodiment of the extruder with feed systems for the individual components of the extruded glue (35) as is also used and explained in more detail in the exemplary embodiments. The extruder (38) comprises a feed zone (D), a condensation zone 1 (E), a condensation zone 2 (F), a cooling zone (G) and a pressure zone (H). Sugar and/or lignin sulfonate from container (22), a urea-formaldehyde concentrate (UFC) from container (23) and urea from container (24) can be fed to the extruder in the feed zone (D). The sugar and/or the lignin sulfonate, the urea and the UFC can be mixed in a premix tank (25) before being introduced into the feed zone (D) of the extruder. The urea from the container (24) is metered into the premixing container (25) via an extruder (39). In addition, acid from the container (26) and a wax melt or wax dispersion from the container (27) can be added to the extruder in the feed zone (D). After condensation zone 1 (E), another sugar can be fed to the extruder from container (28) and an amine or alkali can be fed from container (29). Downstream of the condensation zone 2 (F), dilution water can be fed to the extruder from the container (30) and an amine or alkali can be fed again from the container (31). After the cooling zone (G), PMDI, additives and crosslinking agents can be fed to the extruder from the containers (32), (33) and (34). The vessels listed above are each connected to the respective zones of the extruder by valves (36) and pumps (37). The reactive extrusion in the extruder (38) leads to the extruded glue (35).
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE EXEMPLARY EMBODIMENTS
Die folgenden Ausführungsbeispiele dienen der näheren Erläuterung der Erfindung, insbesondere in Bezug auf bestimmte Ausführungsformen der Erfindung. Die Ausführungsbeispiele sollen die vorliegende Offenbarung jedoch nicht einschränken. Beispiel 1: ln einem Zweiwellenschneckenkneter (ZSK) mit dichtkämmenden gleichlaufenden Schnecken (38) wird eine reaktive Extrusion (siehe Figur 3) wie folgt durchgeführt: Der Extruder ist folgendermaßen parametrisiert: The following exemplary embodiments serve to explain the invention in more detail, in particular in relation to specific embodiments of the invention. However, the exemplary embodiments are not intended to limit the present disclosure. Example 1: A reactive extrusion (see FIG. 3) is carried out as follows in a twin-screw kneader (ZSK) with closely intermeshing, co-rotating screws (38): The extruder is parameterized as follows:
Der Durchsatz des Extruders ist so eingestellt, dass die durchschnittliche Verweilzeit in der Summe der beiden Kondensationszonen 1 und 2 (E und F) 4,5 min beträgt. The throughput of the extruder is adjusted in such a way that the average residence time in the sum of the two condensation zones 1 and 2 (E and F) is 4.5 minutes.
Das folgende UF-Kondensat wird aus dem Behälter (23) als Startmaterial für die reaktive Extrusion eingesetzt: Der folgende Zucker wird aus dem Behälter (22) für die reaktive Extrusion eingesetzt: The following UF condensate from tank (23) is used as starting material for reactive extrusion: The following sugar is used from the container (22) for the reactive extrusion:
Ein Standard Harnstoff-Formaldehyd Leim, wie er in der Holzwerkstoffproduktion üblich ist, wird aus dem Behälter (23) im Vormischbehälter (25) mit 5 Gew.-% Fructose aus dem Behälter (22) (bezogen auf den Standard Harnstoff-Formaldehyd Leim) abgemischt. Das Gemisch enthaltend den Standard Harnstoff-Formaldehyd Leim und Fructose wird über Zugabe von 30 Gew.-%iger Essigsäure aus dem Vorlagebehälter (26) auf einen pH Wert von 5,1 eingestellt, bevor es über eine Aufgabepumpe in den Einzugsbereich (D) des Extruders gespeist wird. In der Einzugszone (D) wird die Reaktionsmischung homogenisiert und aufT(D) temperiert. In der Kondensationszone 1 (E) erfolgt die reaktive Extrusion bei T(E) und p(E) bis zu dem gewünschten Kondensationsgrad, der soweit geführt wird, dass nach Zugabe von 10 Gew.