Die Erfindung betrifft eine Leichtspanholzplatte, bestehend aus Holzspänen, die mit einer gehärteten Leimsubstanz verpresst sind sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.
Für ein solches Verfahren scheinen bis heute keine technischen Vorschläge veröffentlicht worden zu sein. Hingegen ist es bekannt, bei der Fertigung der Spanplatte selbst je einen Anteil der Späne mit einem Bindemittel zu versehen, worauf aus dem einen Anteil die Mittelschicht und aus dem anderen eine oder zwei Oberflächenschichten, eventuell gleich auf der vorgefertigten Mittelschicht, hergestellt werden (D-PS 977 371). Nach einem anderen Vorschlag werden den zu verarbeitenden Holzspänen zwei unterschiedliche Bindemittel gleichzeitig bzw. unmittelbar nacheinander zugesetzt. Die zweifach bedüsten Späne werden sodann bei einer niedrigeren Temperatur ohne Zwischentrocknung zur Platte verpresst.
Die Platte wird zwischenbehandelt und bei einer höheren Temperatur endverpresst, wobei auch das zweite Bindemittel endpolymerisiert wird (DDR-PS 23 716). Bei der Herstellung eines geformten Werkstoffes, in erster Linie einer Platte aus Holzspänen, Sägemehl od. dgl. können die naturfeuchten Späne beleimt, anschliessend auf eine Feuchte unter 10% heruntergetrocknet und zwischen vorbereiteten Deckschichten verpresst werden (D-OLS 1 808 375).
Zum Unterschied von diesen vorbekannten Verfahren betrifft die Erfindung die Vorbereitung der Holzspäne auf die Verarbeitung mit der Streumaschine also unabhängig vom Pressvorgang und seinen Bedingungen sowie von Nachbehandlungen, zusätzlichen Beschichtungen der Platte od. dgl., weil das Endprodukt des Verfahrens vorbereitete Späne sind, die gewünschtenfalls gelagert werden können und aus denen dann erst die Spanplatte hergestellt wird.
Bei Spanholzplatten werden je nach der bei ihrer Fertigung verwendeten Streumaschine einschichtige und dreischichtige Platten unterschieden, wobei einschichtige Platten ein im Oberflächenbereich verdichtetes Gefüge zeigen, das auf eine Anreicherung kleinerer Späne in diesem Bereich zurückzuführen ist, während dreischichtige Platten eine von den Aussenschichten aus kleineren Spänen deutlich abgegrenzte Mittelschicht aus gröberen Spänen besitzen. Bei beiden Plattenarten ist somit eine gegenüber den Oberflächenbereichen lediglich schärfer oder weniger ausgeprägt abgegrenzte, in sich homogene Mittelschicht aus groben Holzspänen vorhanden, die mit Leim gebunden ist.
Als Leim dient dabei zumeist ein duroplastisches Bindemittel, vor allem ein Harnstoff-Formaldehydharz in Verbindung mit einem Härter wie Ammoniumchlorid. Die Wahl des Bindemittels und der Härterkombination ist indes nicht Gegenstand der Erfindung und es können bei Harnstoff Formaldehydharzen als Härter auch Ammonsalze anderer Säuren, Peroxyde, Melamin, Dicyandiamid, organische Säuren oder Substanzen, die bei erhöhter Temperatur Säure abspalten, verwendet werden.
Die verwendeten Harnstoff-Formaldehydharze können auch in irgendeiner Weise etwa zur Erhöhung ihrer Elastizität oder zur Verschlechterung ihrer Benetzbarkeit modifiziert sein und zu den Aminoplasten in weitestem Sinn gehören.
Daneben haben auch Phenolharze eine praktische Bedeutung bei der Spanplattenherstellung erlangt. Als Härter werden allgemein Säuren, säureabspaltende Stoffe, jedoch auch Formaldehyd, Hexamethylentetramin sowie andere Formaldehyd abspaltende Stoffe, Resorcin und Peroxyde verwendet. Diese Bindemittelsysteme werden Phenoplaste genannt.
Sie können für sich allein oder auch in Kombination mit Aminoplasten verwendet werden.
