DE903168C

DE903168C - Verfahren zur Herstellung von Formkoerpern, insbesondere Platten

Info

Publication number: DE903168C
Application number: DEN3979A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Alfred Nowak
Original assignee: ALFRED NOWAK DR ING
Current assignee: ALFRED NOWAK DR ING
Priority date: 1950-06-27
Filing date: 1951-06-02
Publication date: 1954-02-01

Description

Verfahren zur Herstellung von Formkörpern, insbesondere Platten Die Herstellung von Spanplatten aus Mischungen von Holzspänen, wie Hobelspänen, Sägespänen, Frässpänen usw., und entsprechenden Mengen von Bindemitteln ist bekannt. Als Bindemittel wurden für diesen Zweck schon fast alle handelsüblichen Bindestoffe vorgeschlagen, wie Phenolformal,dehydharz, Harnstoffharze, Melaminharze, Polymerisationsharze, Naturharze, Kasein, Albumin, Glutein, trocknende Öle, Bitumen, Peche usw.
Es ist auch bekannt, solchen Spanplatten Faserstoffe, die durch mechanische Zerfaserung von Holz oder anderen lignocellulosehaltigen Materialien erhalten wurden, zuzusetzen. Die Verwendung von Bindemitteln ist aber auch bei diesen Platten, die als Faserspanplatten bezeichnet werden, erforderlich, wenn man eine ausreichende Festigkeit der Platten und vor allem eine gewisse Wasserfestigkeit erzielen will. Es ist wohl auch bekannt, Holzspanplatten oder Holzfaserplatten mit hochgemahlenem Holzfaserschleim zu binden; dieses Verfahren führt aber zu großen Entwässerschwierigkeiten, @da eine Entwässerung auf üblichen Entwässerungsvorrichtungen, wie z. B. Lang- oder Rundsiebmaschinen, unmöglich ist.
Alle Stoffmischungen, die erfindungsgemäß verwendet werden, haben daher einen Mahlgrad, der so tief ist, daß diese Stoffbreie auf den üblichen oben angegebenen Entwässerungsvorrichtungen mit gleicher Geschwindigkeit entwässert werden können, wie sie bei :der Herstellung von Faserplatten heute angewendet wird. Reine Hartfaserplatten werden ohne Binidemittelzusatz mit einer Dichte von ungefähr r, einer Biegefestigkeit von 3,5o kg/cm2 und einer Wasseraufnahme von 215 bis 30% bei a4stündiger Wasserlagerung erzeugt. Wenn dem Faserstoff, aus dem diese Faserplatten erzeugt werden, nun :die gleiche Menge von Sägespänen zugesetzt wird und wieder Platten ohne Bindemittelzusatz mit einer Dichte von ungefähr i gepreßt werden, dann zeigen diese Platten bestenfalls eine Biegefestigkeit von i5o bis 2ookg/cm2 und eine Wasseraufnahme von über 5o% in 2q_ Stunden.
Platten. mit solchen Eigenschaften sind aber als Hartplatten unbrauchbar. Die bisher hergestellten Fasersp!a,nplatten mit besseren Eigenschaften bei entsprechendem Spanzusatz enthalten daher Bindemittel, meist Phenolformaldehydharz, in einer :Menge, die die Herstellungkosten der Platten wesentlich erhöht.
Es wurde nun gefunden, d:aß ein aus Lignocellul.ose bereiteter Holzfaserstoff, der vor der Zerfaserung einer Behandlung unterworfen wurde, die das in dem Holz befindliche Lignin aktiviert, d. h. unter Erhaltung seiner Wasserunlöslichkeit zu einem Produkt niedrigeren Erweichungspunktes depolymerisiert, eine solche Bindefähigkeit aufweist, daß große Mengen von Holzspänen, wie Sägespänen, Hobelspänen, Frässpänen usw., mit diesem Stoff gemischt und ohne Zugabe irgendwelcher fremden Bindemittel zu Platten hoher Festigkeit und Wasserfestigkeit verpreßt werden können.
Die Aktivierungsbehandlung besteht darin, daß die unter Schonung der Fasern grob zerkleinerte Lignocellulose nach Zusatz von säureb,in@denden Stoffen in einer einer Lösung von i bis 51/o Natrdumhydroxyd, berechnet auf Holztrockensubstanz, äquivalenten Menge durch mindestens i Stunde einem Dampfdruck von 6 bis io atü ausgesetzt wird. Zu diesem Zweck wird das zerkleinerte Holz in Größe der für die Celluloseerzeugung üblichen Hackschnitzel .mit einer Lösung eines alkalischen Stoffes, z. B. Natriumhydroxyd oder anderen alkalischen Stoffen, gegebenenfalls nach vorheriger Evakuierung, imprägniert, so daß nach Ablassen der überschüssigen Imprägnierlösung die Lignocellulose die einer i bis 5 % Natri.umhydroxyd erntsprechende Menge des zur Anwendung gelangenden alkalischen Stoffes aufgenommen hat. Die so behandelten feuchten Hackspäne «>erden in einem geschlossenen Gefäß mit sattem oder schwach überhitztem Dampf von 6 bis ioatü mindestens i Stunde behandelt. Der jeweils Dampfdruck und die Reaktionszeit richten sich nach der verwendeten Holzart und haben für jedes Holz einen begrenzten, durch Vorversuche festzustellenden Bestwert, der z. B. für Fichte 8 atü beträgt. Nach der Dämpfung wird die Lignocellulose aus dem Kocher entfernt, unter möglichster Vermeidung von Faserverletzungen schonend zerfasert und gewaschen.. Zu diesem Faserstoffbrei, der im folgenden als ligninaktivierter Faserstoffbrei bezeichnet wird, werden beliebige Mengen von Holzabfallspänen, wie Sägespänen, Hobelspänen, Frässpänen, Abfallspänen aus der Holzhackerei, Schälspänen, aber auch grobe Faserstoffe, wie Ästestoff, grober Defibratorstoff, Raffineurstoff, oder auch Schilf, Stroh, Bagasse, Kartoffelkraut usw., zugesetzt. Diese Stoffe werden naß vermischt und dann in üblicher Weise entwässert, getrocknet oder heiß verpreßt.
Durch die Mitverwen!dung eines entsprechenden Anteils von, in der angegebenen Weise ligninaktiviertem Faserstoff kann; das sonst nötige Bindemittel entweder gänzlich oder zum größten Teil erspart werden.

