WO2012062615A2 - Binder for wood materials - Google Patents

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WO2012062615A2
WO2012062615A2 PCT/EP2011/069110 EP2011069110W WO2012062615A2 WO 2012062615 A2 WO2012062615 A2 WO 2012062615A2 EP 2011069110 W EP2011069110 W EP 2011069110W WO 2012062615 A2 WO2012062615 A2 WO 2012062615A2
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WO
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binder
wood
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amide
dmdheu
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PCT/EP2011/069110
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Burkhard Standke
Tim VÖGTLIN
Karolin Bergh
Andrea Edinger
Christian Wassmer
Irene Lippert
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Evonik Degussa Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a binder for wood-based materials, a process for the production of wood-based materials using the binder, and wood-based materials which cross-linked by treatment at elevated temperature
  • Binder included.
  • the binder according to the invention is characterized in that it contains in its composition as a constituent a hydroxyl group-containing and / or amide group-containing natural product, for.
  • protein contains, for example, a protein of plant origin, in particular wheat protein, in aqueous solution or suspension and in combination with a crosslinking agent and with a catalytic ingredient.
  • the binder of the invention comprises an amino-functional silane, and in another embodiment, the binder consists of a hydroxyl group-containing and / or amide group-containing natural product, the crosslinking agent and a catalyst as reactive or crosslinkable components so that it does not contain silane ,
  • the composition is halogen-free, in particular
  • Solvents in particular free of volatile organic solvents, eg. for example, alcohol free to release VOC during pressing and
  • WO 2007/023008 describes a binder for wood particles containing at least one aminoalkylsilane, and an organic resin, in particular a formaldehyde resin or phenylmethane diisocyanate resin (PMDI resin) and / or a protein, lignin, tannin or tomato pulp.
  • an organic resin in particular a formaldehyde resin or phenylmethane diisocyanate resin (PMDI resin) and / or a protein, lignin, tannin or tomato pulp.
  • the object of the invention is to provide an alternative binder which releases substantially no organic solvents (VOCs) on crosslinking at elevated temperatures, imparts high strength to a wood-based material and is especially stable against moisture, and preferably low or no content Silane has.
  • VOCs organic solvents
  • Mg 2+ optionally and preferably Mg 2+ , in particular based on the natural substance to 0.5 to 3 wt .-%, preferably 0.8 to 1, 5 wt .-%, in particular as chloride-free salt, and optionally aminoalkylsilane, based on the natural product to 0 to 20 wt .-%, preferably 5 to 10 wt .-%, in a liquid composition, preferably in an aqueous composition, more preferably contains substantially no organic solvent.
  • compositions of the invention contain magnesium ions.
  • a content of magnesium ions advantageously brings about a water resistance of the crosslinked binder composition if its further reactive constituents consist of hydroxyl-containing and / or amide-containing natural substance, which is preferably protein, and DMDHEU (1, 3-dimethylol-4,5-).
  • mDMDHEU means modified DMDHEU according to 1, 3-dimethoxymethyl-4,5-dimethoxy-2-imidazolidinone, 1, 3-dimethoxymethyl-4-methoxy-5-hydroxy-2-imidazolidinone, 1-methoxymethyl 3-hydroxymethyl-4,5-dimethoxy-2-imidazolidinone, 1, 3-dihydroxymethyl-4,5-dimethoxy-2-imidazolidinone, 1-methoxymethyl-3-hydroxymethyl-4-methoxy-5-hydroxy-2-imidazolidinone .
  • Natural product which is preferably protein, aminoalkylsilane, DMDHEU and / or mDMDHEU and magnesium ions as reactive constituents.
  • a preferred aminoalkylsilane has the formula R 1 R 2 N (CHR) a Si (R) r (OR) 3 -r, where R, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 independently of one another are a linear or branched d- to C20 alkyl group or aryl group, in particular a C 1 to C 8 alkyl group, methyl or ethyl, or is hydrogen, and wherein a is an integer from 1 to 10, preferably 3 and r is 0, 1 or 2. Particularly preferred are aqueous 3-Aminopropylsilanhydrolysate.
  • aqueous aminosilancocondensates as described in EP0716127 (Examples 1-8), EP0716128 (Examples 1-4), EP0953591 (Example 1), EP1031593 (Examples 1-5), EP0675128 (Examples 1 and 2) or aminosilane cocondensates, as described in EP0997469 (Examples 1 and 2) can be used.
  • the protein of the composition of the invention is preferably
  • Wheat protein containing, for example, an aqueous solution or suspension having a dry matter content of protein of from 20 to 60% by weight, preferably> 25 to
  • the binder composition according to the invention has the advantage that wood particles bound thereto can be permanently bound with a small amount of binder, in particular with a water resistance of the crosslinked
  • Binders are bound. In this case, the binder in the one
  • Embodiment has the advantage that it has no content of silanes, and so a solvent-free, especially formaldehyde-free binder is provided without the use of expensive silanes, while in the other embodiment, the binder according to the invention gives the advantages of the aminoalkylsilanes, especially in bonded, the wood-based material thus produced Wood particles impart a high water resistance of the composite, wherein a relatively small proportion of silanes in the binder of this embodiment is included.