In an sich bekannter Weise können dem Gemisch aus Holzspänen und Bindemittel, das beim Zusatz in der Form einer wässerigen Lösung vorliegt, auch noch andere Stoffe zugesetzt sein, beispielsweise eine Paraffindispersion zum Hydrophobieren sowie Asbestfasern, Borate, Phosphate od. dgl. zur Herabsetzung der Entflammbarkeit der Platte.
Für den Verbrauch von Spanplatten vor allem in der Möbelindustrie ist die Wichte der Platten wichtig, die bei den bekannten Platten nahezu ausschliesslich von der für die Späne verwendeten Holzart abhängt, weil der Verdichtungsgrad der geschütteten Späne in der Heisspresse nur in sehr engen Grenzen variiert werden darf, damit nicht andere wichtige Eigenschaften, etwa die Schraubfestigkeit oder die Querzugsfestigkeit leiden. Es hat sich gezeigt, dass unter diesen Aspekten nur Spanplatten mit hoher Wichte von beispielsweise 700-750 kg/m3 den gestellten Anforderungen in befriedigender Weise genügen. Solche Platten können aber derzeit nur aus Hartholzspänen, vor allem aus Buchenholzspänen hergestellt werden und dieses Rohmaterial ist nicht nur verhältnismässig teuer, sondern auch in zunehmendem Masse schwieriger zu beschaffen.
Hier setzt die Erfindung ein, die darauf abzielt, durch eine bestimmte Aufbereitung der Holzspäne ein Ausgangsmaterial für Schüttmaschinen beliebiger Art zu schaffen, dessen Weiterverarbeitung in der Heisspresse zu fehlerlosen Platten von niedrigerer Wichte als bisher bei mindestens gleich guten sonstigen Eigenschaften führt.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Leimsubstanz in einer Menge von 10-23 Gew.% vorhanden ist.
Die Beleimung der Späne kann unter Einhaltung einer Zwischenlagerung erfolgen.
Im besonderen kann die Trocknung bis zu einer Restfeuchtigkeit von 1-4 % vorgenommen werden.
Je nach dem angewendeten Leim kann ein Härtemittel jedoch erst vor der letzten Beleimung zugesetzt werden.
Dieses Verfahren führt zu beleimten Holzspänen als Zwischenprodukt der Spanplattenherstellung, die schon bei verhältnismässig wenig erhöhtem Leimanteil eine bedeutende Einsparung von Holzspänen vor allem in der für die Wichte ausschlaggebenden Mittelschicht gestatten, wobei der gesamte Leimzusatz gemäss einer Ausführungsform, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mittelschicht der fertigen Spanplatte, wenigstens 10 Gew. % reine Leimsubstanz beträgt.
Die Aufbringung dieser Leimmenge in einem einzigen Beleimungsvorgang führt nicht zum Erfolg, weil sich gezeigt hat, dass Holzspäne, die in dieser Weise überleimt worden sind, in der Heisspresse zu einer Dampfblasenbildung führen, welche das Gefüge der Platte beim Öffnen der Presse zerstören. In der Regel liegt die maximale Gesamtfeuchtigkeit des Spankuchens vor dem Eingang in die Presse bei etwa 10%.
Die aus den erfindungsgemäss vorbereiteten Spänen hergestellten Platten besitzen bei gleich guten sonstigen Eigenschaften eine wesentlich geringere Wichte als vorbekannte Platten, weil es bei Verwendung dieser Späne gelingt, den Verdichtungsgrad bei gleichbleibenden Plattenabmessungen herabzusetzen. Es hat sich ausserdem gezeigt, dass die so gefertigten Platten trotz des vermehrten Porenvolumens in der Mittelschicht überraschenderweise eine verbesserte Schraubfestigkeit besitzen können als vorbekannte Platten.
Bei einer wichtigen Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird nicht die Gesamtmenge der Holzspäne auf einmal, sondern zunächst nur ein Teil davon beleimt und getrocknet. Sodann werden diese beleimten Späne mit den restlichen noch nicht beleimten Spänen gemischt und es wird dieses Gemisch vor seiner Aufgabe auf die Streumaschine abermals beleimt.
