DE10054163A1

DE10054163A1 - Verfahren zur Herstellung von Holzpressplatten

Info

Publication number: DE10054163A1
Application number: DE10054163A
Authority: DE
Inventors: Klaus Marquardt; Konrad Wierer; Abdulmajid Hashemzadeh
Original assignee: Wacker Polymer Systems GmbH and Co KG
Current assignee: Wacker Polymer Systems GmbH and Co KG
Priority date: 2000-11-02
Filing date: 2000-11-02
Publication date: 2002-06-06
Also published as: ATE304926T1; DE50107476D1; PL194920B1; PL350381A1; US6998078B2; EP1203648A2; US20020074096A1; EP1203648B1; EP1203648A3

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Holzfaserpressplatten durch Verpressung von beleimten Holzfasern, wobei die Holzfasern in einer Refineranlage unter Hitze und Dampfdruck gekocht und gemahlen werden, anschließend in ein Entspannungsrohr überführt werden, danach getrocknet werden und schließlich unter Druck und gegebenenfalls erhöhter Temperatur zu Platten verpresst werden, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beleimung ein zweikomponentiges Bindemittel eingesetzt wird, wobei die eine Komponente A) bei Temperaturbelastung nicht-reaktive, funktionelle Gruppen enthält, und die zweite Komponente B) bei Temperaturbelastung reaktive, funktionelle Gruppen enthält und die Komponente A) in der Refineranlage bei einer Temperatur von 120 DEG C bis 200 DEG C, vor dem Mahlschritt, während des Mahlschrittes oder kurz nach dem Mahlschritt, im vorderen Abschnitt des Entspannungsrohres zugegeben wird, und die Komponente B) bei einer niedrigeren Temperatur von höchstens 150 DEG C am Ende des Entspannungsrohres oder während oder nach dem Trocknen der Holzfasern zugegeben wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Holz pressplatten durch Verpressung von beleimten Holzpartikeln, wobei die Holzpartikel in einer Refineranlage unter Hitze und Dampf druck gekocht und gemahlen werden, anschließend in einem Entspan nungsrohr im Dampfstrom aufgewirbelt werden, danach getrocknet werden, und schliesslich unter Druck und gegebenenfalls erhöhter Temperatur zu Platten verpresst werden.

Zur Herstellung von Holzpressplatten werden die Holzpartikel, beispielsweise Holzfasern oder Holzspäne, mit einem organischen Klebemittel unter Druck und bei erhöhter Temperatur verleimt. Das wichtigste Bindemittel für die Faserplattenherstellung sind Harn stoff-Formaldehyd-Harze (UF-Harze). Zur Herstellung von feuchte beständigen Holzpressplatten haben die Phenol-Formaldehyd-Harze (PF-Harze) grosse Bedeutung. Zur Verbesserung der Feuchtebestän digkeit von Holzpressplatten werden auch Melamin-Formaldehyd- Harze (MF-Harze) eingesetzt. Nachteilig ist bei diesen Klebemit teln, dass sowohl bei der Herstellung der Spanplatten als auch bei Gebrauch der fertig verpressten Spanplatten Formaldehyd emit tiert wird. Ein weiterer Nachteil dieser Reaktivharze zeigt sich bei der Herstellung von MDF- und HDF-Faserplatten: Bei der Her stellung von MDF-Platten (Medium Density Fibreboard) und HDF- Platten (High Density Fibreboard) werden die Fasern in einer Re fineranlage in einem ersten Schritt hydrothermisch vorbehandelt, das heisst unter Hitze und Dampfdruck gekocht und gemahlen. An schliessend werden die Fasern nach der Mahlung, noch unter Dampf druck und bei Temperaturen von 120°C bis 150°C, durch Einspritzen von wässrigen Dispersionen der Klebemittel über ein gekühltes Ventil in das Entspannungsrohr beleimt. Die bei einer Fliess geschwindigkeit von 200 bis 500 m/s auftretenden Turbulenzen ver teilen das Bindemittel gleichmässig auf der Faseroberfläche. Schliesslich werden die beleimten Fasern getrocknet, gleichmässig abgelegt und bei Temperaturen von 150 bis 250°C zu Platten ver presst. Problematisch ist, dass bei der Beleimung in diesem Ver fahren die Reaktivharze durch die thermische Belastung bereits im Entspannungsrohr reagieren und dabei bis zu 25% deren Binde potentials beim Pressen verloren gehen.

Formaldehydfreie, thermisch härtbare, wässrige Bindemittel zur Herstellung von Holzpressplatten sind beispielsweise aus der WO-A 97/31059 bekannt, darin wir ein Gemisch aus carboxylfunktionellem Copolymer und einem Alkanolamin mit mindestens zwei Hydroxygrup pen eingesetzt. Wässrige Klebemittel-Zusammensetzungen aus Poly carbonsäure und Hydroxyalkylgruppen-substituierten Aminoaliphaten sind in der WO-A 97/45461 beschrieben. Die WO-A 99/02591 betrifft Zusammensetzungen aus carboxylfunktionellem Copolymer und lang kettigen Aminen. Nachteilig ist bei diesen Systemen, welche über eine Veresterungsreaktion vernetzen, dass die Vernetzung nur im wasserfreien Zustand, bei der Trocknung erfolgt.