  • the embodiments of the binder according to the invention have the advantage of giving a wood material a durable bond, which is particularly waterproof, and consist of inexpensive components, in particular no or a relatively small proportion of Aminoalkylsilan,
  • Aminoalkylsilancocondensates or their aqueous hydrolysates exhibit.
  • the binder according to the invention can be solvent-free
  • composition in particular an aqueous composition.
  • the binder in the embodiments without and with aminoalkylsilane has the advantage of being storage-stable in an aqueous composition.
  • the binder according to the invention in the usual industry in the corresponding ratios of 3% to 30%, based on the cellulose or lignocellulose material, such as wood chips or wood fibers, z. B. for pressboard, medium density or high density fiberboard (MDF, HDF) or so-called
  • Coated chipboard (OSB, oriented Strand board) are used, resulting in the silane-containing embodiment, a relatively low use of silane.
  • the binders are suitable for the production of wood-based materials
  • wood fiber boards, chipboards including OSB in the wood fibers and / or shavings are glued with binder, arranged to a fiber mat or scattered and thermally pressed. It can with a
  • roller presses or set working plate presses are treated, the dies can have temperatures of at least 200 ° C.
  • the binder according to the invention is suitable for curing at the temperatures which are maximally achieved in practice depending on the pressing time within the plate, z. B. for curing or crosslinking at least 140 to 150 ° C.
  • Table 1 shows the compositions of Comparative Examples and Table 2 shows the compositions of examples according to the invention.
  • the binder is in the examples aufgerakelt on a glass plate to a layer thickness of 24 pm, allowed to dry first at room temperature and then for 10 min at 150 ° C. treated in an oven to achieve crosslinking of the composition.
  • each coated glass plate was conditioned for about one week in a climatic cabinet at 25% relative humidity and 20 ° C.
  • the degree of dryness according to DIN 53150 again as a degree of dryness determined after storage. Thereafter, it was conditioned again, namely at 20 ° C and 95% relative humidity and then the degree of dryness again according to said DIN determined to determine the water resistance.
  • wt .-%, z. B. for DMDHEU, Mg 2+ and aminoalkylsilane are given as dry matter, optionally in addition as a mass of the aqueous solution used, and refer to the solids content of the composition of protein.
  • the protein suspension contained wheat protein with a solids content of 51%, available as a dark brown aqueous suspension.
  • the aqueous aminoalkylsilane solution used was Dynasylan® Hydrosil 1 151 (available from Evonik) with a solids content of approx. 20% used.
  • compositions containing Mg 2+ and aminoalkylsilane were first dissolved in MgC in the aqueous aminoalkylsilane solution and added as a mixture.
  • Mg 2+ MgC was added.
  • Mg 2+ has the form of a chloride-free magnesium salt, e.g. From the group containing magnesium sulfate, phosphate or an organic magnesium salt, e.g. B. magnesium citrate.
  • DMDHEU was added as a 75% solids aqueous solution.
  • the coating formed from the binder is considered cured.
  • Lower levels of dryness indicate stickiness of the layer and indicate insufficient crosslinking.
  • a decrease in the degree of drying during conditioning indicates the swelling of the layer by absorption of
  • Humidity and is regarded as an indication of insufficient water resistance of the crosslinked composition.
  • a sufficiently high degree of crosslinking of water resistance is assumed when the first degree of dryness, the
  • the 1. Drying level was after application of the composition to a
  • Drying cabinet according to DIN 53 150 determined, in which a higher number denotes a better degree of dryness.
  • the degree of drying after storage was after storage for 4 days at 20 ° C in an atmosphere with 25% rel. Humidity determined according to DIN 53 150. To determine the water resistance, the coated glass plates were in addition to storage for 4 days at 20 ° C in an atmosphere with 25% rel. Moisture for 24h at 25 ° C in 95% rel. Humidity stored.

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Abstract

The invention relates to a binder for wood materials, to a method for producing wood materials using the binder, and to wood materials containing the binder that is crosslinked by means of a treatment at an increased temperature.

Description

Bindemittel für Holzwerkstoffe  Binder for wood-based materials
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bindemittel für Holzwerkstoffe, ein Verfahren zur Herstellung von Holzwerkstoffen unter Verwendung des Bindemittels, sowie Holzwerkstoffe, die das durch Behandlung bei erhöhter Temperatur vernetzte The present invention relates to a binder for wood-based materials, a process for the production of wood-based materials using the binder, and wood-based materials which cross-linked by treatment at elevated temperature
Bindemittel enthalten. Binder included.