In allgemeinerer Weise kann so vorgegangen werden, dass ein Teil der Holzspäne mehrfach beleimt und getrocknet wird und der Rest der Holzspäne diesem wenigstens zweimal beleimten Anteil ihrer Gesamtmenge erst vor der letzten Beleimung zugesetzt wird. Unter Umständen kann es vorteil haft sein, bei mehrfacher Beleimung die Holzspäne partien weise in das Verfahren einzuführen, so dass je ein Teil der selben bei jeder weiteren Beleimung zugesetzt wird.
Je nach Wahl der Holzart und des Bindemittels oder auch aus Produktionsgründen kann es vorteilhaft sein, die beleimten Späne vor oder nach ihrer Trocknung zu lagern, ehe sie im Verfahren weiterverarbeitet werden. Diese Zwi schenlagerung erfolgt am besten unter zeitweiligem, vorzugsweise aber unter ständigem Wenden der Holzspäne in Abhängigkeit von den Milieubedingungen der Feuchtigkeit und der Temperatur sowie des Leimauftrages auf den Spänen.
Dabei kann die relative Feuchtigkeit bei der Lagerung in Grenzen von etwa 70-95% schwanken. Sie wird vorteilhaft im Bereich von 50-60% liegen. Wiewohl die Temperatur in sehr weiten Grenzen, etwa zwischen -5 und +100 C schwanken kann, wird die Lagerung, sofern nicht durch besonders niedrige oder besonders hohe Temperaturen besondere Effekte erzielt werden sollen, bei Temperaturen von 10-40" C durchgeführt werden.
Der Anteil der mehrfach beleimten Späne soll in dem zur Verarbeitung auf der Streumaschine fertig vorbereiteten Gemisch 45-100, vorzugsweise 60-100, Gew. % betragen, wiewohl auch in bestimmten Fällen mit einem noch geringeren Prozentanteil gearbeitet werden kann.
Wiewohl bei der Spanplattenherstellung schon bisher dem zu verpressenden Gemisch in geringen Mengen Sägespäne als billiges Füllmaterial zugesetzt wurden, ist es neu, dass bei einer Ausführungsform des Verfahrens ausserordentlich grosse Mengen von bis zu 60 Gew. % Sägespäne der gleichen oder einer anderen Holzart den einzusetzenden Holzspänen, z. B. Buchenholzspänen, zugesetzt sein können, ohne dass sich hiedurch eine Verschlechterung der Eigenschaften der Spanholzplatte ergibt. Die mit den Sägespänen gemischten Späne können dabei genauso auf einmal oder stufenweise beleimt werden wie Späne, die keinen solchen Zusatz erhalten haben. Vorzugsweise erfolgt der Zusatz der Sägespäne allerdings in einem, und zwar zwischen der vorletzten und der letzten Beleimung vor oder nach dem Trocknen.
Die Sägespäne können vorgetrocknet oder im naturfeuchten Zustand belassen sein, wobei ihre Menge entsprechend ihrem Feuchtigkeitsgrad unter Bedachtnahme auf den angestrebten Feuchtigkeitsgrad der auf der Streumaschine zu verarbeitenden Späne, die das Endprodukt des erfindungsgemässen Verfahrens darstellen, gewählt wird.
Beispiel 1
Buchenspäne mit einer Holzfeuchtigkeit von 100 % (DIN 52 183) werden in einem Mischer mit Harnstoff Formaldehydharz in 50 %iger wässeriger Lösung beleimt, wobei der Formaldehydgehalt der beleimten Späne 10% beträgt, berechnet auf absolut trockenes Holz.
Diese Späne werden in einem herkömmlichen Trockner bei einer Temperatur von beispielsweise 1600 C auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 3 % getrocknet.
Die beleimten und getrockneten Späne durchlaufen die gleiche oder eine zweite Mischapparatur und werden noch mals mit Harnstoff-Formaldehydharz in 50 %iger wässeriger Lösung beleimt, wobei der Festharzgehalt der zweiten Beleimung 8 % Festharz, berechnet auf absolut trockenes Holz, beträgt. Gleichzeitig wird, entweder der Leimflotte zugemischt oder durch separate Verdüsung, 20 %ige wässerige Ammonchioridlösung in den Mischer eingebracht, und zwar in einer Menge, dass das feste Ammonchlorid 2% des gesamten vorhandenen Festharzes ausmacht.