Der Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Herstellung von Holzpressplatten zur Verfügung zu stellen, bei dem ein vorzeitiges Abreagieren von funktionellen Gruppen weitge hend unterbunden wird und bei dem die Emission von Schadstoffen wie Formaldehyd vermieden wird, aber trotzdem eine hochwertige Verleimung erhalten wird.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Holzfaserpressplatten durch Verpressung von beleimten Holzfasern, wobei die Holzfasern in einer Refineranlage unter Hitze und Dampfdruck gekocht und gemahlen werden, anschliessend in ein Ent spannungsrohr überführt werden, danach getrocknet werden, und schliesslich unter Druck und gegebenenfalls erhöhter Temperatur zu Platten verpresst werden, dadurch gekennzeichnet, dass zur Be leimung ein zweikomponentiges Bindemittel eingesetzt wird, wobei die eine Komponente A) bei Temperaturbelastung nicht-reaktive, funktionelle Gruppen enthält, und die zweite Komponente B) bei Temperaturbelastung reaktive, funktionelle Gruppen enthält und die Komponente A) in der Refineranlage bei einer Temperatur von 120°C bis 200°C, vor dem Mahlschritt, während des Mahlschrittes, oder kurz nach dem Mahlschritt, im vorderen Abschnitt des Ent spannungsrohres, zugegeben wird, und die Komponente B) bei einer niedrigeren Temperatur von höchstens 150°C, am Ende des Entspannungsrohres, oder während oder nach dem Trocknen der Holzfasern zugegeben wird.

Geeignete zweikomponentige Bindemittel enthalten als Komponente A) ein Copolymer aus einer oder mehreren Comonomereinheiten aus der Gruppe umfassend Vinylester von unverzweigten oder verzweig ten Alkylcarbonsäuren mit 1 bis 18 C-Atomen, Acrylsäureester oder Methacrylsäureester von verzweigten oder unverzweigten Alkoholen mit 1 bis 15 C-Atomen, Diene, Olefine, Vinylaromaten und Vinylha logenide, und aus 0.1 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtge wicht des Copolymers, einer oder mehrerer Einheiten, welche Car boxyl-, Hydroxy- oder NH-Gruppen enthalten.

Geeignete carboxylfunktionelle Comonomere für Copolymer A) sind ethylenisch ungesättigte Mono- und Dicarbonsäuren, vorzugsweise Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Itaconsäure, Fumarsäure und Maleinsäure. Die Carboxylfunktion kann auch durch Copolymeri sation von Maleinsäureanhydrid in das Copolymer A) eingeführt werden. Geeignete hydroxyfunktionelle Comonomere sind Hydroxyal kylacrylate und Hydroxyalkylmethacrylate mit C₁- bis C₈-Alkylrest, vorzugsweise Hydroxyethylacrylat und -methacrylat, Hydroxypropy lacrylat und -methacrylat, Hydroxybutylacrylat und -methacrylat. Geeignete NH-funktionelle Comonomere sind (Meth)Acrylamid, Diace tonacrylamid, Maleinimid, Malein- und Fumarsäuremonoalkylestera mid, Malein- und Fumarsäurediamid, Glutar- und Bernsteinsäuremo novinylesteramid, Glutar- und Bernsteinsäuremonoallylesteramid. Die NH-funktionellen Einheiten können auch als aminofunktionelle Oligomere mit primären oder sekundären NH-Gruppen, bevorzugt mit primären NH-Gruppen wie Jeffamine, dem Copolymer A) zugegeben werden. Der Anteil an funktionellen Einheiten in Copolymer A) be trägt vorzugsweise 1 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt 5 bis 20 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Copolymers.

Bevorzugt sind die nachfolgend genannten Polymerzusammensetzungen für das Copolymere A), welches noch die eben genannten, funktio nelle Gruppen enthaltenden Einheiten, in den eben beschriebenen Mengen aufweisen:
Vinylacetat-Polymerisate;
Vinylester-Ethylen-Copolymere, wie Vinylacetat-Ethylen- Copolymere;
Vinylester-Ethylen-Vinylchlorid-Copolymere, wobei als Vinylester bevorzugt Vinylacetat und/oder Vinylpropionat und/oder ein oder mehrere copolymerisierbare Vinylester wie Vinyllaurat, Vinylpiva lat, Vinyl-2-ethylhexansäureester, Vinylester einer alpha-ver zweigten Carbonsäure mit 5 bis 11 C-Atomen, insbesondere Versa ticsäurevinylester (VeoVa9^R, VeoVa10^R), enthalten sind;
Vinylacetat-Copolymere mit einem oder mehreren copolymerisierba ren Vinylester wie Vinyllaurat, Vinylpivalat, Vinyl-2-ethylhexan säureester, Vinylester einer alpha-verzweigten Carbonsäure mit 5 bis 11 C-Atomen, insbesonders Versaticsäure-Vinylester (VeoVa9^R, VeoVa10^R), welche gegebenenfalls noch Ethylen enthalten;
Vinylester-Acrylsäureester-Copolymerisate insbesondere mit Vinyl acetat, und Butylacrylat und/oder 2-Ethylhexylacrylat, welche ge gebenenfalls noch Ethylen enthalten;
Vinylester-Acrylsäureester-Copolymerisate mit Vinylacetat und/oder Vinyllaurat und/oder Versaticsäure-Vinylester und Acryl säureester, insbesondere Butylacrylat oder 2-Ethylhexylacrylat, welche gegebenenfalls noch Ethylen enthalten.

