DE903168C

DE903168C - Process for the production of molded bodies, in particular plates

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.Process for the production of moldings, in particular panels Die Production of chipboard from mixtures of wood chips, such as wood shavings, sawdust, Milling chips, etc., and corresponding amounts of binders are known. As a binder Almost all commercially available binders have been suggested for this purpose, such as phenol formal, dehydro resin, urea resins, melamine resins, polymerisation resins, Natural resins, casein, albumin, gluten, drying oils, bitumen, pitch, etc.

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.It is also known such particle board fibrous materials, which by mechanical Defibration of wood or other lignocellulosic materials has been obtained, to add. The use of binders is also with these plates, the as fiberboard are required if you have a sufficient Want to achieve strength of the panels and above all a certain water resistance. It is also well known to use chipboard or fibreboard with highly ground To bind wood fiber slime; However, this process leads to major drainage difficulties, @ because a drainage on common drainage devices, such as. B. Long or Cylinder sieve machines, is impossible.

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.All mixtures of substances that are used according to the invention have hence a degree of grinding which is so deep that this pulp falls to the usual above specified drainage devices are drained at the same speed how it is used in: the manufacture of fiberboard today. Pure Hardboard is made without the addition of amide with a density of approximately r, a flexural strength of 3.5o kg / cm2 and a water absorption of 215 to 30% four hours of immersion in water. If the pulp, from the These fiberboards are produced, well: the same amount of sawdust is added is and again pressed boards with a density of about i without the addition of binding agents then these panels show a flexural strength of 150 to 20 g / cm2 at best and a water absorption of over 5o% in 2q_ hours.

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.Plates. with such properties, however, are useless as hardboards. The previously produced fiber chipboard with better properties with the appropriate Chip additives therefore contain binding agents, usually phenol-formaldehyde resin, in an amount: which significantly increases the cost of manufacturing the panels.

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.It has now been found that a wood fiber material prepared from lignocellulose which was subjected to a treatment prior to defibering that is similar to that in the wood activated lignin, d. H. while maintaining its insolubility in water depolymerized to a product with a lower softening point, such a bondability shows that large amounts of wood chips, such as sawdust, wood shavings, milling chips etc., mixed with this substance and without the addition of any foreign binders can be pressed into panels of high strength and water resistance.

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.The activation treatment consists in the fact that the Fibers, coarsely chopped lignocellulose after the addition of acidic substances in a solution of 1 to 51% sodium hydroxide, calculated on the dry wood substance, equivalent amount exposed to a vapor pressure of 6 to 10 atmospheres for at least one hour will. For this purpose, the shredded wood is the size used for cellulose production usual wood chips .with a solution of an alkaline substance, e.g. B. sodium hydroxide or other alkaline substances, if necessary after previous evacuation, impregnated, so that after draining the excess impregnation solution, the lignocellulose a sufficient amount of sodium hydroxide to be used alkaline substance. Earth the moist wood chips treated in this way in a closed vessel with saturated or slightly superheated steam from 6 to ioatü treated for at least an hour. The respective vapor pressure and the reaction time depend on the type of wood used and have a limited, best value to be determined by preliminary tests, the z. B. for spruce is 8 atü. After steaming, the lignocellulose is removed from the cooker, as much as possible Avoid fiber injuries. Gently shredded and washed .. To this pulp, hereinafter referred to as lignin-activated pulp, can be any Amounts of wood waste shavings, such as sawdust, wood shavings, milling shavings, waste shavings from wood chopping, peeling shavings, but also coarse fibers such as branches, coarser Defibrator material, refiner material, or also reeds, straw, bagasse, potato tops etc., added. These substances are mixed wet and then drained in the usual way, dried or hot pressed.

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.By using a corresponding proportion of, in the specified way lignin-activated pulp can; the otherwise necessary binding agent either entirely or for the most part.

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.The plates which can be produced according to the invention have the properties described in Table i, it being noted that no additives whatsoever of hydrophobizing substances were added. Table i Bend - water Material together- Binder Density firm- absorbing hme Settlement in 24 hours 0/0 kg / em2 ° / o 500! ., lignin activated fiber fabric and 500 / 1o Spruce sawdust o 0.95 500 16 Pure spruce saw chips .......... 8% phenolic formalde- hyd resin 0.95 500 18 500! 0 lignin activated fiber fabric and 5o0 / 0 Wood shavings ..... 0 0.92 470 21 Pure wood shavings 80, r, phenolic forinalde- hydharz 0.92 450 25 500 !, lignin- activated fiber fabric and 500, / o gross defibrator fabric ........... 0 i, oo 6oo 15 From this compilation. it can be seen that by using 500/0 ligrninakti.vierter fiber about 5 to 1010 / a phenol-formaldehyde resin, depending on the type of added chips or coarse materials, etc., can be saved.