Das die Mischmaschine verlassende Spangemisch kann durch die Ballenprobe auf seine Eignung zur Verarbeitung auf der Streumaschine geprüft werden. Zu diesem Zweck wird aus einer Probemenge mit der Hand ein Ballen geformt und dessen Aussehen und Zerfallneigung, die für seine Weiterverarbeitung charakteristisch sind, visuell geprüft.
Die Streumaschine bzw. die Geschwindigkeit des Blechdurchganges, sowie der Leistenabstand in der Heizpresse werden so eingestellt, dass die erhaltene Spanplatte mit einer Stärke von 19 mm nach dem Schleifen eine Wichte von 450 besitzt.
Bei Einhaltung aller übrigen Kennzahlen in den handels üblichen Grenzen wird bei der gefertigten Platte eine hervorragende Schraubfestigkeit festgestellt.
Beispiel 2
100 kg Fichtenspäne mit einer Feuchtigkeit von 150% (DIN 52 183) werden in zwei Anteile geteilt, von denen der Anteil A) 75 kg und der Anteil B) 25 kg beträgt. Anteil A wird mit 50 kg Sägespänen, die eine Feuchtigkeit von 100% (DIN 52 183) aufweisen, gemischt. Dieses Gemisch wird mit Hamstoff-Formaldehydharz in 50%iger wässeriger Lösung beleimt, wobei der Festharzgehalt der beleimten Mischung 15 %, berechnet auf absolut trockenes Holz, beträgt. Die beleimten Späne werden in einem Flammtrockner bei einer Temperatur von 700" C getrocknet, wobei der Feuchtigkeitsgehalt nach dem Trocknen 2% beträgt.
Der Anteil B durchläuft den gleichen oder einen anderen Trockner und ergibt Späne mit einer Feuchtigkeit von 2%.
Die beleimten und unbeleimten getrockneten Späne werden bei einer relativen Feuchtigkeit von 55% und bei einer Temperatur von 18 C 18 Stunden gelagert und dabei ständig gewendet.
Das solcherart aufbereitete Spangemisch wird in einem Mischer mit 50%iger Harnstoff-Formaldehydlösung beleimt, wobei dieser zweite Leimauftrag 8 % Festharz, berechnet auf absolut trockenes Holz, beträgt. Gleichzeitig wird, entweder der Leimflotte zugemischt oder durch separate Verdüsung, 20 %ige wässerige Ammonchloridlösung in den Mischer eingebracht, und zwar in einer Menge, dass das feste Ammonchlorid 1,8 % des gesamten vorhandenen Festharzes ausmacht.
Die Streumaschine bzw. die Geschwindigkeit des Blechdurchganges, sowie der Leistenabstand in der Heizpresse werden so eingestellt, dass die erhaltene Spanplatte mit einer Stärke von 19 mm nach dem Schleifen eine Wichte von 500 besitzt.
Bei Einhaltung aller übrigen Kennzahlen in den handels üblichen Grenzen, wird bei der gefertigten Platte eine hervorragende Schraubfestigkeit festgestellt.
The invention relates to a lightweight chipboard consisting of wood chips which are pressed with a hardened glue substance and a method for their production.
To date, no technical proposals appear to have been published for such a process. On the other hand, it is known to provide a portion of the chips with a binding agent during the manufacture of the chipboard itself, after which the middle layer is made from one portion and one or two surface layers are made from the other, possibly directly on the prefabricated middle layer (D- PS 977 371). According to another proposal, two different binders are added to the wood chips to be processed at the same time or in immediate succession. The chips are sprayed twice and then pressed at a lower temperature without intermediate drying to form the board.
The plate is subjected to intermediate treatment and final compression at a higher temperature, the second binder also being final polymerized (DDR-PS 23 716). When producing a shaped material, primarily a board made of wood chips, sawdust or the like, the naturally moist chips can be glued, then dried down to a moisture content of less than 10% and pressed between prepared cover layers (D-OLS 1 808 375).
In contrast to these previously known methods, the invention relates to the preparation of the wood chips for processing with the spreader, regardless of the pressing process and its conditions as well as post-treatments, additional coatings of the plate or the like, because the end product of the method is prepared chips, if desired can be stored and from which the chipboard is only then made.
