DE102007054123B4

DE102007054123B4 - Process for the production of fiberboard with reduced formaldehyde emission, high moisture resistance and hydrolysis resistance of the gluing

Info

Publication number: DE102007054123B4
Application number: DE102007054123A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-11-15
Filing date: 2007-11-11
Publication date: 2012-03-15
Anticipated expiration: 2027-11-12
Also published as: DE102007054123A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von mitteldichten Faserplatten nach dem Trockenverfahren aus Lignocellulosen, bei dem die Lignocellulosen nach dem chemo-thermomechanischen Verfahren (CTMP-Verfahren) unter Wasserdampfüberdruck zu Fasern aufgeschlossen werden und die Fasern in der Blowline mit Aminoplastharzen beleimt und anschließend dem weiteren Verfahren zur Herstellung von mitteldichten Faserplatten (MDF) zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern nach der Beleimung mit Aminoplastharzen mit Klebstoffen auf Basis von polymeren Diisocyanaten (PMDI) versetzt werden.Process for the production of medium-density fiberboard by the dry process from lignocelluloses, in which the lignocelluloses are broken down into fibers by the chemo-thermomechanical process (CTMP process) under water vapor pressure and the fibers in the blowline are glued with aminoplast resins and then the further process for the production of medium-density fiberboard (MDF) are supplied, characterized in that the fibers are mixed with adhesives based on polymeric diisocyanates (PMDI) after gluing with aminoplast resins.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Faserplatten, insbesondere mitteldichten Faserplatten (MDF), aus cellulosischem und/oder lignocellulosischem Material gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Insbesondere betrifft die Erfindung die Herstellung von Faserplatten mit extrem niedriger Formaldehydemission und gleichzeitig hoher Feuchtebeständigkeit und Hydrolyseresistenz der Verleimung unter Verwendung von Aminoplastharzen als Bindemittel.The invention relates to a process for the production of fiberboard, in particular medium-density fiberboard (MDF), from cellulosic and / or lignocellulosic material according to the preamble of the main claim. In particular, the invention relates to the production of fiberboards with extremely low formaldehyde emission and at the same time high moisture resistance and hydrolysis resistance of the gluing using aminoplast resins as a binder.

Für die Herstellung von mitteldichten Faserplatten (MDF) werden in Deutschland vorwiegend Nadelhölzer, insbesondere Kiefernholz (Waldindustrieholz) eingesetzt. Darüber hinaus wird auch Industrierestholz der Kiefer und der Fichte als Rohstoff verwendet. Beim Einsatz von Waldindustrieholz wird das Holz zunächst zu Hackschnitzeln zerkleinert. Die Halzhackschnitzel werden gewaschen, um eventuell anhaftende Fremdkörper, insbesondere Sandpartikel zu entfernen. Nach dem Waschen werden die Hackschnitzel in der Regel bei Temperaturen von 60°C bis 80°C für einige Minuten vorgedampft, um eventuelle Feuchteunterschiede zwischen den Hackschnitzeln zu egalisieren. Anschließend gelangen die Hackschnitzel über Schneckenförderung in einen Kocher (Digester), wo sie unter Dampfdruck und üblicherweise bei Temperaturen zwischen 160°C und 180°C thermohydrolytisch aufgeschlossen werden. Dieses Verfahren zur Herstellung des Faserstoffs wird als thermomechanischer Aufschluss (thermo-mechanical pulping (TMP)) bezeichnet. Nach dem Aufschluss gelangen die Hackschnitzel in einen Druckrefiner (Defibrator), wo sie zwischen Mahlscheiben unter Druck bei Temperaturen von ebenfalls 160°C bis 180°C zu Einzelfasern oder Faserbündeln zerfasert werden. Dem Zerfasern im Druckrefiner kann eine weitere Refinerstufe folgen.For the production of medium-density fiberboard (MDF) in Germany mainly softwoods, especially pine (forest industry wood) are used. In addition, industrial lumber of pine and spruce is also used as raw material. When using forestry wood, the wood is first crushed into woodchips. The Halzhackschnitzel be washed to remove any adhering foreign bodies, especially sand particles. After washing, the wood chips are usually pre-evaporated at temperatures of 60 ° C to 80 ° C for a few minutes to equalize any differences in moisture between the chips. Subsequently, the wood chips arrive via screw conveyance in a digester, where they are digested thermohydrolytically under steam pressure and usually at temperatures between 160 ° C and 180 ° C. This process for producing the pulp is referred to as thermo-mechanical pulping (TMP). After digestion, the chips arrive in a pressure refiner (defibrator), where they are fiberized between grinding discs under pressure at temperatures of 160 ° C to 180 ° C to single fibers or fiber bundles. The defibering in the pressure refiner can be followed by another refining step.