Die erfindungsgemäß herstellbaren Platten weisen die in Tabelle i beschriebenen Eigenschaften auf, wobei zu bemerken ist, daß keinerlei Zusätze an hydrophobiereniden Stoffen zugegeben, wurden.

Tabelle i

Biege- Wasser-

Stoffzusammen- Bindemittel Dichte festig- aufnahmen hme

Setzung keit 24 Stunden

0/0 kg/em2 °/o

500! ., lignin-

aktivierter Faser-

stoff und 500/1o

Fichtensägespäne o 0,95 500 16

Reine Fichtensäge-

späne .......... 8% Phenol-

formalde-

hydharz 0,95 500 18

500!0 lignin-

aktivierter Faser-

stoff und 5o0/0

Hobelspäne ..... 0 0,92 470 21

Reine Hobelspäne 80,r, Phenol-

forinalde-

hydharz 0,92 450 25

500!, lignin-

aktivierter Faser-

stoff und 500,/o

grober Defibrator-

stoff ........... 0 i,oo 6oo 15

Aus dieser Zusammenstellung. ist zu ersehen, daß durch die Verwendung von 500/0 ligrninakti.viertem Faserstoff ungefähr 5 bis io0/a Phenolformalidehydharz, je nach Art der zugesetzten Späne oder Grobstoffe usw., erspart werden können.

