AT395692B - Verfahren zur herstellung von faser- oder spanplatten - Google Patents

Description

AT 395 692 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Faser- oder Spanplatten aus Holzfasan bzw. Holzspänen, bei dem die Holzfasern bzw. -späne durch einen Leim auf Formaldehydbasis gebunden werden.

Im Zuge der fortschreitenden Entwicklung in der Holzfasern oder Holzspäne verarbeitenden Industrie haben sich in Abkehr vom bisher ausgeführten Naßfaserverfahren trocken produzierte Faserplatten durchgesetzt. Dabei werden 5 sogenannte HDF-Faser- bzw. Spanplatten (high density oder „hochdichte“ Platten) oder MDF-Faser- oder Span platten (medium density oder „mitteldichte“ Platten) hergestellt. Mit der Herstellung solcher Faser- oder Spanplatten nach der Trockenfasertechnologie ergeben sich auch Änderungen der Rezepturen insbesondere hinsichtlich der Zugabe des als Leim verwendeten Harzes, dessen Konzentration, der Mengenverhältnisse usw.

Ein Problem in der Verwendung von Leimen auf Formaldehydbasis, wie insbesondere Leimen auf Basis eines 10 Harzes aus Harnstoff und Förmaldehyd besteht darin, daß während der Herstellung und auch aus den fertigen Fascr- oder Spanplatten Formaldehyd freigesetzt wird. Dies ist u. a. dadurch bedingt, daß die bevorzugt verwendeten Leime auf Formaldehydbasis einen freien Formaldehydanteil enthalten, da solche Leime wegen ihrer guten Klebekraft bevorzugt verwendet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, bei dessen Anwendung wenigstens in der 15 fertigen Faser- oder Spanplatte kein freies Formaldehyd mehr enthalten ist

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß man den vorzugsweise bereits beleimten Holzfasern bzw. Holzspänen einen Katalysator, der den oxidativen Abbau von Formaldehyd zu Kohlendioxid und Wasser katalysiert, ' zusetzt und daß man den oxidativen Abbau von Förmaldehyd in Gegenwart des Katalysators ausführt, wenn der Faser- oder Spänekuchen aus beleimten Holzfasern bzw. -spänen unter Druck und Wärmezufuhr zu Platten gepreßt 20 wird.

Vorteilhafte Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß der Erfindung wird durch den Einsatz von abgestimmten, selektiv wirksamen Katalysatoren im Zuge der Herstellung der Faser- oder Spanplatten nach der Trockenfasertechnologie das freie, in der Platte enthaltene Formaldehyd insbesondere in der Preßstufe, die in einer kontinuierlich oder in einer taktweise arbeitenden Presse 25 ausgeführt wird, durch katalytische Oxidation zu Kohlendioxid und Wasser umgesetzt (oxidiert), so daß schließlich eine formaldehydfreie Faser- bzw. Spanplatte, insbesondere eine HDF- oder MDF-Faser- oder Spanplatte vorliegt.

Ein vorteilhafter Nebeneffekt des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß durch die katalytische Oxidation von Förmaldehyd in der Faser- bzw. Spanplatte die bei der Produktion insbesondere beim Preßvorgang auftretende Emission von Formaldehyd unterbunden oder wenigstens erheblich verringert wird. 30 Im einzelnen kann bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wie folgt vorgegangen werden, wobei auf die angeschlossene Zeichnung, in welcher der Verfahrensablauf schematisch dargestellt ist, bezug genommen wird:

Die von einer Hackschnitzelwäsche kommenden, gereinigten Holzschnitzel werden im Hackschnitzelbunker über den Zerfaserer mit atmosphärischem Dampf vorgeheizt. Gegebenenfalls kann der zur Vorheizung verwendete 35 Dampf rückgewonnen werden. Aus dem Hackschnitzelbunker gelangen die Schnitzel in eine Pfropfenschnecke und von dort in einen Vorwärmer.