-%iger Natronlauge aus dem Behälter (29), Passage der Kondensationszone 2 (F), nach Rückverdünnung mit Wasser aus dem Behälter (30) vor der Kühlzone (G) und nach Verlassen der Druckzone (H) eine endgültige Trockensubstanz von 66 % (bestimmt nach EN ISO 3251) bei einer Viskosität (gemessen bei 20°C und einem Schergefälle von D = 200 1/s, EN ISO 3219) von 1500 ± 300 mPa-s und einem pH = 5,6 erreicht wird. Die Regelung der Viskosität erfolgt durch Feineinstellung des pH-Wertes der Ausgangsmischung. A standard urea-formaldehyde glue, as is customary in wood-based material production, is mixed from the container (23) in the pre-mixing container (25) with 5% by weight of fructose from the container (22) (based on the standard urea-formaldehyde glue) mixed. The mixture containing the standard urea-formaldehyde glue and fructose is adjusted to a pH value of 5.1 by adding 30% by weight acetic acid from the storage tank (26) before it is fed into the intake area (D) of the extruder is fed. In the feed zone (D), the reaction mixture is homogenized and tempered to T(D). In the condensation zone 1 (E), the reactive extrusion takes place at T(E) and p(E) up to the desired degree of condensation, which is carried out to such an extent that after the addition of 10% strength by weight sodium hydroxide solution from the container (29), Passing the condensation zone 2 (F), after re-dilution with water from the tank (30) before the cooling zone (G) and after leaving the pressure zone (H) a final dry substance of 66% (determined according to EN ISO 3251) at a viscosity (measured at 20°C and a shear gradient of D = 200 1/s, EN ISO 3219) of 1500 ± 300 mPa-s and a pH = 5.6. The viscosity is regulated by finely adjusting the pH value of the starting mixture.
Die Reaktionsmischung wird direkt in einer industrietypischen Spanplattenproduktion anstelle des sonst üblichen Harnstoff-Formaldehyd-Leims verwendet und dort über die Düsen eines mechanischen Beleimmischers auf die Holzspäne aufgebracht. Aus den derart beleimten Holzspänen werden anschließend in üblicherweise Spanplatten hergestellt. Beispiel 2: ln einem Zweiwellenschneckenkneter (ZSK) mit dichtkämmenden gleichlaufenden Schnecken wird eine reaktive Extrusion (siehe Fig. 3) wie folgt durchgeführt: The reaction mixture is used directly in an industry-typical chipboard production instead of the usual urea-formaldehyde glue and is applied to the wood chips there via the nozzles of a mechanical glue mixer. The wood chips glued in this way are then usually used to produce chipboard. Example 2 Reactive extrusion (see FIG. 3) is carried out as follows in a twin-screw kneader (ZSK) with closely intermeshing, co-rotating screws:
Der Extruder ist folgendermaßen parametrisiert: The extruder is parameterized as follows:
Der Durchsatz des Extruders ist so eingestellt, dass die durchschnittliche Verweilzeit in der Summe der beiden Kondensationszonen 1 und 2 (E und F) 4,5 min beträgt. The throughput of the extruder is adjusted in such a way that the average residence time in the sum of the two condensation zones 1 and 2 (E and F) is 4.5 minutes.
Das folgende UF-Kondensat aus dem Behälter (23) wird als Startmaterial verwendet: Der folgende Zucker aus dem Behälter (22) wird eingesetzt: The following UF condensate from tank (23) is used as starting material: The following sugar from the container (22) is used:
Das UFC aus dem Behälter (23) wird im Vormischbehälter (25) mit geprilltem Harnstoff aus dem Behälter (24) gemischt, sodass sich ein U/F-Molverhältnis von 1:1,0 ergibt (Verhältnis ~10:9). Zu dieser Mischung werden 2 Gew.-% Fructose aus dem Behälter (22) (bezogen auf das UFC) im Vormischbehälter (25) zugegeben. Das Gemisch enthaltend UFC und Fructose wird über Zugabe von 30 Gew.-%iger Essigsäure aus dem Vorlagebehälter (26) auf einen pH Wert von 4,8 eingestellt, bevor es über eine Aufgabepumpe in den Einzugsbereich (A) des Extruders gespeist wird. In der Einzugszone (D) wird die Reaktionsmischung homogenisiert und auf T(D) temperiert. In der Kondensationszone 1 (E) erfolgt die reaktive Extrusion bei T(E) und p(E) bis zu dem gewünschten Kondensationsgrad, der soweit geführt wird, dass nach Zugabe von 10 Gew.-%iger Natronlauge aus dem Behälter (29) und weiteren 4 Gew.-% Fructose (bezogen auf das vorliegende Gesamtgemisch) aus dem Behälter (28), Passage der Kondensationszone 2 (F), nach Rückverdünnung mit Wasser aus dem Behälter (30) vor der Kühlzone (G) und nach Verlassen der Druckzone (H) eine endgültige Trockensubstanz 60 % (bestimmt nach EN ISO 3251) bei einer Viskosität (gemessen bei 20°C und einem Schergefälle von D=200 1/s, EN ISO 3219) von 1200 ± 250 mPa-s und einem pH = 5,2 erreicht wird. Die Regelung der Viskosität und damit des Kondensationsgrades erfolgt durch Feineinstellung des pH-Wertes der Ausgangsmischung. The UFC from tank (23) is mixed with prilled urea from tank (24) in premix tank (25) to give a U/F molar ratio of 1:1.0 (~10:9 ratio). To this mixture is added 2% by weight of fructose from tank (22) (based on the UFC) in the premix tank (25). The mixture containing UFC and fructose is adjusted to a pH of 4.8 by adding 30% strength by weight acetic acid from the reservoir (26) before it is fed into the intake area (A) of the extruder via a feed pump. In the feed zone (D), the reaction mixture is homogenized and tempered to T(D). In the condensation zone 1 (E), the reactive extrusion at T (E) and p (E) takes place up to the desired degree of condensation, which is carried out so far that after the addition of 10 wt .-% sodium hydroxide solution from the container (29) and another 4 wt (H) a final dry substance 60% (determined according to EN ISO 3251) at a viscosity (measured at 20°C and a shear rate of D=200 1/s, EN ISO 3219) of 1200 ± 250 mPa-s and a pH = 5.2 is reached. The viscosity and thus the degree of condensation are regulated by finely adjusting the pH value of the starting mixture.
Die Reaktionsmischung wird direkt in einer industrietypischen Spanplattenproduktion anstelle des sonst üblichen Harnstoff-Formaldehyd-Leims verwendet und dort über die Düsen eines mechanischen Beleimmischers auf die Holzspäne aufgebracht. Aus den derart beleimten Holzspänen werden anschließend in üblicherweise Spanplatten hergestellt. Beispiel 3: The reaction mixture is used directly in an industry-typical chipboard production instead of the usual urea-formaldehyde glue and is applied to the wood chips there via the nozzles of a mechanical glue mixer. The wood chips glued in this way are then usually used to produce chipboard. Example 3:
Es wird wie in Beispiel 2 vorgegangen. Zusätzlich wird bei der reaktiven Extrusion jedoch nach der Kondensationszone (F) die pH-Einstellung vorgenommen durch Zugabe von Natronlauge aus dem Behälter (31) sowie von 0,9 Gew.-% Hexamethylendiamin aus dem Behälter (31) (bezogen auf das eingesetzte UFC), so dass sich ein pH-Wert von 9,0 ± 0,2 ergibt. Beispiel 4: The procedure is as in example 2. In addition, however, in reactive extrusion, after the condensation zone (F), the pH is adjusted by adding sodium hydroxide solution from container (31) and 0.9% by weight of hexamethylenediamine from container (31) (based on the UFC used ), resulting in a pH of 9.0 ± 0.2. Example 4:
Es wird wie in Beispiel 1 vorgegangen. Zusätzlich wird bei der reaktiven Extrusion in die Einzugszone zum beschriebenen Gemisch enthaltend den UF-Leim und Zucker 1,1 Gew.-% Wachsschmelze aus dem Behälter (27) (bezogen auf den UF-Leim) zudosiert. The procedure is as in example 1. In addition, 1.1% by weight of wax melt from the container (27) (based on the UF glue) is metered into the described mixture containing the UF glue and sugar in the feed zone during reactive extrusion.