Besonders bevorzugt sind dabei (Meth)acrylsäureester- und Styrol- Polymerisate:
Copolymerisate mit n-Butylacrylat und/oder 2-Ethylhexylacrylat;
Copolymerisate von Methylmethacrylat mit Butylacrylat und/oder 2- Ethylhexylacrylat, und/oder 1,3-Butadien;
Styrol-1,3-Butadien-Copolymere und Styrol-(Meth)Acrylsäureester- Copolymere wie Styrol-Butylacrylat, Styrol-Methylmethacrylat- Butylacrylat oder Styrol-2-Ethylhexylacrylat, wobei als Butylac rylat n-, iso- und t-Butylacrylat eingesetzt werden kann.

Am meisten bevorzugt werden Zusammensetzungen mit einem carboxyl funktionellen Styrol-n-Butylacrylat- und/oder einem carboxylfunk tionellen Styrol-Methylmethacrylat-n-Butylacrylat-Copolymer als Copolymer A).

Weitere mögliche Komponenten A) sind Polyester- oder Polyäther harze, die Hydroxyl-, Amin- oder Carboxylgruppen enthalten.

Geeignete Vernetzer B) sind nicht-thermoplastische Verbindungen wie Epoxidvernetzer vom Bisphenol-A-Typ, das heisst Kondensati onsprodukte von Bisphenol-A und Epichlorhydrin oder Methylepi chlorhydrin. Derartige Epoxidvernetzer sind im Handel, beispiels weise unter den Handelsnamen Epicote oder Eurepox, erhältlich. Geeignet sind auch, gegebenenfalls blockierte, Diisocyanate sowie Oligo- oder Polyisocyanate, beispielsweise gängige Handelsproduk te wie m-Tetramethylxylen-Diisocyanat (TMXDI), Methylendiphe nyl-Diisocyanat (MDI), Toluoldiisocyanat, Isophorondiisocyanat, Dimethyl-meta-isopropenylbenzylisocyanat. Geeignete Vernetzer B) sind auch Verbindungen mit zwei oder mehr Gruppen aus der Reihe Aldehyd-, Keto-, reaktive CH-Gruppe wie Glutaraldehyd, Tereph thaldialdehyd; Bisacetoacetate des Ethylen-, Propylen-, Butylen-, Hexadienglykols; Verbindungen mit mehreren Aziridin-, Carbodi imid- oder Oxazolin-Gruppen.

Als Vernetzer B) geeignet sind auch Copolymere, welche Epoxy-, N- Methylol-, Ethylencarbonat- oder Isocyanat-Gruppen oder Kombina tionen dieser Gruppen enthalten. Die Polymerzusammensetzungen für den Vernetzer B) sind aus den für das Copolymer A) als geeignet beschriebenen Comonomeren aufgebaut. Bevorzugt sind auch hier die für das Copolymere A) genannten bevorzugten Polymerzusammenset zungen, welche zusätzlich noch Epoxy-, N-Methylol-, Ethylencarbo nat- und/oder Isocyanat-Gruppen enthaltende Comonomereinheiten aufweisen. Besonders bevorzugt sind auch hier (Meth)acrylsäure ester- und Styrol-Polymerisate, beispielsweise Copolymerisate mit n-Butylacrylat und/oder 2-Ethylhexylacrylat; Copolymerisate von Methylmethacrylat mit Butylacrylat und/oder 2-Ethylhexylacrylat, und/oder 1,3-Butadien; Styrol-1,3-Butadien-Copolymere und Styrol- (Meth)Acrylsäureester-Copolymere wie Styrol-Butylacrylat, Styrol- Methylmethacrylat-Butylacrylat oder Styrol-2-Ethylhexylacrylat, wobei als Butylacrylat n-, iso-, t-Butylacrylat eingesetzt werden kann.