Das erfindungsgemäße Bindemittels zeichnet sich dadurch aus, dass es in seiner Zusammensetzung als einen Bestandteil einen Hydroxylgruppen-haltigen und/oder Amidgruppen-haltigen Naturstoff, z. B. Protein enthält, beispielsweise ein Protein pflanzlichen Ursprungs, insbesondere Weizenprotein, in wässriger Lösung oder Suspension und in Kombination mit einem Vernetzungsmittel und mit einem katalytischen Bestandteil. In einer Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Bindemittel ein aminofunktionelles Silan auf, und in einer anderen Ausführungsform besteht das Bindemittel aus einem Hydroxylgruppen-haltigen und/oder Amidgruppen- haltigen Naturstoff, dem Vernetzungsmittel und einem Katalysator als reaktiven bzw. vernetzbaren Bestandteilen, sodass es kein Silan enthält. The binder according to the invention is characterized in that it contains in its composition as a constituent a hydroxyl group-containing and / or amide group-containing natural product, for. As protein contains, for example, a protein of plant origin, in particular wheat protein, in aqueous solution or suspension and in combination with a crosslinking agent and with a catalytic ingredient. In one embodiment, the binder of the invention comprises an amino-functional silane, and in another embodiment, the binder consists of a hydroxyl group-containing and / or amide group-containing natural product, the crosslinking agent and a catalyst as reactive or crosslinkable components so that it does not contain silane ,
Besonders bevorzugt ist die Zusammensetzung halogenfrei, insbesondere Particularly preferably, the composition is halogen-free, in particular
chloridfrei, und ist eine wässrige Zusammensetzung, die frei von organischen chloride-free, and is an aqueous composition that is free of organic
Lösungsmitteln ist, insbesondere frei von flüchtigen organischen Lösungsmitteln, z. B. alkoholfrei, um die Freisetzung von VOC während des Pressens und Solvents, in particular free of volatile organic solvents, eg. For example, alcohol free to release VOC during pressing and
Vernetzens bei erhöhter Temperatur zu vermeiden. Crosslinking at elevated temperature to avoid.
Stand der Technik State of the art
Die WO 2007/023008 beschreibt ein Bindemittel für Holzpartikel, das wenigstens ein Aminoalkylsilan enthält, sowie ein organisches Harz, insbesondere ein Formaldehyd- Harz oder Phenylmethandiisocyanat-Harz (PMDI-Harz) und/oder ein Protein, Lignin, Tannin oder Tomatenpülpe. WO 2007/023008 describes a binder for wood particles containing at least one aminoalkylsilane, and an organic resin, in particular a formaldehyde resin or phenylmethane diisocyanate resin (PMDI resin) and / or a protein, lignin, tannin or tomato pulp.
Militz und Hill beschreiben im Tagungsband zur zweiten europäischen Konferenz zur Holzmodifikation„Wood Modification: Processes, Properties and Commercialisation" (Oktober 2005) die Behandlung von Furnierholz mit DMDHEU oder mit methyliertem DMDHEU mit 5 % Magnesiumchlorid, die bei 140 °C auf dem Holz ausgehärtet wurde. Bei der Herstellung von Schichtholz wurde ein heißschmelzendes Phenol- Formaldehyd-Harz als Kleber eingesetzt. Militz and Hill describe in the proceedings of the second European conference on wood modification "Wood Modification: Processes, Properties and Commercialization" (October 2005) the treatment of plywood with DMDHEU or with methylated DMDHEU with 5% magnesium chloride, which was cured at 140 ° C on the wood. In the manufacture of plywood, a hot-melt phenol-formaldehyde resin was used as the adhesive.
Aufgabe der Erfindung Object of the invention
Der Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein alternatives Bindemittel bereitzustellen, das bei der Vernetzung bei erhöhten Temperaturen im Wesentlichen keine organischen Lösungsmittel (VOC) freisetzt, einem Holzwerkstoff eine hohe Festigkeit verleiht und insbesondere gegen Feuchtigkeit stabil ist, sowie vorzugsweise keinen oder einen geringen Gehalt an Silan aufweist. The object of the invention is to provide an alternative binder which releases substantially no organic solvents (VOCs) on crosslinking at elevated temperatures, imparts high strength to a wood-based material and is especially stable against moisture, and preferably low or no content Silane has.
Allgemeine Beschreibung der Erfindung General description of the invention
Die Erfindung löst die Aufgabe mit den Merkmalen der Ansprüche, insbesondere mit einem Bindemittel das aufweist oder besteht aus The invention solves the problem with the features of the claims, in particular with a binder which comprises or consists of
einem Hydroxylgruppen-haltigen und/oder Amidgruppen-haltigen Naturstoff, insbesondere Protein, a hydroxyl-containing and / or amide-containing natural product, in particular protein,
bezogen auf den Naturstoff 10 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 40 Gew.-% DMDHEU und/oder mDMDHEU, based on the natural product 10 to 50 wt .-%, preferably 30 to 40 wt .-% DMDHEU and / or mDMDHEU,
optional und bevorzugt Mg2+, insbesondere bezogen auf den Naturstoff zu 0,5 bis 3 Gew.-%, bevorzugt 0,8 bis 1 ,5 Gew.-%, insbesondere als chloridfreies Salz, sowie optional Aminoalkylsilan, bezogen auf den Naturstoff zu 0 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 10 Gew.-%, in einer flüssigen Zusammensetzung, vorzugsweise in einer wässrigen Zusammensetzung, die besonders bevorzugt im Wesentlichen kein organisches Lösungsmittel enthält. optionally and preferably Mg 2+ , in particular based on the natural substance to 0.5 to 3 wt .-%, preferably 0.8 to 1, 5 wt .-%, in particular as chloride-free salt, and optionally aminoalkylsilane, based on the natural product to 0 to 20 wt .-%, preferably 5 to 10 wt .-%, in a liquid composition, preferably in an aqueous composition, more preferably contains substantially no organic solvent.