Beispiel 5: ln einem Zweiwehenschneckenkneter (ZSK) mit dichtkämmenden gleichlaufenden Schnecken (38) wird eine reaktive Extrusion (siehe Fig. 3) wie folgt durchgeführt: Example 5: A reactive extrusion (see FIG. 3) is carried out as follows in a twin-flight screw kneader (ZSK) with closely intermeshing co-rotating screws (38):
Der Extruder ist folgendermaßen parametrisiert: The extruder is parameterized as follows:
Der Durchsatz des Extruders ist so eingestellt, dass die durchschnittliche Verweilzeit in der Summe der beiden Kondensationszonen 1 und 2 (E und F) 5,5 min beträgt. Das folgende UF-Kondensat aus dem Behälter (23) wird als Startmaterial verwendet: The throughput of the extruder is adjusted so that the average residence time in the sum of the two condensation zones 1 and 2 (E and F) is 5.5 minutes. The following UF condensate from tank (23) is used as starting material:
Der folgende Zucker aus dem Behälter (22) wird eingesetzt: The following sugar from the container (22) is used:
Das folgende Ligningsulfonat aus dem Behälter (22) wird eingesetzt: The following lignosulphonate from container (22) is used:
Ein melaminmodifizierter Standard Harnstoff-Formaldehyd Leim aus dem Behälter (23) wird im Vormischbehälter (25) mit 6 Gew.-% (bezogen auf den Standard Harnstoff- Formaldehyd Leim) eines Gemisches aus 3,5 Gewichtsanteilen Fructose und 2,5 Gewichtsteilen Magnesiumligninsulfonat aus dem Behälter (22) abgemischt. Der melaminmodifizierte Standard Harnstoff-Formaldehyd Leim mit der Fructose und dem Ligninsulfonat wird über Zugabe von 30 Gew.-%iger Essigsäure aus dem Vorlagebehälter (26), auf einen pH-Wert von 5,4 eingestellt, bevor es über eine Aufgabepumpe in den Einzugsbereich (D) des Extruders gespeist wird ln der Einzugszone (D) wird die Reaktionsmischung homogenisiert und auf T(D) temperiert ln der Kondensationszone 1 (E) erfolgt die reaktive Kondensation bei T(E) und p(E) bis zu dem gewünschten Kondensationsgrad, der soweit geführt wird, dass nach Zugabe von 10 Gew.-%iger Natronlauge aus dem Behälter (29), Passage der Kondensationszone 2 (F), nach Rückverdünnung mit Wasser aus dem Behälter (30) vor der Kühlzone (G) und nach Verlassen der Druckzone (H) eine endgültige Trockensubstanz 65% (bestimmt nach EN ISO 3251) bei einer Viskosität (gemessen bei 20°C und einem Schergefälle von D=200 1/s, EN ISO 3219) von 1000 ± 300 mPa-s und einem pH = 6,8 erreicht wird. Die Regelung der Viskosität erfolgt durch Feineinstellung des pH-Wertes der Ausgangsmischung. A melamine-modified standard urea-formaldehyde glue from container (23) is mixed in the premix container (25) with 6% by weight (based on the standard urea-formaldehyde glue) of a mixture of 3.5 parts by weight fructose and 2.5 parts by weight magnesium lignin sulfonate the container (22) mixed. The melamine-modified standard urea-formaldehyde glue with the fructose and the Lignin sulfonate is adjusted to a pH of 5.4 by adding 30% strength by weight acetic acid from the reservoir (26) before it is fed into the feed area (D) of the extruder via a feed pump In the feed zone (D ) the reaction mixture is homogenized and tempered to T(D) In the condensation zone 1 (E), the reactive condensation takes place at T(E) and p(E) up to the desired degree of condensation, which is carried out so far that after the addition of 10 wt % sodium hydroxide solution from the container (29), passage through the condensation zone 2 (F), after re-dilution with water from the container (30) before the cooling zone (G) and after leaving the pressure zone (H), a final dry substance 65% ( determined according to EN ISO 3251) at a viscosity (measured at 20°C and a shear gradient of D=200 1/s, EN ISO 3219) of 1000 ± 300 mPa-s and a pH = 6.8. The viscosity is controlled by finely adjusting the pH of the starting mixture.
Die Reaktionsmischung wird direkt über die Beleimdüsen der BlowLine auf die Fasern in einer industrietypischen MDF-Anlage gefahren und die derart beleimten Fasern darin in gewohnter Weise zu MDF-Platten verpresst. The reaction mixture is fed directly via the glue nozzles of the BlowLine onto the fibers in an industry-typical MDF system and the fibers glued in this way are then pressed into MDF boards in the usual way.