Im Vorwärmer werden die Hackschnitzel unter Dampfzufuhr (Dampf mit 6 bis 8 bar) thermisch aufgeschlossen, wobei die Ligninverbindungen gelöst werden. Die thermisch aufgeschlossenen Hackschnitzel werden mit einer Speiseschnecke einer mechanischen Zerfaserung zugeführt, in der die Schnitzel zwischen einer stillstehenden und 40 einer rotierenden Mahlscheibe zu Fasern zermahlen werden. Aus der Zerfaserung werden die in ihr gebildeten Fasern durch ein Blasventil über eine Blasleitung einem Trockner zugeführt.

Das als Leim dienendeHarz, vornehmlich ein Hamstoff-Fbrmaldehyd-Leim.dergegebenenfalls freies Formaldehyd enthält, und der vorzugsweise in Form einer wässerigen Lösung eines Harnstoff-Formaldehyd-Kondensations-produktes vorliegt, wird im Blasventil oder im Blasrohr zugesetzt. 45 Beispielsweise zusammen mit dem Leim erfolgt auch die Zugabe des Katalysators, der die Oxidation von Förmaldehyd zu Kohlendioxid und Wasser katalysiert. Dieser Katalysator wird beispielsweise in der Leitung zum Trockner mit den Holzfasern vermischt, so daß er später mit dem ohnedies vorhandenen Sauerstoff die selektive Oxidation von freiem Formaldehyd zu Kohlendioxid und Wasser katalysieren kann.

In einem Faserzyklon wird die warme und feuchte Trocknerluft von den getrockneten Holzfasern und vom 50 Katalysator getrennt. Die Fasern und der Katalysatoranteil werden aus dem Zyklon durch eine Zellradschleuse auf einen reversierbaren Bandförderer ausgetragen. Dieaus dem Zyklon austretende Luft kann zur Rückgewinnung von Katalysator behandelt weiden.

Von einem Bandförderer werden die Holzfasern, die beleimt sind und den Katalysator enthalten, zu einem Faserbunker, aus diesem zu einer Streumaschine und von dieser schließlich zu einer Vorpresse gefördert. 55 Während dieses Transportes kann ein Teil des zugemischten Katalysators mit Holzstaubanteil abgesaugt und wieder in den Kreislauf eingefühit werden.

Aus der Vorpresse gelangt da Faser- bzw. Spänekuchen zu einer kontinuierich oder diskontinuierlich arbeiten- -2-

AT 395 692 B den Presse, welche die Fasermatte aufnimmt und diese unter Druck und Wärmezufuhr zu einer endlosen Platte (kontinuierliche Presse) bzw. zu einer Platte mit definierten Maßen (Taktpresse) verarbeitet Dabei sind in kontinuierlich arbeitenden Pressen Preßzonen und Heizzonen vorgesehen. Hingegen werden Taktpressen nach einem bestimmten Pressendiagramm (Druck/Zeit/Temperatur) gesteuert. S Während der Preßarbeit, die unter Wärmezufuhr erfolgt, findet die katalytische Oxidation von Formaldehyd statt

Durch die katalytische Oxidation von Formaldehyd zu Kohlendioxid und Wasser (über Ameisensäure als Zwischenstufe) wird das in der Platte (Faser- oder Spanplatte) enthaltene freie Formaldehyd vollständig oder nahzu vollständig abgebaut

Nach dem Pressen erfolgt die technolgische Weiterbehandlung der so erhaltenen, formaldehydfreien Faserplatten 10 auf übliche Weise.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird durch Zusatz geeigneter, selektiv arbeitender Katalysatoren im Prozeßablauf der Holztrockenfasertechnologie bei der Spanplatten- oder Faserplattenfertigung im Leim enthaltenes, freies Formaldehyd oder durch die Behandlung der mit dem Leim geleimten Fasern bzw. Späne gebildetes, freies Formaldehyd oxidativ abgebaut 15 Wie oben erwähnt kann der Katalysator bei der Herstellung der Holztrockenfasem zugemischt werden.