Generell enthalten erfindungsgemäße Zusammensetzungen Magnesiumionen. Denn ein Gehalt an Magnesium ionen bewirkt vorteilhaft eine Wasserbeständigkeit der vernetzten Bindemittelzusammensetzung, wenn deren weitere reaktive Bestandteile aus Hydroxylgruppen-haltigem und/oder Am idgruppen-haltigem Naturstoff, der vorzugsweise Protein ist, und DMDHEU (1 ,3-Dimethylol-4,5-dihydroxyethylen- harnstoff) und/oder mDMDHEU (d.h. mDMDHEU bedeutet modifiziertes DMDHEU gemäß 1 ,3-Dimethoxmethyl-4,5-dimethoxy-2-imidazolidinon, 1 ,3-Dimethoxmethyl-4- methoxy-5-hydroxy-2-imidazolidinon, 1 -Methoxymethyl-3-hydroxymethyl-4,5- dimethoxy-2-imidazolidinon, 1 ,3-Dihydroxymethyl-4,5-dimethoxy-2-imidazolidinon, 1 -Methoxymethyl-3-hydroxymethyl -4-methoxy-5-hydroxy-2-imidazolidinon, Generally, compositions of the invention contain magnesium ions. For a content of magnesium ions advantageously brings about a water resistance of the crosslinked binder composition if its further reactive constituents consist of hydroxyl-containing and / or amide-containing natural substance, which is preferably protein, and DMDHEU (1, 3-dimethylol-4,5-). dihydroxyethylen- urea) and / or mDMDHEU (ie mDMDHEU means modified DMDHEU according to 1, 3-dimethoxymethyl-4,5-dimethoxy-2-imidazolidinone, 1, 3-dimethoxymethyl-4-methoxy-5-hydroxy-2-imidazolidinone, 1-methoxymethyl 3-hydroxymethyl-4,5-dimethoxy-2-imidazolidinone, 1, 3-dihydroxymethyl-4,5-dimethoxy-2-imidazolidinone, 1-methoxymethyl-3-hydroxymethyl-4-methoxy-5-hydroxy-2-imidazolidinone .
1 -Hydroxymethyl-3-methoxymethyl -4-methoxy-5-hydroxy-2-imidazolidinon, 1-hydroxymethyl-3-methoxymethyl-4-methoxy-5-hydroxy-2-imidazolidinone,
1 ,3-Dimethoxymethyl-4,5-dihydroxy-2-imidazolidinon, 1 -Hydroxymethyl-3- methoxymethyl -4,5-dihydroxy-2-imidazolidinon bzw. 1 ,3-Dihydroxymethyl-4- methoxy-5-hydroxy-2-imidazolidinon) bestehen. Weiterhin hat sich gezeigt, dass ein Gehalt an Magnesium ionen auch einer vernetzten Bindemittelzusammensetzung eine verbesserte Wasserfestigkeit verleiht, wenn diese Aminoalkylsilan enthält, insbesondere aus Hydroxylgruppen-haltigen und/oder Amidgruppen-haltigen 1, 3-Dimethoxymethyl-4,5-dihydroxy-2-imidazolidinone, 1-hydroxymethyl-3-methoxymethyl-4,5-dihydroxy-2-imidazolidinone or 1,3-dihydroxymethyl-4-methoxy-5-hydroxy-2 -imidazolidinone) exist. Furthermore, it has been shown that a content of magnesium ions also imparts improved water resistance to a crosslinked binder composition when it contains aminoalkylsilane, in particular from hydroxyl group-containing and / or amide group-containing
Naturstoff, der vorzugsweise Protein ist, Aminoalkylsilan, DMDHEU und/oder mDMDHEU und Magnesiumionen als reaktiven Bestandteilen besteht. Natural product which is preferably protein, aminoalkylsilane, DMDHEU and / or mDMDHEU and magnesium ions as reactive constituents.