Beispiel 6: Example 6:
Es wird wie in Beispiel 3 vorgegangen. Zusätzlich erfolgt bei der reaktiven Extrusion jedoch eine weitere Zugabe von 2 Gew.- % Fructose (bezogen auf das eingesetzte UF-Kondensat) aus dem Behälter (28) vor der Kondensationszone 2 (F). Außerdem ist das aus dem Behälter (31) zugegebene Amin ein Bis(hexamethylen)triamin. The procedure is as in example 3. In addition, however, in the case of reactive extrusion, a further addition of 2% by weight of fructose (based on the UF condensate used) takes place from the container (28) upstream of the condensation zone 2 (F). Also, the amine added from tank (31) is a bis(hexamethylene)triamine.
Beispiel 7: Example 7:
Es wird wie in Beispiel 1 vorgegangen. Zusätzlich wird bei der reaktiven Extrusion jedoch vor der Druckzone (H) 0,5 Gew.-% (bezogen auf das eingesetzte UF-Kondensat) PMD1 aus dem Behälter (32) zudosiert. Außerdem wird der extrudierte Leim durch Druckerhöhung in der Druckzone (H) mit 45 bar über Hochdruckdüsen in die Fallschachtbeleimung der Spanplattenanlage transportiert. The procedure is as in example 1. In addition, however, in the case of reactive extrusion, 0.5% by weight (based on the UF condensate used) PMD1 from the container (32) is metered in upstream of the pressure zone (H). Also, the extruded glue gets through Increased pressure in the pressure zone (H) of 45 bar is transported via high-pressure nozzles into the gluing chute of the chipboard plant.
Beispiel 8: Example 8:
Es wird wie in einem der Beispiele 1 bis 7 vorgegangen. Zusätzlich wird bei der reaktiven Extrusion jedoch vor der Druckzone (H) eine Farbzubereitung aus dem Behälter (33) zum Einfärben der Holzwerkstoffplatte zudosiert. The procedure is as in one of Examples 1 to 7. In addition, however, in the case of reactive extrusion, a color preparation from the container (33) for coloring the wood-based panel is metered in before the pressure zone (H).
Beispiel 9: Example 9:
Es wird wie in einem der Beispiele 1 bis 7 vorgegangen. Zusätzlich wird bei der reaktiven Extrusion jedoch vor der Druckzone (H) ein Insektizid/Fungizid aus dem Behälter (33) zudosiert. The procedure is as in one of Examples 1 to 7. However, in reactive extrusion, an insecticide/fungicide is metered in from the container (33) before the pressure zone (H).
Beispiel 10: Example 10:
Es wird wie in einem der Beispiele 1 bis 7 vorgegangen. Zusätzlich wird bei der reaktiven Extrusion jedoch vor der Druckzone (H) ein Brandschutzmittel aus dem Behälter (33) zudosiert. The procedure is as in one of Examples 1 to 7. In addition, however, in the case of reactive extrusion, a flame retardant is metered in from the container (33) before the pressure zone (H).
Beispiel 11: Example 11:
Es wird wie in einem der Beispiele 1 bis 7 vorgegangen. Zusätzlich wird bei der reaktiven Extrusion jedoch vor der Druckzone (H) ein Leitfähigkeitsmittel aus dem Behälter (33) zudosiert. The procedure is as in one of Examples 1 to 7. In addition, however, in the case of reactive extrusion, a conductivity agent is metered in from the container (33) before the pressure zone (H).

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e P atentClaims
1. Verfahren zur Herstellung eines aminoplastisch gebundenen Holzwerkstoffs, umfassend die folgenden Schritte: a. Bereitstellen einer Mischung umfassend ein Harnstoff-Formaldehyd- Kondensat; b. Reaktive Extrusion der Mischung aus Schritt a. in mindestens einem Extruder, wodurch ein extrudierter Leim erhalten wird; c. Beleimung von lignocellulosehaltigem Material durch Aufbringen einer Leimflotte enthaltend oder bestehend aus dem extrudierten Leim aus Schritt b. auf das lignocellulosehaltige Material, wobei das Aufbringen mittels einer Leimapplikationseinrichtung erfolgt; d. Verpressen des beleimten lignocellulosehaltigen Materials aus Schritt c. unter Druck- und Temperatureinwirkung zu einem Holzwerkstoff. 1. A method for producing an aminoplastically bonded wood material, comprising the following steps: a. providing a mixture comprising a urea-formaldehyde condensate; b. Reactive extrusion of the mixture from step a. in at least one extruder, whereby an extruded glue is obtained; c. Gluing lignocellulose-containing material by applying a glue liquor containing or consisting of the extruded glue from step b. onto the lignocellulosic material, the application being carried out by means of a glue application device; i.e. Compressing the glued lignocellulosic material from step c. under the influence of pressure and temperature to form a wood material.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass am Anfang, während und/oder am Ende der reaktiven Extrusion in Schritt b. 2. The method according to claim 1, characterized in that at the beginning, during and / or at the end of the reactive extrusion in step b.
