DE102005059900A1

DE102005059900A1 - Verfahren zur Herstellung schwerentflammbaren Holzwerkstoffen

Info

Publication number: DE102005059900A1
Application number: DE200510059900
Authority: DE
Original assignee: LUD KUNTZ GmbH
Current assignee: LUD KUNTZ GmbH
Priority date: 2005-12-15
Filing date: 2005-12-15
Publication date: 2007-06-28

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von schwerentflammbaren Holzspanplatten unter Verwendung von Polyphosphatverbindungen als Holzschutzmittel und Tanninformaldehydharze als Bindemittel.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von schwerentflammbaren Holzspan- und Holzfaserplatten. Holzspanplatten gehören chemisch wie Holz zu den organischen Verbindungen und unterliegen unter der Einwirkung von Feuer bzw. Hitze laufend Veränderungen in ihren chemischen Zusammensetzungen und ihren chemischen Eigenschaften. Sie weisen hierbei die Merkmale eines Brennstoffes auf.

Holzspanplatten und Holzfaserplatten werden teilweise im Bauwesen eingesetzt. Für bestimmte Anwendungsgebiete im Bauwesen, in denen ein Schutz gegen Feuer verlangt wird, werden an Baustoffe einschließlich Holzspanplatten hohe Anforderungen bezüglich des Brandverhaltens gestellt. Es überrascht deshalb nicht, dass an der Entwicklung von schwerentflammbaren Holzspan- und Holzfaserplatten ein umfassendes, vielschichtiges Interesse besteht.

Die Ausrüstung von Holzspan- und Holzfaserplatten mit der Eigenschaft schwerentflammbar kann grundsätzlich auf zwei Wegen erfolgen. Zum einen können die fertigen Spanplatten mit dem Brandschutzmittel durch Besprühen oder Anstreichen versehen werden, zum anderen kann das Holzschutzmittel während der Plattenherstellung in gelöster oder fester Form den Spänen vor, während und nach der Beleimung zugegeben werden. Hierbei ist bei Dreischichtplatten eine unterschiedliche Verteilung des Holzschutzmittels innerhalb der Schichten möglich. Holzschutzmittel werden in der Regel in mengen von 15–20% bezogen auf atro Holzspäne eingesetzt.

Es werden an Holzschutzmittel in der Regel hohe Anforderungen gestellt. Sie sollen die Holzverkohlung fördern und weniger die Bildung von brennbaren Gasen. Ferner soll die Entwicklung von feuerhemmenden Gasen bzw. die Löschgasentwicklung durch das Holzschutzmittel forciert werden und die Schaumschicht- bzw. Schutzschichtbildung begünstigen. Durch eine geeignete Behandlung mit Feuerschutzmitteln ist es möglich, für Holzspanplatten eine Eingliederung in die Baustoffklasse B1 (schwerentflammbar) gemäß DIN 4102 zu erreichen.

Als Holzschutzmittel können im Prinzip viele chemische Verbindungen eingesetzt werden, hierbei gehören Monoammonium- und Diammoniumphosphat Verbindungen, Borsäure und Borate. Auch Bromverbindungen wurden für die Herstellung von schwerentflammbaren Holzwerkstoffen propagiert. Auch Vermaculite können hierfür eingesetzt werden. Ferner können Polyphosphate wie Natriumtripolyphosphat als Feuerschutzmittel eingesetzt werden.

Als Bindemittel für die Herstellung von Holzspanplatten können säurehärtende Harnstoffformaldehydharze (UF-Harze) und Melaminharnstoff-formaldehydharze (MUF-Harze), alkalisch härtende Phenolformaldehydharze (PF-Harze) und Klebstoffe auf der Basis von Diisocyanaten (PMDI) verwendet werden. Bei Spanplatten ist es möglich, in den verschiedenen Schichten ein unterschiedliches Bindemittel zu verwenden. So ist es möglich, in den Deckschichten ein Aminoplastharz und in der Mittelschicht ein Klebstoff auf Basis von polymeren Diisocyanaten zu verwenden.

Bei der Zugabe von Feuerschutzmitteln zum Bindemittel, insbesondere zu alkalisch härtenden Phenolformaldehydharzen, treten infolge Unverträglichkeitserscheinungen mit dem Bindemittel Festigkeitsminderungen der hergestellten Platten ein, die insbesondere bei der Verwendung von alkalisch härtenden Phenolformaldehydharzen ausgeprägt sind (vgl. Deppe und Lux 1967, Stegmann und Schorning 1967). Die Unverträglichkeitserscheinungen führen dazu, dass sich die Querzugfestigkeit und die Dickenquellung der hergestellten Platten erheblich verschlechtern, zumal in der Regel etwa 15% bis 20% an Feuerschutzmitteln erforderlich sind, um ausreichenden Schutz im Sinne der DIN 4102 zu erreichen. Wegen ihrer Unverträglichkeit mit den üblichen Brandschutzmitteln wie Polyphosphaten und ihres ungünstigen Brandverhaltens werden alkalisch härtende Phenolformaldehydharze in der Regel bei der Herstellung von schwerentflammbaren Platten nicht eingesetzt. Die Anwendung von Harnstoffformaldehydharzen, die im sauren pH-Bereich aushärten, ist insbesondere bei der Herstellung von Platten mit niedriger Rohdichte problematisch, da solche Platten eine hohe Formaldehydabgabe aufweisen und meist diesbezüglich den einschlägigen Anforderungen nicht genügen. Um Platten mit niedriger Formaldehydabgabe herzustellen, können Klebstoffe auf Basis von PMDI verwendet werden. Diese Bindemittel sind jedoch sehr teuer.