Ein bevorzugtes Aminoalkylsilan hat die Formel R1R2N(CHR )aSi(R)r(OR)3-r, wobei R, R1, R2, R3 und R4 unabhängig voneinander eine lineare oder verzweigte d- bis C20- Alkylgruppe oder Arylgruppe ist, insbesondere eine d- bis Cs-Alkylgruppe, Methyl oder Ethyl, oder Wasserstoff ist, und wobei a eine ganze Zahl von 1 bis 10, vorzugsweise 3 ist und r gleich 0, 1 oder 2 ist. Besonders bevorzugt sind wässrige 3- Aminopropylsilanhydrolysate. Es können auch wässrige Aminosilancokondensate, wie sie in EP0716127 (Beispiele 1 - 8), EP0716128 (Beispiele 1 - 4), EP0953591 (Beispiel 1 ), EP1031593 (Beispiele 1 - 5), EP0675128 (Beispielel u. 2) oder auch Aminosilancokondensate, wie sie in EP0997469 (Beispiele 1 u. 2) beschrieben sind, eingesetzt werden. A preferred aminoalkylsilane has the formula R 1 R 2 N (CHR) a Si (R) r (OR) 3 -r, where R, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 independently of one another are a linear or branched d- to C20 alkyl group or aryl group, in particular a C 1 to C 8 alkyl group, methyl or ethyl, or is hydrogen, and wherein a is an integer from 1 to 10, preferably 3 and r is 0, 1 or 2. Particularly preferred are aqueous 3-Aminopropylsilanhydrolysate. It is also possible to use aqueous aminosilancocondensates, as described in EP0716127 (Examples 1-8), EP0716128 (Examples 1-4), EP0953591 (Example 1), EP1031593 (Examples 1-5), EP0675128 (Examples 1 and 2) or aminosilane cocondensates, as described in EP0997469 (Examples 1 and 2) can be used.
Das Protein der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ist vorzugsweise The protein of the composition of the invention is preferably
Weizenprotein, das beispielsweise eine wässrige Lösung oder Suspension mit einem Trockensubstanzgehalt an Protein von 20 bis 60 Gew.-%, bevorzugt > 25 bis Wheat protein containing, for example, an aqueous solution or suspension having a dry matter content of protein of from 20 to 60% by weight, preferably> 25 to
55 Gew.-%, besonders bevorzugt 30 bis 50 Gew.-%, sowie alle dazwischen liegenden Zahlenwerte, u. a. 31 , 33, 35, 37, 39, 41 , 43, 45, 47, 49, - um nur einige zu nennen. Die erfindungsgemäße Bindemittelzusammensetzung hat den Vorteil, dass damit gebundene Holzpartikel dauerhaft mit einer geringen Menge Bindemittel gebunden werden können, insbesondere mit einer Wasserbeständigkeit des vernetzten 55 wt .-%, particularly preferably 30 to 50 wt .-%, and all intervening numerical values, including 31, 33, 35, 37, 39, 41, 43, 45, 47, 49, - to name just a few. The binder composition according to the invention has the advantage that wood particles bound thereto can be permanently bound with a small amount of binder, in particular with a water resistance of the crosslinked
Bindemittels gebunden werden. Dabei weist das Bindemittel in der einen Binders are bound. In this case, the binder in the one
Ausführungsform den Vorteil auf, dass diese keinen Gehalt an Silanen aufweist, und so ein lösungsmittelfreies, insbesondere formaldehydfreies Bindemittel ohne den Einsatz teurer Silane bereitgestellt wird, während in der anderen Ausführungsform das erfindungsgemäße Bindemittel dem damit hergestellten Holzwerkstoff die Vorteile der Aminoalkylsilane vermittelt, insbesondere in gebundenen Holzpartikeln eine hohe Wasserbeständigkeit des Verbunds verleiht, wobei ein verhältnismäßig geringer Anteil an Silanen in dem Bindemittel dieser Ausführungsform enthalten ist. Embodiment has the advantage that it has no content of silanes, and so a solvent-free, especially formaldehyde-free binder is provided without the use of expensive silanes, while in the other embodiment, the binder according to the invention gives the advantages of the aminoalkylsilanes, especially in bonded, the wood-based material thus produced Wood particles impart a high water resistance of the composite, wherein a relatively small proportion of silanes in the binder of this embodiment is included.
Daher haben die Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Bindemittels den Vorteil, eine einem Holzwerkstoff eine dauerhafte Bindung zu verleihen, die insbesondere wasserfest ist, und aus kostengünstigen Bestandteilen zu bestehen, insbesondere keinen oder einen relativ geringen Anteil an Aminoalkylsilan, Therefore, the embodiments of the binder according to the invention have the advantage of giving a wood material a durable bond, which is particularly waterproof, and consist of inexpensive components, in particular no or a relatively small proportion of Aminoalkylsilan,
Aminoalkylsilancokondensaten oder deren wässrigen Hydrolysaten aufzuweisen. Aminoalkylsilancocondensates or their aqueous hydrolysates exhibit.
Generell kann das erfindungsgemäße Bindemittel eine lösungsmittelfreie In general, the binder according to the invention can be solvent-free
Zusammensetzung, insbesondere eine wässrige Zusammensetzung sein. Dabei hat das Bindemittel in den Ausführungsformen ohne und mit Aminoalkylsilan den Vorteil, in wässriger Zusammensetzung lagerstabil zu sein. Composition, in particular an aqueous composition. The binder in the embodiments without and with aminoalkylsilane has the advantage of being storage-stable in an aqueous composition.