Die Erzeugung von Hartfaserplatten mit Dichte i aus mechanisch zerfasertem Lfgnocellulosematerial, z. B. Defibratorstoff, ergibt Platten, deren Eigenschaften in Tabelle :2 angegeben, sind. Diese Eigenschaften, besonders die Biegefestigkeit und die Wasserfestigkeit, können, durch Zusatz von Kunstharzen, vor allem Phenolfo,rmaldehydharz, erhöht werden. Auch in diesem Fall kann erfindungsgemäß statt (des Zusatzes .an Phenolformaldehydharz lngninaktivierter Faserstoff verwendet werden, wodurch .den so herstellbaren Faserplatten wesentlich bessere Eigenschaften zukommen, als den unter Zusatz von Phenolformaldehydharz hergestellten Platten. Ein Zusatz von ungefähr 25% ligninaktivierten Faserstoffes entspricht dem allgemein üblichen Zusatz von Phenolformaldehydharz, während eine Faserplatte; bestehend aus 5o Teilen. mechanisch zerfasertem Stoff und 5o Teilen ligni.naktiviertem Faserstoff, überraschender-,veise bereits im vollen Umfang die guten Eigenschaften einer Faserplatte aus reinem ligninaktiviertem Faserstoff aufweist.

Tabelle 2

Wasser-

Bindemittel Biege- aufnahme

Stoffzusammensetzung Dichte festigkeit in 2¢ Stunden

°/o kg/cma °/o

Nachgemahlener Defibratorstoff, wie er üblicherweise

zur Herstellung von Faserplatten verwendet wird o 1,0 350 40

Hartplatte nur aus ligninaktiviertem Faserstoff ..... o 1,0 750 12

Hartplatte aus 5o0/, nachgemahlenem Defibratorstoff

und 500,%0 ligninaktiviertem Faserstoff ........... o 1,0 750 12

Hartplatte aus 750,', nachgemahlenem Defibratorstoff

und 250/0 ligninaktiviertem Faserstoff ........... o 1,0 550 25

Nachgemahlener Defibratorstoff ................... 5 0% Phenol-

fonnalde-

hydharz 1,0 550 25

Eine Hartfaserplatte, enthaltend 75 °/° mechanisch zerfaserten Stoff und 25 °/a ligninaktivierten. Faserstoff, ist also in ihren Eigenschaften einer Hartplatte aus mechanisch zerfasertem Stoff und 5' °/o Zusatz von Phenolformaldehydharz gleichwertig, woraus die ausgezeichnete Bindekraft des ligninaktivierten Faserstoffes deutlich hervorgeht. Die Qualität oder Faserspanplatten kann nun weiter gesteigert werden, indem das Lignin der zugesetzten Holzspäne usw. ebenfalls in gleicher Weise, wie für den Faserstoff beschrieben, aktiviert wird. Die dadurch erzielbare Verbesserung ist bei Buche und ähnlichen Laubhölzern wesentlich größer als bei Weichhölzern, wie Fichte.

Tabelle 3

Wasser-

Biege- aufnahme

Stoffzusammensetzung Dichte festigkeit

in 24 Stunden

kg; !cma °'

# o

50',', ligninaktivierter Faserstoff und

500,!0 Fichtensägespäne, unbehandelt .............. 1,0 500 16

500; 0 ligninaktivierter Faserstoff und

5o0;'0 ligninaktivierte Fichtensägespäne ............ 1,0 530 15

500;/0 ligninaktivierter Faserstoff und

5 0,

0 Buchensägespäne, unbehandelt .............. i,0 350 23

50 ligninaktivierter Faserstoff und

5o0'" ligninaktivierte Buchensägespäne ............ 1,0 550 20

Selbstverständlich kann die Abbindung des ligninaktivierten Faserstoffes mit ,den zugefügten Abfallspänen noch weiter verbessert werden, indem zu den Abfallspänen eine geringe Menge Bindemittel, vorzugsweise Phenolformaldehydharz, zugesetzt wird. Eine solche Zugabe an Phenolformaldehydharz ist aber nur dort vorteilhaft, wo entweder ein sehr großer Prozentsatz unbehandelter Späne, Grobstoffe od. @dgl. verwendet werden soll oder wenn die Herstellung qualitativ besonders hochwertiger Formkörper, insbesondere Platten, gewünscht wird.