Der Gehalt an Epoxy-, N-Methylol-, Ethylencarbonat- und Isocya nat-funktionellen Comonomeren beträgt 0.1 bis 50 Gew.-%, vorzugs weise 1 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt 5 bis 20 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Copolymers B). Geeignete epoxidfunktionelle Comonomere sind Glycidylacrylat, Glycidyl methacrylat, Allylglycidether, Vinylglycidether, Vinylcyclohexe noxid, Limonenoxid, Myrcenoxid, Caryophyllenoxid, mit einem Gly cidylrest im Aromaten substituierte Styrole und Vinyltoluole so wie mit einem Glycidresten im Aromaten substituierte Vinylbenzoa te. Geeignete Isocyanat-funktionelle Comonomere sind 2-Methyl-2- isocyanatopropylmethacrylat und Isopropenyl-dimethylbenzyliso cyanat (TMI). Geeignete N-Methylol-funktionelle Comonomere sind N-Methylolacrylamid (NMA), N-Methylolmethacrylamid, N-Methy lolallylcarbamat, Alkylether wie der Isobutoxyether oder Ester des N-Methylolacrylamids, des N-Methylolmethacrylamids und des N- Methylolallylcarbamats.

Geeignete Vernetzer B) in Kombination mit carboxylfunktionellen Copolymeren A) sind Di-, Oligo- und Polyamine wie Diaminobutan, Hexamethylendiamin, Polyalkylenamine wie Triethylentetramin, Po lyoxyalkylenamine (Jeffamine). Weitere Beispiele für geeignete Vernetzer B) in Kombination mit carboxylfunktionellen Copolymeren A) sind Verbindungen mit zwei oder mehr OH-Gruppen wie Ethylen glykol, Butandiol, Pentaerythriol, Polytetramethylenglykol, Bisphenol A sowie Polyalkylenoxidaddukte von Ethylenglykol. Ge eignet als Vernetzer B) für carboxylfunktionelle Copolymere A) sind auch polyvalente Metallionen wie Aluminium-, Eisen(III)- o der Zink-Chlorid.

Geeignete Vernetzer B) in Kombination mit hydroxyfunktionellen Copolymeren A) sind Verbindungen mit zwei und mehr Silanol- oder Alkoxysilan-Gruppen wie Methyltriethoxysilan in monomerer oder kondensierter Form, sowie polyvalente Metallionen wie Aluminium-, Eisen(III)- oder Zink-Chlorid.

Geeignete Vernetzer B) in Kombination mit NH-funktionellen Copo lymeren A) sind Di-, Oligo- und Polycarbonsäuren wie Adipinsäure, Polyacrylsäure.

Im Falle der eben genannten Systeme mit carboxyl-, hydroxy- und NH-funktionellen Copolymeren A) kann auch so vorgegangen werden, dass der Vernetzer B) zusammen mit einem Vernetzungskatalysator zugegeben wird. Beispiele für Vernetzungskatalysatoren sind Zit ronensäure, Oxalsäure, Butantetracarbonsäure, quarternäre Phos phoniumsalze wie Tetrabutylphosphoniumsalze, Natriumhypophosphit und Dibutylzinndilaurat. Eine alternative Ausführungsform dazu ist auch die, das Copolymere A) zusammen mit der Komponente B) zuerst zuzugeben, und den Katalysator in dem späteren Schritt zu zugeben.

Falls als Komponente A) carboxylfunktionelle Copolymere einge setzt werden, können diese auch mit einer Komponente B) kombi niert werden, welche die Reaktion der Carboxylgruppe mit den OH- Gruppen der Cellulose katalysiert. Beispiele hierfür sind Zitro nensäure, Oxalsäure, Butantetracarbonsäure, quarternäre Phos phoniumsalze wie Tetrabutylphosphoniumsalze, Natriumhypophosphit und Dibutylzinndilaurat.

Di-, Oligo- und Polyamine wie Diaminobutan, Hexamethylendiamin, Polyalkylenamine wie Triethylentetramin oder Polyoxyalkylenamine (Jeffamine) können auch als Komponente A) eingesetzt werden, wo bei dann als Komponente B) die bereits genannten, gegebenenfalls blockierten, Diisocyanate, beispielsweise m-Tetramethylxylen- Diisocyanat (TMXDI), Methylendiphenyl-Diisocyanat (MDI), Toluol diisocyanat, Isophorondiisocyanat, Dimethyl-meta-isopropenyl benzylisocyanat eingesetzt werden.

Geeignete Systeme sind auch solche, welche Zinnkatalysatoren als Komponente A) enthalten, beispielsweise Tetraalkylzinnverbindun gen wie Dibutylzinndilaurat. Als Komponente B) können kombiniert werden: Gegebenenfalls blockierte, Diisocyanate, beispielsweise m-Tetramethylxylen-Diisocyanat (TMXDI), Methylendiphenyl-Diiso cyanat (MDI), Toluoldiisocyanat, Isophorondiisocyanat, Dimethyl meta-isopropenylbenzylisocyanat, sowie Oligo- oder Polyisocyana te. Als Komponente B) geeignet sind auch Di-, Oligo- und Polycar bonsäuren wie Adipinsäure, Polyacrylsäure.