In the case of chipboard panels, a distinction is made between single-layer and three-layer panels, depending on the spreader used in their production, with single-layer panels showing a compacted structure in the surface area, which can be attributed to an accumulation of smaller chips in this area, while three-layer panels clearly one of the outer layers of smaller chips have a delimited middle class made up of coarser chips. With both types of panels, there is therefore a homogeneous middle layer made of coarse wood chips that is only more sharply or less distinctly demarcated from the surface areas and is bound with glue.
A thermosetting binder is usually used as the glue, especially a urea-formaldehyde resin in conjunction with a hardener such as ammonium chloride. The choice of binder and hardener combination is not the subject of the invention and, in the case of urea formaldehyde resins, ammonium salts of other acids, peroxides, melamine, dicyandiamide, organic acids or substances which split off acids at elevated temperatures can also be used as hardeners.
The urea-formaldehyde resins used can also be modified in any way, for example to increase their elasticity or to impair their wettability, and belong to the aminoplasts in the broadest sense.
In addition, phenolic resins have also gained practical importance in the manufacture of chipboard. Acids, acid-releasing substances, but also formaldehyde, hexamethylenetetramine and other formaldehyde-releasing substances, resorcinol and peroxides are generally used as hardeners. These binder systems are called phenoplasts.
They can be used on their own or in combination with aminoplasts.
In a manner known per se, other substances can also be added to the mixture of wood chips and binding agent, which is in the form of an aqueous solution when added, for example a paraffin dispersion for hydrophobing and asbestos fibers, borates, phosphates or the like to reduce flammability the plate.
For the consumption of chipboard, especially in the furniture industry, the specific weight of the panels is important, which in the known panels depends almost exclusively on the type of wood used for the chips, because the degree of compression of the chips poured in the hot press can only be varied within very narrow limits so that other important properties, such as screw strength or transverse tensile strength, do not suffer. It has been shown that, under these aspects, only chipboards with a high density of, for example, 700-750 kg / m3 meet the requirements in a satisfactory manner. Such panels can currently only be made from hardwood chips, especially beechwood chips, and this raw material is not only relatively expensive, but also increasingly difficult to obtain.
This is where the invention comes in, which aims to create a starting material for bulk machines of any type through a certain processing of the wood chips, the further processing of which in the hot press leads to flawless panels of lower density than previously with at least the same good other properties.
The invention is characterized in that the glue substance is present in an amount of 10-23% by weight.
The chips can be glued with intermediate storage.
In particular, drying can be carried out up to a residual moisture of 1-4%.
Depending on the glue used, a hardening agent can only be added before the last glue application.
This process leads to glued wood chips as an intermediate product in the manufacture of chipboard, which, even with a relatively small amount of glue, allow significant savings in wood chips, especially in the middle layer, which is decisive for the weight, whereby the total amount of glue added according to one embodiment, based on the total weight of the middle layer of the finished Chipboard, at least 10 wt.% Pure glue substance.
The application of this amount of glue in a single gluing process is unsuccessful because it has been shown that wood chips that have been glued over in this way lead to the formation of steam bubbles in the hot press, which destroy the structure of the plate when the press is opened. As a rule, the maximum total moisture in the chip cake before it enters the press is around 10%.
The panels produced from the chips prepared according to the invention have a significantly lower specific gravity than previously known panels, while other properties are equally good, because when using these chips it is possible to reduce the degree of compaction while maintaining the panel dimensions. It has also been shown that the plates produced in this way, despite the increased pore volume in the middle layer, can surprisingly have an improved screw strength than previously known plates.
In an important embodiment of the method according to the invention, not the total amount of wood chips is glued and dried at once, but rather only a part thereof. These glued chips are then mixed with the remaining chips that have not yet been glued and this mixture is glued again before it is applied to the spreader.
In a more general way, the procedure can be such that a part of the wood chips is glued and dried several times and the rest of the wood chips is added to this at least twice glued portion of their total amount only before the last gluing. Under certain circumstances, it can be advantageous, in the case of multiple gluing, to introduce the wood chips into the process in batches, so that part of the same is added with each further gluing.