Es ist besonders schwierig, Spanplatten mit einer Rohdichte von 0,3 bis 0,5 g/cm³ mit schwerentflammbaren Eigenschaften nach DIN 4102 unter Einsatz von säurehärtenden Harnstoffformaldehydharzen herzustellen, die zugleich den Anforderungen an die Formaldehydemission entsprechen. Es kommt hinzu, dass manche Holzschutzmittel in Verbindung mit Aminoplastharzen, insbesondere Harnstoffformaldehydharzen, zu, auf verschiedene Ursachen zurückzuführende, Geruchsentwicklung führen.

Es war deshalb das Ziel der Erfindung, einen neuen Weg zu finden, der es gestattet, Holzspan- und Holzfaserplatten, insbesondere solche mit einer Rohdichte zwischen 0,3 und 0,5 g/cm³ herzustellen, die nach DIN 4102 schwerentflammbar sind und zugleich eine niedrige Formaldehydabgabe aufweisen. Es war ferner das Ziel der Erfindung, ein Bindemittel einzusetzen, dass hohe Verträglichkeit mit dem verwendeten Brandschutzmittel aufweist, insbesondere mit den Natriumpolyphosphaten. Ein weiteres Ziel war es, Platten herzustellen, deren Formaldehydabgabe der Emissionsklasse E1 entsprechen. Es wurde überraschend festgestellt, dass alle diese Ziele erreicht werden, wenn man anstelle von alkalisch härtenden PF-Harzen und UF-Harzen Tanninharze einsetzt.

Die Tanninharze, insbesondere Tanninformaldehydharz (TF-Harze) sind Reaktionsprodukte von Tannin mit dem Formaldehyd. Als Tannine eignen sich insbesondere die kondensierten Tannine, die aus bestimmten Rinden und Hölzern gewonnen werden. Hierzu gehören die Quebrachotannine und die Mimosatannine, die aus Quebrachoholz und Mimosarinde gewonnen werden. Die gewonnen Tannine können durch Reaktion mit Formaldehyd vernetzen und Holz-zu-Holz-Bindungen erzeugen. Überraschender Weise hat sich herausgestellt, dass das Tanninformaldehydharz sich mit den Feuerschutzmitteln insbesondere mit den Polyphosphaten besonders gut verträgt und dass die mit Tanninformaldehydharzen hergestellten Platten hohe Feuchtebeständigkeit aufweisen. Es hat sich ferner überraschend herausgestellt, dass die hergestellten Holzspanplatten besonders niedrige Formaldehydabgabe aufweisen und die einschlägige E1-Klassifikation treffen.
Es hat sich in einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung als Vorteil erwiesen, das Tannin und das Brandschutzmittel in flüssiger Form gemeinsam oder hintereinander auf die Späne aufzubringen und darauf folgend die so behandelten Späne zu trocknen und anschließend den Vernetzer Formaldehyd, der zur Vernetzung der Tannine dient und die Entstehung der Holz-zu-Holz Bindung bewirkt, zuzugeben. Durch diese Vorgehensweise kann die Feuchte der Späne nach dem Beleimen so eingestellt werden, dass kurze Presszeiten möglich werden.
Die erfindungsgemäße Zugabe von Tannin und dem Holzschutzmittel und darauf folgende Trocknung bietet mit anderen Worten den Vorteil, dass das Tannin und das Brandschutzmittel in gelöster Form und damit gleichmäßig auf die Späne aufgebracht werden und das Tannin durch den Trocknungsvorgang nicht aushärtet. Eine Trocknung der Späne nach dem Beleimen mit Phenolformaldehydharzen oder Amionoplastharz führt zur Kondensation des Harzes vor dem Pressen und ist deshalb technisch nicht realisierbar.
Literatur

Deppe, H.-J., Lux, B.V. (1967): Über die Eignung anorganischer Verbindungen zur Herstellung schwerentflammbarer Holzwerkstoffe. Einsatzmöglichkeiten anorganischer Feuerschutzmittel. Holz-Zentralblatt 93 (105):1645–1646
Stegmann, G., Scherning, P. (1967): Entwicklungsarbeiten zur Herstellung schwerentflammbarer Holzspanplatten. Forschungsbericht des Landes Nordrhein-Westfalen Nr. 1820

Claims

Verfahren zur Herstellung von schwerentflammbaren Holzspanplatten und Holzfaserplatten mit einem Holzschutzmittel insbesondere auf Basis von Phosphatverbindungen, dadurch gekennzeichnet, dass als Bindemittel für die Plattenherstellung ein Tanninformaldehydharz verwendet wird.
verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Späne zuerst mit einem Gemisch aus Tannin und Feuerschutzmittel in flüssiger Form behandelt werden, anschließend auf eine Feuchte von weniger als 10% getrocknet werden und die Tannine erst nach dem Trocknen mit Formaldehyd als Vernetzer kondensiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Tanninformaldehydharz nur in der Mittelschicht einer mehrschichtigen Spanplatte eingesetzt wird und Aminoplastharze in den Deckschichten.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Tanninformaldehydharz nach der Zugabe des Brandschutzmittels auf die Späne aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Tanninformaldehydharz vor der Zugabe des Brandschutzmittels auf die Späne aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass nur ein Teil des Brandschutzmittels und des Tannins auf die Späne vor dem Trocknen aufgebracht werden und der übrige Teil nach dem Trocknen.