Weitere Beispiele für 2-Komponentensysteme sind solche, welche zu vernetzten Polysiloxanen führen. Derartige Systeme enthalten als Komponente A) Dialkylpolysiloxane mit gleichen oder verschiedenen Alkylresten mit 1 bis 4 C-Atomen, welche gegebenenfalls substitu iert sein können, und welche als terminale Endgruppen Hydroxyl- oder Vinylgruppen enthalten. Als Komponente B) werden im Fall der Hydroxylendgruppe Kieselsäureester wie Tetraethylsilikat einge setzt. Im Falle der Vinylendgruppen werden Platinkatalysatoren als Komponente B) eingesetzt (RTV), oder Peroxide wie Aroylper oxide (Bis-2,4-dichlorbenzoylperoxid, Bis-4-methylbenzoylperoxid) und Alkylperoxide (Dicumylperoxid, 2,5-Di-t-butylperoxy-2,5-di methylhexan)(HTV). Geeignet sind auch Systeme mit einem amino funktionellen Polysiloxan als Komponente A) und einem epoxyfunk tionellem Polysiloxan als Komponente B). Weitere Beispiele sind Dimethylpolysiloxane als Komponente A) und Kondensationskatalysa toren wie Zinkoctoat oder Zirkonfettsäuresalze als Komponente B).

Die beiden Komponenten A) und B) liegen in einem solchen Verhält nis vor, dass das molare Verhältnis an funktionellen Gruppen von Komponente A) zu Komponente B) von 5 : 1 bis 1 : 5 variiert. Be sonders bevorzugt werden äquimolare Verhältnisse der funktionel len Gruppen. Der Katalysator wird in wirksamen Mengen, im allge meinen 0.001 bis 2.0 Gew.-% bezogen auf die funktionelle Kompo nente, eingesetzt.

Werden für die Komponenten A) und B) jeweils entsprechend funkti onalisierte Copolymere eingesetzt, so werden diese so ausgewählt, dass sie miteinander verträglich sind, das heisst auf molekularer Ebene miteinander mischbar sind. Üblicherweise geht man daher so vor, dass die in der Kombination vorliegenden Copolymere A) und B), abgesehen von den funktionellen Comonomereinheiten, grössten teils aus denselben Comonomereimheiten aufgebaut sind. Am meisten bevorzugt werden daher Zusammensetzungen mit carboxylfunktionel lem Styrol-n-Butylacrylat- und/oder Styrol-Methylmethacrylat-n- Butylacrylat-Copolymer als Bestandteil A) und mit glycidylmethac rylathaltigem Styrol-n-Butylacrylat- und/oder Styrol-Methylmeth acrylat-n-Butylacrylat-Copolymer als Bestandteil B).

Die Anwendung der Bestandteile A) und B) kann in trockener, pul verförmiger Form (Trockenbeleimung), in Form einer wässrigen Dis persion oder einer wässrigen Lösung (Nassbeleimung) erfolgen. Die Bestandteile A) und B) können dabei beide als Pulver oder beide als wässrige Lösung oder wässrige Dispersion eingesetzt werden. Es können auch Pulver, wässrige Lösungen oder wässrige Dispersio nen eingesetzt werden, welche jeweils einen Bestandteil enthal ten, in beliebiger Kombination eingesetzt werden. Die Bindemit telbestandteile A) und B) werden generell getrennt als 2-Kompo nenten-System eingesetzt. Beim Einsatz von pulverförmigem Binde mittel können gegebenenfalls die Fasern mit Wasser oder einer Olefinwachsemulsion befeuchtet werden. Dazu werden 2 bis 10 Gew.-% Wasser (Olefinwachsemulsion), bezogen auf Bindemittel, auf die Fasern oder Späne aufgesprüht.

Die Herstellung von MDF-Platten (Medium Density Fibreboard) und HDF-Platten (High Density Fibreboard) ist in Deppe, Ernst, Ta schenbuch der Spanplattentechnik, 3. Auflage 1991 detailliert be schrieben. Im allgemeinen wird, die Bindemittelzusammensetzung in einer Menge von 2 bis 30 Gew.-%, bevorzugt in einer Menge von 7 bis 15 Gew.-%, jeweils bezogen auf Holz (fest/fest), eingesetzt.

Zur Herstellung von MDF- bzw. HDF-Faserplatten werden die Holz schnitzel üblicherweise über einen Einfülltrichter und eine Schnecke in den Kocher der Refineranlage transportiert. Dort wer den die Holzschnitzel einige Minuten, im allgemeinen 5 bis 15 Mi nuten, bei einem Wasserdampfdruck von 1 bis 8 bar und einer Tem peratur von 120 bis 200°C, erweicht. Anschließend werden die er weichten Schnitzel, beispielsweise mittels einer weiteren Schne cke, in die Mühle der Refineranlage gefördert, üblicherweise ei nem Scheibenrefiner, wo zwischen Mahlscheiben die Holzschnitzel zerfasert werden. Zur Beleimung werden die Fasern nach der Mah lung, noch unter Dampfdruck und bei Temperaturen von 120°C bis 150°C in das Entspannungsrohr (Blow-line) der Refineranlage ge fördert. Nach dem Entspannungsrohr gelangen die Fasern in einen Trockner, beispielsweise einem Rohrtrockner, und werden an schliessend von einer Streumaschine gleichmässig auf ein Formband aufgestreut und gegebenenfalls kalt vorgepresst. Zuletzt wird die Faserschicht mittels Heizplatten bei Temperaturen von 150°C bis 250°C und unter einem Druck von 10 bis 100 bar zu Platten ver presst.