Generell kann das erfindungsgemäße Bindemittel in den in der entsprechenden Industrie üblichen Verhältnissen von 3 % bis 30 %, bezogen auf das Cellulose oder Lignocellulose Material, wie Holzspäne oder Holzfasern, z. B. für Pressspanplatten, mitteldichte oder hochdichte Faserplatten (MDF, HDF) oder sogenannte In general, the binder according to the invention in the usual industry in the corresponding ratios of 3% to 30%, based on the cellulose or lignocellulose material, such as wood chips or wood fibers, z. B. for pressboard, medium density or high density fiberboard (MDF, HDF) or so-called
Grobspanplatten (OSB, oriented Strand board) eingesetzt werden, wodurch sich in der silanhaltigen Ausführungsform ein verhältnismäßig geringer Einsatz von Silan ergibt. Coated chipboard (OSB, oriented Strand board) are used, resulting in the silane-containing embodiment, a relatively low use of silane.
Generell eignen sich die Bindemittel zur Herstellung von Holzwerkstoffen, In general, the binders are suitable for the production of wood-based materials,
insbesondere Holzfaserplatten, Spanplatten einschließlich OSB, bei der Holzfasern und/oder Späne mit Bindemittel beleimt werden, zu einer Fasermatte angeordnet bzw. gestreut und thermisch verpresst werden. Dabei können die mit einem in particular wood fiber boards, chipboards including OSB, in the wood fibers and / or shavings are glued with binder, arranged to a fiber mat or scattered and thermally pressed. It can with a
Bindemittel beleimten Holzfasern oder -späne mit kontinuierlich arbeitenden Binders glued wood fibers or chips with continuously working
Walzenpressen oder satzweise arbeitenden Plattenpressen behandelt werden, wobei die Presswerkzeuge Temperaturen von zumindest 200 °C aufweisen können. Das erfindungsgemäße Bindemittel ist zur Aushärtung bei den Temperaturen geeignet, die in der Praxis abhängig von der Pressdauer innerhalb der Platte maximal erreicht werden, z. B. zur Aushärtung bzw. Vernetzung bei zumindest 140 bis 150 °C. Roller presses or set working plate presses are treated, the dies can have temperatures of at least 200 ° C. The binder according to the invention is suitable for curing at the temperatures which are maximally achieved in practice depending on the pressing time within the plate, z. B. for curing or crosslinking at least 140 to 150 ° C.
Bei der Herstellung von Holzspanplatten aus Holzspänen, die mit den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen, insbesondere gemäß den Beispielen beleimt waren, durch kontinuierliches Pressen mittels Walzen bei einer Verweilzeit, die zum In the production of wood chips from wood shavings, which were glued with the compositions according to the invention, in particular according to the examples, by continuous pressing by means of rolling at a residence time corresponding to the
Erreichen von 150 °C im Innern der Platte ausreichend waren, hat sich gezeigt, dass die erfindungsgemäßen Bindemittelzusammensetzungen den Spanplatten hohe Festigkeit, eine gute Dauerhaltbarkeit und Wasserfestigkeit gaben. Reaching 150 ° C inside the board was sufficient, it has been found that the binder compositions according to the invention gave the chipboard high strength, good durability and water resistance.
Genaue Beschreibung der Erfindung Detailed description of the invention
Die Erfindung wird nun genauer anhand von Beispielen beschrieben. Tabelle 1 zeigt die Zusammensetzungen von Vergleichsbeispielen und Tabelle 2 die Zusammensetzungen erfindungsgemäßer Beispiele. The invention will now be described in more detail by way of examples. Table 1 shows the compositions of Comparative Examples and Table 2 shows the compositions of examples according to the invention.
In Entsprechung zu der Eigenschaft des Bindemittels, bei den minimal beim Pressen von Holzwerkstoffen erreichten Temperaturen auszuhärten, wird das Bindemittel in den Beispielen auf eine Glasplatte zu einer Schichtdicke von 24 pm aufgerakelt, zunächst bei Raumtemperatur trocknen gelassen und anschließend während 10 min bei 150 °C in einem Ofen behandelt, um die Vernetzung der Zusammensetzung zu erreichen. Corresponding to the property of the binder to cure at the minimum achieved during the pressing of wood materials temperatures, the binder is in the examples aufgerakelt on a glass plate to a layer thickness of 24 pm, allowed to dry first at room temperature and then for 10 min at 150 ° C. treated in an oven to achieve crosslinking of the composition.
Unmittelbar nach der Abkühlung auf Raumtemperatur wurde der Trockengrad nach DIN 53150 bestimmt. Anschließend wurde jede beschichtete Glasplatte ca. eine Woche in einem Klimaschrank bei 25 % relativer Luftfeuchte und 20 °C konditioniert. Anschließend wurde der Trockengrad gemäß DIN 53150 erneut als Trockengrad nach Lagerung bestimmt. Danach wurde erneut konditioniert, nämlich bei 20 °C und 95 % relativer Luftfeuchtigkeit und anschließend der Trockengrad erneut gemäß der genannten DIN bestimmt, um die Wasserfestigkeit zu bestimmen. Immediately after cooling to room temperature, the degree of dryness was determined according to DIN 53150. Subsequently, each coated glass plate was conditioned for about one week in a climatic cabinet at 25% relative humidity and 20 ° C. Subsequently, the degree of dryness according to DIN 53150 again as a degree of dryness determined after storage. Thereafter, it was conditioned again, namely at 20 ° C and 95% relative humidity and then the degree of dryness again according to said DIN determined to determine the water resistance.