- Harnstoff und/oder eine melaminhaltige Komponente, und - urea and/or a melamine-containing component, and
- gegebenenfalls Zusatzstoffe, insbesondere Ligninsulfonat und/oder Zucker, hinzugegeben werden. - If necessary, additives, in particular lignin sulfonate and/or sugar, are added.
3. Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die melaminhaltige Komponente ein Melamin-Harnstoff-Formaldehyd-Leim oder ein melaminmodifizierter Harnstoff-Formaldehyd-Leim ist. 3. The method according to claim 2, characterized in that the melamine-containing component is a melamine-urea-formaldehyde glue or a melamine-modified urea-formaldehyde glue.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung umfassend ein Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the mixture comprising a urea-formaldehyde condensate
- ein Harnstoff-Formaldehyd-Konzentrat (UFC) ist oder dieses enthält oder- is or contains a urea formaldehyde concentrate (UFC), or
- ein ggf. erst vorkondensierter oder bereits applikationsfertiger Harnstoff- Formaldehyd-Leim ist. - is a urea-formaldehyde glue that may have been pre-condensed or is already ready for application.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche und insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass während und/oder am Ende der reaktiven Extrusion in Schritt c. Harnstoff in einer Menge zugegeben wird, so dass das Endmolverhältnis von Formaldehyd zu Harnstoff im extrudierten Leim, der aus Schritt b. erhalten wird, von 0,75 bis 1,3, bevorzugt von 0,85 bis 1,2 und insbesondere bevorzugt von 0,9 bis 1,1 beträgt. 5. The method according to any one of the preceding claims and in particular according to claim 4, characterized in that during and / or at the end of the reactive extrusion in step c. Urea is added in an amount such that the final molar ratio of formaldehyde to urea in the extruded glue resulting from step b. is obtained is from 0.75 to 1.3, preferably from 0.85 to 1.2 and most preferably from 0.9 to 1.1.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der extrudierte Leim, der aus Schritt b. erhalten wird, eine wässrige Dispersion ist, insbesondere ein trüber, bereits nachkondensierter und applikationsfertiger Harnstoff-Formaldehyd-Leim. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the extruded glue obtained from step b. is obtained, is an aqueous dispersion, in particular a cloudy, already post-condensed and ready-to-use urea-formaldehyde glue.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität der in Schritt a. bereitgestellten Mischung umfassend ein Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat sich während der reaktiven Extrusion in Schritt b. verändert, wobei die reaktive Extrusion so durchgeführt wird, dass im Extruder gemessen bei 20 °C und einem Schergefälle von D=200 1/s nach 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the viscosity of the in step a. provided mixture comprising a urea-formaldehyde condensate during the reactive extrusion in step b. changed, wherein the reactive extrusion is carried out so that measured in the extruder at 20 ° C and a shear rate of D = 200 1 / s
EN ISO 3219 eine intermediäre Viskosität der Mischung von 200 bis 100000 mPa-s, bevorzugt von 300 bis 50000 mPa-s und insbesondere bevorzugt von 400 bis 10000 mPa-s erreicht wird. EN ISO 3219 an intermediate viscosity of the mixture from 200 to 100000 mPas, preferably from 300 to 50000 mPas and particularly preferably from 400 to 10000 mPas is achieved.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche und insbesondere nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die reaktive Extrusion in Schritt b. so durchgeführt wird, dass der extrudierte Leim, der aus Schritt b. erhalten wird, gemessen bei 20 °C und einem Schergefälle von D=200 1/s eine Endviskosität von 100 bis 3000 mPa-s, bevorzugt von 200 bis 2000 mPa-s und insbesondere bevorzugt von 300 bis 1500 mPa-s aufweist, wobei das Einstellen der Endviskosität insbesondere durch Zugabe von Harnstoff, Ligninsulfonat und/oder Zucker während oder am Ende der reaktiven Extrusion erfolgt. 8. The method according to any one of the preceding claims and in particular according to claim 7, characterized in that the reactive extrusion in step b. is carried out in such a way that the extruded glue obtained from step b. a final viscosity is obtained, measured at 20° C. and a shear gradient of D=200 1/s from 100 to 3000 mPas, preferably from 200 to 2000 mPas and particularly preferably from 300 to 1500 mPas, the final viscosity being adjusted in particular by adding urea, lignin sulfonate and/or sugar during or at the end of the reactive extrusion takes place.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Schritte b. bis c. des Verfahrens kontinuierlich ablaufen, insbesondere wobei der in Schritt b. verwendete Extruder mit der in Schritt c. verwendeten Leimapplikationseinrichtung verbunden ist. 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least steps b. to c. of the process run continuously, in particular wherein the in step b. extruder used with the in step c. used glue application device is connected.
10. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend i. einen Extruder, ii. eine an den Extruder angeschlossene Leimapplikationseinrichtung, iii. eine Einrichtung zum Verpressen von lignocellulosehaltigem Material zu einem Holzwerkstoff. 10. Device for carrying out a method according to any one of claims 1 to 9, comprising i. an extruder, ii. a glue application device connected to the extruder, iii. a device for pressing lignocellulosic material to form a wood material.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leimapplikationseinrichtung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einer oder mehrerer Sprühdüsen, insbesondere Flüssigkeits-Druckdüsen, Flüssigkeit-Luft-Zerstäuberdüsen, oder Flüssigkeits- Dampfzerstäuberdüsen, einer Blow-Line-Beleimungseinrichtung, einer Fallschacht-Beleimungseinrichtung, und/oder einem mechanischen Beleimungsmischer, insbesondere einer Trommelbeleimungsanlage, die ggf. einen oder mehrere Atomizer aufweist. 11. The method according to any one of claims 1 to 9 or the device according to claim 10, characterized in that the glue application device is selected from the group consisting of one or more spray nozzles, in particular liquid pressure nozzles, liquid air atomizer nozzles, or liquid steam atomizer nozzles, a blow-line gluing device, a drop chute gluing device, and/or a mechanical gluing mixer, in particular a drum gluing system, which may have one or more atomizers.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder 11 oder Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Extruder ein Doppelschneckenextruder, insbesondere ein dichtkämmender, gleichlaufender Doppelschneckenextruder ist. 12. The method according to any one of claims 1 to 9 or 11 or the device according to claim 10, characterized in that the extruder is a twin-screw extruder, in particular a closely intermeshing, co-rotating twin-screw extruder.
13. Holzwerkstoff hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 oder 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Holzwerkstoff eine Formaldehydemission aufweist, die kleiner ist als 0,1 ppm, bevorzugt kleiner als 0,05 ppm und insbesondere bevorzugt kleiner als 0,04 ppm gemessen nach DIN EN 717-1. 13. Wood-based material produced by a method according to any one of claims 1 to 9 or 11 to 12, characterized in that the wood-based material has a formaldehyde emission that is less than 0.1 ppm, preferably less than 0.05 ppm and particularly preferably less than 0.04 ppm measured according to DIN EN 717-1.
14. Verwendung einer reaktiven Extrusion einer Mischung umfassend ein Harnstoff- Formaldehyd-Kondensat zur Herstellung von Holzwerkstoffen, insbesondere formaldehydemissionsarmer Holzwerkstoffe. 14. Use of a reactive extrusion of a mixture comprising a urea-formaldehyde condensate for the production of wood-based materials, in particular low-formaldehyde-emission wood-based materials.
15. Verwendung von Ligninsulfonat und/oder Zucker als Phasenvermittler und/oder Viskositätsregler in der reaktiven Extrusion einer Mischung umfassend ein Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat in der Leimherstellung für die Holzwerkstoffproduktion. 15. Use of lignin sulfonate and/or sugar as phase mediator and/or viscosity regulator in the reactive extrusion of a mixture comprising a urea-formaldehyde condensate in the production of glue for the production of wood-based materials.
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