Die Beleimung erfolgt mittels getrennter Zugabe der beiden Kompo nenten des 2K-Systems. Die bei dem zur Anwendung kommenden System thermisch stabilere Komponente A) wird dabei in die Refineranla ge, vor der Mühle, oder in der Mühle, oder kurz nach der Mühle im vorderen Abschnitt, vorzugsweise im ersten Drittel des Entspan nungsrohrs (blow-line), zugegeben. Der zweite Bestandteil, die Vernetzerkomponente B) bzw. die die Vernetzung auslösende Kompo nente B), wird in einer späteren Stufe des Verfahrens einge bracht. Dies kann am Ende der Entspannungsstrecke der Refineran lage, vorzugsweise im letzten Drittel des Entspannungsrohres, während dem Trocknen der Fasern im Trocknungsrohr, oder nach dem Trocknen der Fasern erfolgen. Der Vorteil dieses Verfahrens be steht darin, dass die Vernetzerkomponente B) in einem Verfahrens schritt zugegeben wird, bei dem die thermische Belastung niedri ger ist, und somit keine oder eine weit geringere Vorvernetzung auftritt.

Beispiele Vergleichsbeispiel 1

Fichtenholzspäne wurden im Refiner bei 5 bar und 147°C für 5 min gekocht und mit Mahlscheibenabstand 0.1 mm bei einer Leistungs aufnahme von ca. 20 kW aufgemahlen. Die Fasern wurden ohne Belei mung auf 2% Restfeuchte getrocknet und ohne Verdichtung zwi schengelagert.

In einem Lödige Pflugscharmischer mit Mehrstufenmesserkopf wurden zu 755 g gemahlenen Fasern gleichmäßig mit 112 g (= 15 Gew.-%, fest/fest) pulverigem Phenol-Formaldehyde Harz (PF) vermischt. Zur besseren Haftung der Pulver setzte man 5 Gew.-% Wasser im Lö digemischer zu.

Die beleimten Fasern wurden in einen 50 × 50 cm² grossen, 40 cm hohen Rahmen gleichmässig per Hand ausgestreut und bei Raumtempe ratur verdichtet. Diese Matte wurde aus dem Rahmen genommen und in eine Flachpresse gelegt und für 180 sec bei 200°C mit bis zu 50 bar Druck auf 3 mm Solldichte verpreßt. Die heisse Platte wur den zur Vervollständigung der Vernetzungsreaktion in eine Isolierbox gelegt und 12 Stunden warmgehalten, anschliessend zu rechtgeschnitten und den Eigenschaftsprüfungen unterworfen.

Vergleichsbeispiel 2

Es wurde analog Vergleichsbeispiel 1 vorgegangen, mit dem Unter schied, dass als Bindemittel 15 Gew.-% (fest/fest) einer Pulver mischung aus einem Styrol-Butylacrylat-Acrylsäure-Copolymer mit einer Tg < 50°C und einem Styrol-Butylacrylat-Glycidylmethacry lat-Copolymer mit einer Tg < 50°C eingesetzt wurde, und keine 12- stündige Lagerung der Platten vor der Testung erfolgte.

Vergleichsbeispiel 3

Fichtenholzspäne wurden im Refiner bei 5 bar und 147°C für 5 min gekocht und mit Mahlscheibenabstand 0.1 mm bei einer Leistungs aufnahme von ca. 20 kW aufgemahlen. Kurz nach der Mühle, im ers ten Drittel der blow-line, wurde ein Gemisch von wässrigen Dis persionen eines Styrol-Butylacrylat-Acrylsäure-Copolymers mit ei ner Tg < 50°C und eines Styrol-Butylacrylat-Glycidylmethacrylat- Copolymers mit einer Tg < 50°C, mit jeweils 50% Festgehalt, in einer Menge von 15 Gew.-% (fest/fest) zugegeben. Die beleimten Fasern wurden anschliessend auf 2% Restfeuchte getrocknet und ohne Verdichtung zwischengelagert.

Die beleimten Fasern wurden in einen 50 × 50 cm² grossen, 40 cm hohen Rahmen gleichmässig per Hand ausgestreut und bei Raumtempe ratur verdichtet. Diese Matte wurde aus dem Rahmen genommen und in eine Flachpresse gelegt und 180 sec bei 200°C mit bis zu 50 bar Druck auf 3 mm Solldichte verpresst. Die Platte wurden an schliessend zurechtgeschnitten und den Eigenschaftsprüfungen un terworfen.