Tabelle 1 : Vergleichsbeispiele Bindemittelzusammensetzungen Table 1: Comparative Examples Binder compositions
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Tabelle 2: Erfindungsgemäße Bindemittelzusammensetzungen Table 2: Binder compositions of the invention
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Die relativen Angaben in Gew.-%, z. B. für DMDHEU, Mg2+ und Aminoalkylsilan, sind als Trockensubstanz angegeben, ggf. zusätzlich als Masse der eingesetzten wässrigen Lösung, und beziehen sich auf den Feststoffgehalt der Zusammensetzung an Protein. The relative amounts in wt .-%, z. B. for DMDHEU, Mg 2+ and aminoalkylsilane, are given as dry matter, optionally in addition as a mass of the aqueous solution used, and refer to the solids content of the composition of protein.
Die Proteinsuspension enthielt Weizenprotein mit einem Feststoffgehalt 51 %, erhältlich als dunkelbraune wässrige Suspension. Als wässrige Aminoalkylsilanlösung wurde Dynasylan® Hydrosil 1 151 (erhältlich von Evonik) mit einem Feststoffgehalt von rd. 20 % verwendet. Für die The protein suspension contained wheat protein with a solids content of 51%, available as a dark brown aqueous suspension. The aqueous aminoalkylsilane solution used was Dynasylan® Hydrosil 1 151 (available from Evonik) with a solids content of approx. 20% used. For the
Zusammensetzungen, die Mg2+ und Aminoalkylsilan enthalten, wurde zunächst MgC in der wässrigen Aminoalkylsilanlösung gelöst und als Mischung zugegeben. Compositions containing Mg 2+ and aminoalkylsilane were first dissolved in MgC in the aqueous aminoalkylsilane solution and added as a mixture.
Als Mg2+ wurde MgC zugegeben. Alternativ hat Mg2+ die Form eines chloridfreien Magnesiumsalzes, z. B. aus der Gruppe, die Magnesiumsulfat, -phosphat oder ein organisches Magnesiumsalz enthält, z. B. Magnesiumeitrat. As Mg 2+ , MgC was added. Alternatively, Mg 2+ has the form of a chloride-free magnesium salt, e.g. From the group containing magnesium sulfate, phosphate or an organic magnesium salt, e.g. B. magnesium citrate.
DMDHEU wurde als wässrige Lösung mit 75 % Feststoffgehalt zugegeben. DMDHEU was added as a 75% solids aqueous solution.
Bei einem Trockengrad von 7 gilt die aus dem Bindemittel gebildete Beschichtung als ausgehärtet. Geringere Trockengrade zeigen Klebrigkeit der Schicht an und deuten auf eine nicht ausreichende Vernetzung hin. Ein Absinken des Trockengrades bei Konditionierung deutet auf das Aufquellen der Schicht durch Aufnahme von At a dry level of 7, the coating formed from the binder is considered cured. Lower levels of dryness indicate stickiness of the layer and indicate insufficient crosslinking. A decrease in the degree of drying during conditioning indicates the swelling of the layer by absorption of
Luftfeuchtigkeit hin und wird als Indiz für eine nicht ausreichende Wasserfestigkeit der vernetzten Zusammensetzung angesehen. Eine ausreichend hohe Vernetzung von Wasserfestigkeit wird angenommen, wenn der erste Trockengrad, der Humidity and is regarded as an indication of insufficient water resistance of the crosslinked composition. A sufficiently high degree of crosslinking of water resistance is assumed when the first degree of dryness, the
unmittelbar nach der Vernetzung gemessen wird, als auch der Trockengrad nach der Lagerung bei 25 % relativer Luftfeuchtigkeit und der Trockengrad nach measured immediately after crosslinking, as well as the degree of drying after storage at 25% relative humidity and the degree of dryness after
anschließender Lagerung bei 95 % relativer Luftfeuchtigkeit, der als Grad für die Wasserfestigkeit angesehen wird, einen Wert von 7 erreicht. subsequent storage at 95% relative humidity, which is considered to be a level of water resistance, reached a value of 7.
Der 1 . Trockengrad wurde nach Auftragen der Zusammensetzung auf eine The 1. Drying level was after application of the composition to a
Glasplatte (Floatglas) mittels 24pm Rakel und Erwärmen auf 150 °C im Glass plate (float glass) using 24pm squeegee and heating to 150 ° C in
Trockenschrank gemäß DIN 53 150 bestimmt, bei der eine höhere Zahl einen besseren Trockengrad bezeichnet. Drying cabinet according to DIN 53 150 determined, in which a higher number denotes a better degree of dryness.