Die Zumischung des Katalysators kann in Form von Feststoffen (Granulat Staub) oder in Form von S uspensionen «folgen.

Wie erwähnt kann der eingesetzte Katalysator zum Teil durch Absaugen an geeigneten Produktionsstellen wieder in den Kreislauf eingeführt werden. 20 Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist es auch möglich, den Katalysator dem Leim zuzumischen, bevor dieser auf die Fasern oder Späne aus Holz aufgebracht wird.

Neben den oben genannten Möglichkeilen, den Katalysator zuzufuhien, ist es auch möglich, diesen direkt auf die Hackschnitzel noch bevor diese zerfasert oder während diese thermisch aufgeschlossen werden, aufzugeben. Es ist auch möglich, daß der Katalysator den Holzfasern bzw. den Holzschnitzeln vor der Leimung zugesetzt wird. Man 25 kann auch so vergehen, daß der Katalysator den Holzhackschnitzeln zugesetzt wird wenn diese in die Vorrichtung zum thermischen Aufschließen der Holzhackschnitzeln eingefiihrt werden. Häufig ist es vorteühaft, wenn der Katalysator den geleimten und getrockneten Holzspänen bzw. Holzfasern zugesetzt wird oder wenn der Katalysator den Holzspänen bzw. Holzfasern zugesetzt wird während diese zwischengelagert werden bevor sie zu Platten verpießt weiden. 30 Weiters ist es möglich, den Katalysator im Vorwärmer im Bereich der Refinerspeiseschnecke, im Bereich des

Blasrohrs oder Blasventils, in den Faserbunker oder in der Streumaschine bzw. schließlich in der Vorpresse in Verbindung mit der Dampfinjektion, die dort vorgenommen wird, zuzumischen. So ist es z. B. möglich, daß der Katalysator den verleimten Holzspänen bzw. Holzfasern zugesetzt wird während diese in die Vorrichtung zum Vorpressen gegebenenfalls kombiniert mit einer Zufuhr von Dampf zugeführt weiden. 35 Schließlich ist es auch möglich, den Katalysator vor dem Einführen der Faser- oder Spanmatte in die Presse auf den Faserkuchen ein- oder beidseitig aufzubringen. Dabei kann der Katalysator den bereits gebildeten Faserkuchen unmittelbar vor der Verpressung zur Faser- bzw. Spanplatte zugesetzt werden, indem der Katalysator üb« den Faserkuchen gleichmäßig verteilt auf diesen aufgebracht wird.

Wie bereits angedeutet, ist das erfindungsgemäße Verfahren grundsätzlich nicht nur für die Herstellung von 40 Holzfaserplatten sondern auch für die Herstellung von Holzspanplatten anwendbar.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren gelangen vornehmlich Katalysatoren auf Basis von Metalloxiden, die in rein«Form oder alsMischungen vorliegenkönnen, zur Anwendung. Beispielsweisekönnen Katalysatorenauf Basis von Titanoxid verwendet werden. Auch Mischungen aus Metalloxiden mit Metallsalzen sind verwendbar (z. B. Titanoxid und Eisenchlorid). Da die Katalysatoren als „technische“ Produkte verwendet werden, richtet sich die 45 zugesetzte Menge nach dem Gehalt an Katalysator und beträgt zwischen 1 und 15 Gewichts-% bezogen auf die Holzfaser- bzw. Holzspänemenge (atro).

Ausführungsbeispiel:

In ein« Anlage gemäß dem in der beigefügten Zeichnung dargestellten Fließschema wurden verschiedene 50 Versuchedurchgeführt,diesichvoneinanderdurchdieAnwendungunterschiedlicherKatalysatorenundKatalysator- mengen unterschieden.

Die Holzhackschnitzel weiden in Refinern thermomechanisch zerfasert. Das Holz/Wasser/Dampfgemisch wird in einer sogenannten Blasleitung einem Fasertrockner zugeführt und dabei das als Leim dienende Hamstoff-Formaldehydharz, das anfangs einen Gehalt an freiem Formaldehyd von etwa 0,1 % enthält, z«setzL Das 55 Hamstoff-Formaldehydharz wurde in Form einer wässerigen Lösung zugegeben.