Beispiel 4

Fichtenholzspäne wurden im Refiner bei 5 bar und 147°C für 5 min gekocht und mit Mahlscheibenabstand 0.1 mm bei einer Leistungs aufnahme von ca. 20 kW aufgemahlen. Kurz nach der Mühle wurde ei ne wässrige Dispersion eines Styrol-Butylacrylat-Acrylsäure- Copolymers mit einer Tg < 50°C in einer Menge von 9 Gew.-% (fest/fest) zugegeben. Die beleimten Fasern wurden anschliessend auf 2% Restfeuchte getrocknet, und die getrockneten Fasern mit 6 Gew.-% pulverförmigem Styrol-Butylacrylat-Glycidylmethacrylat- Copolymer mit einer Tg < 50°C in einem Lödige Pflugscharmischer mit Mehrstufenmesserkopf vermischt. Die beleimten Fasern wurden in einen 50 × 50 cm² grossen, 40 cm hohen Rahmen gleichmässig per Hand ausgestreut und bei Raumtemperatur verdichtet. Diese Matte wurde aus dem Rahmen genommen und in eine Flachpresse gelegt und für 180 sec bei 200°C mit bis zu 50 bar Druck auf 3 mm Solldichte verpresst. Die Platte wurden anschliessend zurechtgeschnitten und den Eigenschaftsprüfungen unterworfen.

Anwendungstechnische Prüfungen

Von den hergestellten Pressplatten wurden die Querzugfestigkeit nach EN 319, die Biegefestigkeit nach DIN 52 362 und die Dicken quellung nach 2 h und 24 h nach DIN 52 364 geprüft.

Die Messergebnisse sind in der Tabelle zusammengefasst.

Vergleichsbeispiel 1 zeigt hohe Querzug- und Biegefestigkeit, so wie geringe Wasserquellung. Da das Phenolharz nicht im Refiner, sondern bei Raumtemperatur auf trockenen Fasern zugegeben wurde, stand bei der Pressung die volle Vernetzung zur Verfügung. Nachteilig ist die nachträgliche lange Thermobehandlung um die Vernetzungsreaktion vollständig ablaufen zu lassen. Nachteilig ist auch die hohe Splittergefahr der Pressplatten, bedingt durch den hohen Vernetzungsgrad und die niedrige Flexibilität des Har zes. Dies ist gerade in Anwendungen für den Automobilbereich we gen der Verletzungsgefahr bei Unfällen unerwünscht.

Die Platte war gelbbraun gefärbt und wies einen deutlichen unan genehmen Geruch auf.

Vergleichsbeispiel 2 führt zu ähnlichen Festigkeiten und Quell werten wie das Vergleichsbeispiel 1. Besonders auffällig ist bei den Biegetests die Durchbiegung von über 29 mm ohne einen Plat tenbruch zu bekommen. Da das Bindemittel nach der Fasertrocknung zugegeben wurde steht die volle Vernetzungskapazität zur Verfü gung.

Vergleichsbeispiel 3 wurde über die Nassbeleimung mit demselben Harz gebunden wie Vergleichsbeispiel 2 über Trockenbeleimung. In der Nassbeleimung wird das Harz durch die stärkeren Turbulenzen und der langen Mischungsstrecke generell gleichmässiger an der Faseroberfläche verteilt. Man erwartet dadurch eine stärkere Bin dung der Fasern in der Pressplatte. Der Vergleich der Werte zeigt aber, dass die Nassbeleimung leicht schwächer als die Trockenbe leimung ist.

Ursache des Bindeverlustes ist, dass schon im Refiner die Vernet zung teils abläuft. Beim Verpressen fliesst dann das Harz schlechter und kann nicht mehr so gut abbinden.

Beispiel 4 zeigt die besten Festigkeiten. Hier wurde in der Nass beleimung nur eine Komponente mit thermisch stabilen funktionel len Gruppen eingebracht und eine optimale Bindemittelverteilung erreicht. Die zweite Komponente mit vernetzbaren, thermisch in stabilen Gruppen wurde bei kurzzeitiger und geringer thermischer Belastung mittels Trockenbeleimung zugegeben. Damit steht bei der Pressung die volle Vernetzungskapazität zur Verfügung.