Der Trockengrad nach Lagerung wurde nach Lagerung für 4 Tage bei 20 °C in einer Atmosphäre mit 25 % rel. Luftfeuchtigkeit gemäß DIN 53 150 bestimmt. Zur Bestimmung der Wasserfestigkeit wurden die beschichteten Glasplatten zusätzlich zur Lagerung für 4 Tage bei 20 °C in einer Atmosphäre mit 25 % rel. Feuchtigkeit über 24h bei 25 °C in 95 % rel. Luftfeuchtigkeit gelagert. The degree of drying after storage was after storage for 4 days at 20 ° C in an atmosphere with 25% rel. Humidity determined according to DIN 53 150. To determine the water resistance, the coated glass plates were in addition to storage for 4 days at 20 ° C in an atmosphere with 25% rel. Moisture for 24h at 25 ° C in 95% rel. Humidity stored.

Claims

Patentansprüche: claims:
1 . Bindemittel für Holzwerkstoff mit einem Gehalt an zumindest einem 1 . Binder for wood-based material containing at least one
Hydroxylgruppen-haltigen und/oder Amidgruppen-haltigen Naturstoff, dadurch gekennzeichnet,  Hydroxyl-containing and / or amide-containing natural product, characterized
dass das Bindemittel eine wässrige Zusammensetzung ist, die bezogen auf den Naturstoff einen Gehalt an 10 bis 50 Gew.-%, DMDHEU und/oder mDMDHEU und Magnesium ionen aufweist.  the binder is an aqueous composition which, based on the natural product, has a content of 10 to 50% by weight, DMDHEU and / or mDMDHEU and magnesium ions.
2. Bindemittel nach Anspruch 1 , 2. A binder according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass dessen vernetzbare Bestandteile aus Hydroxylgruppen-haltigem und/oder Amidgruppen-haltigem Naturstoff, DMDHEU und Magnesiumionen bestehen.  that its crosslinkable constituents consist of hydroxyl-containing and / or amide-containing natural product, DMDHEU and magnesium ions.
3. Bindemittel nach Anspruch 1 , 3. A binder according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass es, bezogen auf den Naturstoff, bis 20 Gew.-% zumindest eines  that it, based on the natural product, up to 20 wt .-% of at least one
Aminoalkylsilans enthält.  Aminoalkylsilans contains.
4. Bindemittel nach Anspruch 3, 4. A binder according to claim 3,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das Aminoalkylsilan die Formel R1R2N(CHR )aSi(R)r(OR)3-r hat, wobei R, R1, R2, R3 und R4 unabhängig voneinander eine lineare oder verzweigte d- bis C2o-Alkylgruppe oder Arylgruppe ist, a eine ganze Zahl von 1 bis 10 und r gleich 0, 1 oder 2 ist. the aminoalkylsilane has the formula R 1 R 2 N (CHR) a Si (R) r (OR) 3 -r, where R, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 independently of one another are a linear or branched d- to C 2 o alkyl group or aryl group, a is an integer of 1 to 10 and r is 0, 1 or 2.
5. Bindemittel nach einem der Ansprüche 2 bis 3, 5. A binder according to any one of claims 2 to 3,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass dessen vernetzbare Bestandteile aus Hydroxylgruppen-haltigem und/oder Amidgruppen-haltigem Naturstoff, DMDHEU, Aminoalkylsilan und  that its crosslinkable constituents of hydroxyl-containing and / or amide-containing natural product, DMDHEU, aminoalkylsilane and
Magnesiumionen bestehen. Magnesium ions exist.
6. Bindemittel nach einem der voran stehenden Ansprüche, 6. Binder according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die wässrige Zusammensetzung aus Wasser als Lösungsmittel besteht und keine organischen Lösungsmittel enthält.  the aqueous composition consists of water as solvent and contains no organic solvents.
7. Bindemittel nach einem der voran stehenden Ansprüche, 7. Binder according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Hydroxylgruppen-haltige und/oder Amidgruppen-haltige Naturstoff Protein ist, insbesondere Weizenprotein.  the hydroxyl group-containing and / or amide group-containing natural substance is protein, in particular wheat protein.
8. Verfahren zur Herstellung von Holzwerkstoffen, 8. Process for the production of wood-based materials,
gekennzeichnet durch  marked by
Beieimen von Holzpartikeln mit einem Bindemittel nach einem der voran stehenden Ansprüche und Erwärmen auf eine Temperatur von zumindest 150 °C.  Grouting wood particles with a binder according to any one of the preceding claims and heating to a temperature of at least 150 ° C.
9. Holzwerkstoff, der mittels eines vernetzten Bindemittels verleimt ist, 9. wood material which is glued by means of a crosslinked binder,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das Bindemittel eines nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ist, das vernetzt ist.  in that the binder is one according to one of claims 1 to 7, which is crosslinked.
10. Holzwerkstoff nach Anspruch 9, 10. wood material according to claim 9,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das Bindemittel durch Erwärmen auf eine Temperatur von zumindest 140 °C vernetzt ist.  the binder is crosslinked by heating to a temperature of at least 140 ° C.
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