Depending on the type of wood and the binding agent selected, or for production reasons, it can be advantageous to store the glued chips before or after they have dried before they are further processed in the process. This interim storage is best done with temporary, but preferably with constant turning of the wood chips depending on the environmental conditions of the humidity and the temperature as well as the glue application on the chips.
The relative humidity during storage can fluctuate between about 70-95%. It will advantageously be in the range of 50-60%. Although the temperature can fluctuate within very wide limits, for example between -5 and +100 C, storage will be carried out at temperatures of 10-40 "C, unless special effects are to be achieved through particularly low or particularly high temperatures.
The proportion of multiple glued chips in the mixture prepared for processing on the spreader should be 45-100, preferably 60-100,% by weight, although in certain cases an even lower percentage can be used.
Although small amounts of sawdust have been added to the mixture to be pressed as a cheap filler material in chipboard manufacture, it is new that in one embodiment of the process, exceptionally large amounts of up to 60% by weight of sawdust of the same or a different type of wood are added to the wood chips to be used , e.g. B. beech wood chips, can be added without this resulting in a deterioration in the properties of the chipboard. The chips mixed with the sawdust can be glued on at once or in stages, as can chips that have not received such an additive. However, the sawdust is preferably added in one go, namely between the penultimate and the last gluing before or after drying.
The sawdust can be predried or left in the naturally moist state, the amount being selected according to their degree of moisture taking into account the desired degree of moisture of the shavings to be processed on the spreader, which represent the end product of the process according to the invention.
example 1
Beech chips with a wood moisture content of 100% (DIN 52 183) are glued in a mixer with urea formaldehyde resin in a 50% aqueous solution, the formaldehyde content of the glued chips being 10%, calculated on absolutely dry wood.
These chips are dried in a conventional dryer at a temperature of, for example, 1600 C to a moisture content of 3%.
The glued and dried chips run through the same or a second mixing device and are glued again with urea-formaldehyde resin in 50% aqueous solution, the solid resin content of the second gluing being 8% solid resin, calculated on absolutely dry wood. At the same time, either mixed with the glue liquor or by separate spraying, 20% aqueous ammonium chloride solution is introduced into the mixer in an amount such that the solid ammonium chloride makes up 2% of the total solid resin present.
The chip mixture leaving the mixer can be tested for its suitability for processing on the spreader using the bale sample. For this purpose, a bale is formed by hand from a sample and its appearance and tendency to disintegrate, which are characteristic for its further processing, are visually checked.
The spreading machine or the speed of the sheet metal passage, as well as the distance between the bars in the heating press, are set so that the chipboard obtained, with a thickness of 19 mm, has a density of 450 after grinding.
If all other key figures are adhered to within the usual commercial limits, an excellent screw strength is determined in the manufactured panel.
Example 2
100 kg of spruce chips with a moisture content of 150% (DIN 52 183) are divided into two parts, of which part A) is 75 kg and part B) is 25 kg. Part A is mixed with 50 kg of sawdust, which has a moisture content of 100% (DIN 52 183). This mixture is glued with urea-formaldehyde resin in 50% aqueous solution, the solid resin content of the glued mixture being 15%, calculated on absolutely dry wood. The glued chips are dried in a flame dryer at a temperature of 700 ° C., the moisture content after drying being 2%.
Part B goes through the same or a different dryer and results in chips with a moisture content of 2%.
The glued and unglued dried chips are stored at a relative humidity of 55% and at a temperature of 18 C for 18 hours and are constantly turned.
The chip mixture prepared in this way is glued in a mixer with 50% urea-formaldehyde solution, this second glue application being 8% solid resin, calculated on absolutely dry wood. At the same time, either mixed with the glue liquor or by separate spraying, 20% aqueous ammonium chloride solution is introduced into the mixer, specifically in an amount that the solid ammonium chloride makes up 1.8% of the total solid resin present.
The spreading machine or the speed of the sheet metal passage, as well as the distance between the bars in the heating press, are set so that the chipboard obtained, with a thickness of 19 mm, has a density of 500 after grinding.
If all other key figures are adhered to within the customary limits, an excellent screw strength is determined in the manufactured panel.