Tabelle

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Holzfaserpressplatten durch Verpressung von beleimten Holzfasern, wobei die Holzfasern in einer Refineranlage unter Hitze und Dampfdruck gekocht und gemahlen werden, anschliessend in ein Entspannungsrohr über führt werden, danach getrocknet werden, und schliesslich un ter Druck und gegebenenfalls erhöhter Temperatur zu Platten verpresst werden, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beleimung ein zweikomponentiges Bindemittel eingesetzt wird, wobei die eine Komponente A) bei Temperaturbelastung nicht-reaktive, funktionelle Gruppen enthält, und die zweite Komponente B) bei Temperaturbelastung reaktive, funktionelle Gruppen ent hält und die Komponente A) in der Refineranlage bei einer Temperatur von 120°C bis 200°C, vor dem Mahlschritt, während des Mahlschrittes, oder kurz nach dem Mahlschritt, im vorde ren Abschnitt des Entspannungsrohres, zugegeben wird, und die Komponente B) bei einer niedrigeren Temperatur von höchstens 150°C, am Ende des Entspannungsrohres, oder während oder nach dem Trocknen der Holzfasern zugegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Komponente A) ein Copolymer enthalten ist, aus einer oder meh reren Comonomereinheiten aus der Gruppe umfassend Vinylester von unverzweigten oder verzweigten Alkylcarbonsäuren mit 1 bis 18 C-Atomen, Acrylsäureester oder Methacrylsäureester von ver zweigten oder unverzweigten Alkoholen mit 1 bis 15 C-Atomen, Diene, Olefine, Vinylaromaten und Vinylhalogenide, und aus 0.1 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Copolymers, einer oder mehrerer Einheiten, welche Carboxyl-, Hydroxy- oder NH-Gruppen enthalten.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Copolymer A) als carboxylfunktionelle Comonomerein heiten solche enthalten sind, welche durch Copolymerisation mit ethylenisch ungesättigten Mono- oder Dicarbonsäuren oder durch Copolymerisation von Maleinsäureanhydrid erhalten wer den, als hydroxyfunktionelle Comonomereinheiten solche enthalten sind, welche durch Copolymerisation von Hydroxyalky lacrylaten und Hydroxyalkylmethacrylaten mit C₁- bis C₈- Alkylrest erhalten werden, als NH-funktionelle Comonomere solche aus der Gruppe umfassend (Meth)Acrylamid, Diacetonac rylamid, Maleinimid, Malein- und Fumarsäuremonoalkylestera mid, Malein- und Fumarsäurediamid, Glutar- und Bernsteinsäu remonovinylesteramid, Glutar- und Bernsteinsäuremonoally lesteramid copolymerisiert werden, oder die NH-Funktionen als aminofunktionelle Oligomere mit primären oder sekundären NH- Gruppen dem Copolymer A) zugegeben werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Vernetzer B) Epoxidvernetzer vom Bisphenol-A-Typ, Diiso cyanate sowie Oligo- oder Polyisocyanate, oder Verbindungen mit zwei oder mehr Gruppen aus der Reihe Aldehyd-, Keto-, re aktive CH-Gruppe, oder Verbindungen mit mehreren Aziridin-, Carbodiimid- oder Oxazolin-Gruppen, eingesetzt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Vernetzer B) Copolymere, welche Epoxy-, N-Methylol-, Ethylencarbonat- oder Isocyanat-Gruppen oder Kombinationen dieser Gruppen enthalten, eingesetzt werden, wobei die Poly merzusammensetzungen für den Vernetzer B) aus den für das Co polymer A) beschriebenen Comonomeren aufgebaut sind.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Vernetzer B) in Kombination mit carboxylfunktionellen Co polymeren A) Di-, Oligo-, Polyamine oder Polyalkylenamine, oder Verbindungen mit zwei oder mehr OH-Gruppen, oder polyva lente Metallionen eingesetzt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Kombination mit hydroxyfunktionellen Copolymeren A) als Vernetzer B) Verbindungen mit zwei und mehr Silanol- oder Al koxysilan-Gruppen in monomerer oder kondensierter Form, oder polyvalente Metallionen eingesetzt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Kombination mit NH-funktionellen Copolymeren A) als Vernet zer B) Di-, Oligo- und Polycarbonsäuren eingesetzt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Vernetzer B) zusammen mit einem Vernetzungskatalysator zugege ben wird, oder das Copolymere A) zusammen mit dem Vernetzer B) zuerst zugegeben wird, und ein Vernetzungskatalysator in dem späteren Schritt zugegeben wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Komponente A) carboxylfunktionelle Copolymere eingesetzt werden, und diese auch mit einer Komponente B) kombiniert werden, welche die Reaktion der Carboxylgruppe mit den OH- Gruppen der Cellulose katalysiert.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Di-, Oligo- und Polyamine als Komponente A) eingesetzt werden, und als Komponente B) Diisocyanate eingesetzt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Zinn katalysatoren als Komponente A) eingesetzt werden in Kombina tion mit Diisocyanaten, Oligo- oder Polyisocyanaten, oder Di-, Oligo- oder Polycarbonsäuren als Komponente B)

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Komponente A) Dialkylpolysiloxane mit gleichen oder verschie denen Alkylresten mit 1 bis 4 C-Atomen, welche als terminale Endgruppen Hydroxyl- oder Vinylgruppen enthalten, eingesetzt werden, und als Komponente B) im Fall der Hydroxylendgruppe Kieselsäureester, im Falle der Vinylendgruppen Platinkataly satoren oder Peroxide eingesetzt werden.

14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein aminofunktionelles Polysiloxan als Komponente A) und ein epo xyfunktionelles Polysiloxan als Komponente B), oder Dimethyl polysiloxane als Komponente A) und Kondensationskatalysatoren satoren wie Zinkoctoat oder Zirkonfettsäuresalze als Kompo nente B) eingesetzt werden.

15. Verfahren nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Komponente A) in die Refineranlage, vor der Mühle, oder in der Mühle, oder kurz nach der Mühle im ersten Drittel des Entspan nungsrohres, zugegeben wird und Komponente B) im letzten Drit tel des Entspannungsrohres der Refineranlage, während dem Trocknen der Fasern im Trocknungsrohr, oder nach dem Trocknen der Fasern zugegeben wird.