Nach d« Zugabe des Leimes wurden in die Blasleitung die in der weiter unten wiedergegebenen Tabelle angegeb«ien Katalysatoren bzw. Katalysatorgemische in den eb«ifalls in der Tabelle angegebenen Meng«i zugegeben. -3-

Claims (10)

1. AT 395 692 B Die beleimten Holzfasern werden im Fasertrockner bzw. in der Trocknerleitung auf eine Restfeuchte von 8 bis 10 % getrocknet und dann im Faserzyklon abgeschieden. Die abgeschiedenen Holzfasern wurden anschließend zu Faserplatten gepreßt, wobei folgende Preßbedingungen angewendet wurden: Preßdauer 15 Sek, Preßdruck 50kp/cm , Preßtemperatur 200 °C. Die so hergestellten Faserplatten wurden nach derPerforatonnethode gemäß DIN E120 auf ihrenFormldehydgehalt hin untersucht Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt. Tabelle Holzeinsatz Hamstoffharz zugabe [%/Holz atro] Katalysator *) [%/Holz atro] Katalysator Typ Formaldehyd-emission [mg/lOOg Platte] Fichte mit 10 10 Titanoxid 6 Rinde 5 Titanoxid 11 1 Titanoxid 19 0 Titanoxid 23 Fichte mit 10 10 Titanoxid/ Rinde Eisenchlorid 9 5 Titanoxid/ 4 Eisenchlorid *) Der eingesetzte Katalysator ist ein technisches Produkt, das nur einen geringen Anteil an Titanoxid bzw. Eisenchlorid enthält Bei den Versuchen wurden handelsübliche Hamstoffharzleime (keine El-Qualität) eingesetzt PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung von Faser· oder Spanplatten aus Holzfasern bzw. Holzspänen, bei dem die Holzfasern bzw. Späne durch einen Leim auf Formaldehydbasis gebunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß man den vorzugsweise bereits beleimten Holzfasern bzw. Holzspänen einen Katalysator, der den oxidativen Abbau von Formaldehyd zu Kohlendioxid und Wasser katalysiert, zusetzt und daß man den oxidativen Abbauvon Formaldehyd in Gegenwart des Katalysators ausfuhrt, wenn der Faser- oder Spänekuchen aus beleimten Holzfasern bzw. -spänen unter Druck und Wärmezufuhr zu Platten gepreßt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Katalysator ein Metalloxid, vorzugsweise Titanoxid verwendet wird. -4- AT 395 692 B
3. 3. Verfahr»! nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Katalysator ein Gemisch aus Metalloxiden verwendet wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das als Katalysator verwendete Gemisch Titanoxid enthält
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch aus einem Metalloxid und einem Metallsalz als Katalysator verwendet wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch aus Titanoxid und einem Eisensalz insbesondere Eisenchlorid verwendet wird.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator oder das als Katalysator verwendete Gemisch in Form einer wässerigen Suspension zugesetzt wird.
8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator den vorzugsweise thermomechanisch zerfaserten Holzhackschnitzeln oder den Holzspänen vor der Trocknung derselben auf eine Restfeuchte von 8 bis 10 % zugesetzt wird.
9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Leim enthaltenes freies Formaldehyd während des Transportes des Faser-Katalysator- bzw. des Holzspäne-Katalysatorgemisches zur Trockenvonichtung katalytisch zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert wird.
10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator von den Holzfasern bzw. den Holzspänen zusammen mit Holzstaubanteilen nach dem Trocknen der Holzfasern bzw. Holzspäne von diesen abgetrennt wird und der so abgetrennte Katalysator nach Abtrennung von Holzstaubanteilen den beleimten Holzfasern bzw. Holzspänen wieder zugeführt wird. Hiezu 1 Blatt Zeichnung -5-