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.The production of hardboard with density i from mechanically fiberized Lfgnocellulosematerial, z. B. Defibrator material, gives plates, the properties of which are given in Table: 2. These properties, especially flexural strength and water resistance, can be increased by adding synthetic resins, especially phenolic, rmaldehyde resin. In this case as well, in accordance with the invention, instead of the addition of phenol-formaldehyde resin, inactivated fibrous material can be used, whereby the fibreboards that can be produced in this way have significantly better properties than the panels produced with the addition of phenol-formaldehyde resin. An addition of approximately 25% lignin-activated fibrous material corresponds to the generally customary Addition of phenol-formaldehyde resin, while a fiberboard; consisting of 50 parts. Mechanically defibrated material and 50 parts of lignin-activated fiber material, surprisingly, already fully exhibits the good properties of a fiberboard made of pure lignin-activated fiber material. Table 2 Water- Binding agent bending absorption Composition of material Density strength in 2 ¢ hours ° / o k g / cma ° / o Post-milled defibrator material, as is usually the case is used to manufacture fiberboard o 1.0 350 40 Hard board only made of lignin-activated fiber ..... o 1.0 750 12 Hard plate made of 5o0 /, post-ground defibrator material and 500,% 0 lignin-activated fiber ........... o 1.0 750 12 Hard plate made of 750 ', post-ground defibrator material and 250/0 lignin-activated pulp ........... o 1.0 550 25 Post-ground defibrator material ................... 5 0% phenol fonnalde- hyd resin 1.0 550 25 A hardboard, containing 75 ° / ° mechanically defibrated material and 25 ° / a lignin-activated. Fibrous material is therefore equivalent in its properties to a hard board made of mechanically fiberized material and 5% addition of phenol-formaldehyde resin, which clearly shows the excellent binding power of the lignin-activated fiber material. The quality or fibreboard can now be further increased by activating the lignin of the added wood chips etc. in the same way as described for the fibrous material. The improvement that can be achieved in this way is much greater in beech and similar hardwoods than in softwoods such as spruce. Table 3 Water- Bending absorption Composition of material density strength in 24 hours k g; ! cma ° ' # o 50 ',', lignin-activated fiber and 500,! 0 spruce sawdust, untreated .............. 1.0 500 16 500; 0 lignin-activated fiber and 5o0; '0 lignin-activated spruce sawdust ............ 1.0 530 15 500; / 0 lignin-activated fiber and 5 0, 0 Beech sawdust, untreated .............. i, 0 350 23 50 lignin-activated fiber and 5o0 '"lignin-activated beech sawdust ............ 1.0 550 20 Of course, the binding of the lignin-activated fiber material with the added waste chips can be further improved by adding a small amount of binder, preferably phenol-formaldehyde resin, to the waste chips. Such an addition of phenol-formaldehyde resin is only advantageous where either a very large percentage of untreated chips, coarse material or the like. is to be used or if the production of particularly high-quality molded bodies, in particular plates, is desired.

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.All panels, manufactured in any of the ways described, can after hot pressing in heated presses, post-curing in a curing chamber be subjected, preferably by heating to r5o to r7ö for r to 2 hours " with vigorous air circulation, which especially increases the water resistance and swelling significant. be improved.

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.The mixture of the lignin-activated fiber material with waste chips, Digging materials, reeds, straw, etc. can be made in any ratio. she can be done evenly through the entire fabric or only in (certain layers. So z. B. a chip additive only takes place in a thin superficial layer, to give the board a certain, chipboard-like appearance. Essential for the invention is only that the binding of the molded body or the plate in first Line through the lignin-activated fiber and a synthetic resin additive either is not applicable at all or only to a minor extent in order to achieve additional effects is made.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the production of moldings, in particular Plates, made from A @ bfallho @ zspänen, such as sawdust, wood shavings, milling chips and or or coarse materials, such as knots from the cellulose industry, waste from crouching, Refiners, defibrators, reeds, bagasse, straw, annual plants, e.g. B. potato tops or corn stalks, and b: zw. or mechanically defibrated lignocellulosic fabrics and binders, characterized in that the binder is a fiber material, preferably in 1lengen of 25 to 30% of the total mixture is used, the .by treatment of coarsely comminuted, largely preserved in the fiber structure, preferably Chopped up ligrnocellulose after the addition of alkaline substances such as sodium hydroxide or carbonate, calcium hydroxide or carbonate, in an amount corresponding to an additive from 1 to 51 / o sodium hydroxide, calculated on the dry wood substance, corresponds to, at least i hour with saturated or superheated steam from 6 to 10 atm is obtained and an extensive mechanical loosening carried out while maintaining the fiber structure will.

2. The method according to claim i, characterized in that it is coarsely shredded Lignocellulose with a solution of the alkaline substance, if necessary after previous Evacuation, so impregnated that after removal of the excess, impregnation solution the Lignocell: ulose the alkaline substance used in such an amount which i lyis 5% sodium hydroxide corresponds to the dry wood substance.

3. Procedure according to claims i and 2, characterized in that the starting mixture contains small amounts another binder, e.g. B. natural resin, synthetic resin, etc., are added. q .. The method according to claim i to 3, characterized in that -the used Waste wood chips are subjected to the same lign inactivation treatment like the added fiber. 5. The method according to claim i to .1, characterized in that -that the mixture of waste wood chips with the fiber material used as a binder evenly through the whole mass or only in layers, e.g. Am Form of thin surface layers.