Alle Platten, nach jeder der :.beschriebenen Arten hergestellt, können nach erfolgter Heißpressung in geheizten Pressen einer Nachhärtung in einer Härtekammer unterworfen werden, vorzugsweise durch r- bis 2stündiges Erhitzen auf r5o bis r7ö" unter kräftiger Luftumwälzung, wodurchbesonders die Wasserfestigkeit und Quellung bedeutend. verbessert werden.
Die Mischung .des ligninaktivierten Faserstoffes mit Abfallspänen, Grabstoffen, Schilf, Stroh usw. kann in jedem Verhältnis vorgenommen werden. Sie kann gleichmäßig durch den ganzen Stoff erfolgen oder nur in (bestimmten Schichten. So kann z. B. ein Spanzusatz nur in einer dünnen oberflächlichen Schicht erfolgen, um der Platte ein bestimmtes, spanplattenähnliches Aussehen zu verleihen. Wesentlich für die Erfindung ist nur, daß die Bindung des Formkörpers bzw. der Platte in erster Linie durch den ligninaktivierten Faserstoff erfolgt und ein Kunsth.arzzusatz entweder überhaupt entfällt oder nur in untergeordnetem Maße zur Erzielung zusätzlicher Effekte vorgenommen wird.

Claims

PATENTANSPRüCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern, insbesondere Platten, aus A@bfallho@zspänen, wie Sägespänen, Hobelspänen, Frässpäne.n und bzw. oder Grobstoffen, wie Ästestoffe der Celluloseirndustrie, Abfall aus der Hockerei, Raffineurstoff, Defibratorstoffe, Schilf, Bagasse, Stroh, Einjahrespflanzen, z. B. Kartoffelkraut oder Maisstengel, und b:zw. oder mechanisch zerfaserten Lignocellulosestoffen und Bindemitteln, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel ein Faserstoff, vorzugsweise in 1lengen von 25 bis 30% des Gesamtgemisches, verwendet wird, der .durch Behandlung von grob zerkleinerter, in der Faserstruktur weitgehend erhaltener, vorzugsweise zerhackter Ligrnocellulose nach Zusatz von alkalischen Stoffen, wie Natriumhydroxyd oder -carbonat, Calciumhydroxyd oder -carbonat, in einer Menge, die einem Zusatz von i bis 51/o Natriumhydroxyd, berechnet auf Holztrockensubstanz, entspricht, mindestens i Stunde mit gesättigtem oder überhitztem Dampf von 6 bis io atü erhalten ist und eine weitgehende mechanische Auflockerung unter Beibehaltung der Faserstruktur durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch geler,ennzeichnet, d.aß grob zerkleinerte Lignocellulose mit einer- Lösung ges alkalischen Stoffes, gegebenenfalls nach vorheriger Evakuierung, so imprägniert wird, daß nach Entfernung der überschüssigen, Imprägnierlösung die Lignocell:ulose den verwendeten alkalischen Stoff in einer solchen Menge aufgenommen hat, die i lyis 5 % Natriumhydroxyd der Holztrockensubstanz entspricht.
3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ausgangsgemisch geringe Mengen eines weiteren Bindemittels, z. B. Naturharz, Kunstharz usw., zugesetzt werden. q.. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß -die verwendeten Abfallholzspäne .der gleichen Lign-inaktivierungsbehandlun.g unterworfen werden wie der zugesetzte Faserstoff. 5. Verfahren nach Anspruch i bis .1, dadurch gekennzeichnet, -daß die Mischung der Abfallholzspäne, mit dem als Bindemittel verwendeten Faserstoff gleichmäßig durch die ganze Masse hindurch oder aber nur schichtenweise, z. B. in Form dünner Oberflächenschichten, erfolgt.