Nach der Zerfaserung wird der Faserstoff durch den im Refiner herrschenden Druck in eine Blasleitung bzw. Beleimungsrohr (Blowline) befördert. Üblicherweise werden in der Blasleitung die noch feuchten Fasern mit Aminoplastharz basierten Bindemitteln wie Harnstoffformaldehydharzen (UF-Harze) oder Melamin-Harnstoffformaldehydharzen (MUF-Harze) beleimt (Blowline-Beleimung). Harnstoffformaldehydharze (UF-Harze) sind die am meisten verwendeten Bindemittel. Im Prinzip können aber auch andere Bindemittel wie Phenolformaldehydharze (PF-Harze), Tanninformaldehydharze (TF-Harze) oder Klebstoffe auf Basis von polymeren Diisocyanaten (PMDI) für die Beleimung eingesetzt werden. Ferner können die UF-Harze mit Tannin und Resorcin modifiziert werden.After defibration, the pulp is conveyed through the pressure prevailing in the refiner into a blow line or blow-down tube (blowline). Usually, the still wet fibers are glued in the blow pipe with aminoplast resin based binders such as urea-formaldehyde resins (UF resins) or melamine-urea-formaldehyde resins (MUF resins) (blow-line gluing). Urea resins (UF resins) are the most widely used binders. In principle, however, other binders such as phenol-formaldehyde resins (PF resins), tannin-formaldehyde resins (TF resins) or adhesives based on polymeric diisocyanates (PMDI) can also be used for the gluing. Furthermore, the UF resins can be modified with tannin and resorcinol.

Nach der Beleimung wird der Faserstoff im Rohrtrockner getrocknet. Im Trockner erreichen die beleimten Fasern kurzfristig Temperaturen von 70°C bis 80°C, worauf die Feuchte der Fasern auf 5% ... 15% absinkt. Bei der Trocknung von mit UF-Harzen beleimten Fasern nach dem Blowline-Verfahren kann es infolge einer möglichen Voraushärtung zu einer Verringerung der Wirksamkeit des Bindemittels kommen. Der getrocknete und beleimte Faserstoff wird einer Formmaschine zugeführt, wo er auf ein Sieb gestreut wird, das sich mit hoher Geschwindigkeit bewegt. Die so geformten Matten werden anschließend zu Platten gepresst. Zur Verkürzung der Presszeit wird auch vorgeschlagen, die Matten vor dem Pressen mit Wasser oder Wasserdampf zu behandeln, wodurch die Temperatur der Matten vor dem Pressen etwa 100°C erreicht.After gluing, the pulp is dried in a tube dryer. In the dryer, the glued fibers reach temperatures of 70 ° C to 80 ° C in the short term, whereupon the moisture content of the fibers drops to 5% to 15%. During the drying of fibers glued with UF resins by the blow-line process, a reduction in the effectiveness of the binder may occur as a result of possible pre-curing. The dried and glued pulp is fed to a forming machine where it is sprinkled on a sieve which moves at high speed. The thus formed mats are then pressed into sheets. To shorten the pressing time is also proposed to treat the mats before pressing with water or steam, whereby the temperature of the mats reached about 100 ° C before pressing.

Die mit Aminoplastharzen als Bindemittel nach dem beschriebenen Verfahren hergestellten mitteldichten Faserplatten weisen eine geringe Feuchtebeständigkeit und Hydrolyseresistenz der Verleimung auf und darüber hinaus meist eine hohe Formaldehydemission.The medium-density fiberboards produced with aminoplast resins as binders by the process described have a low moisture resistance and hydrolysis resistance of the gluing and, moreover, usually a high formaldehyde emission.

Es wurden deshalb verschiedene Verfahren vorgeschlagen, um die Formaldehydabgabe der MDF zu verringern. So wurde z. B. nach der DE 2804514 C2 versucht, die Formaldehydabgabe von MDF durch nachträgliches Behandeln der Faserplatten mit Ammoniak oder Ammoniak abspaltenden Verbindungen zu vermindern ( DE 2804514 C2 ). Diese Nachbehandelung muss jedoch in einer separaten Arbeitsstufe in einer besonderen Kammer erfolgen.Various methods have therefore been proposed to reduce the formaldehyde release of the MDF. So z. B. after DE 2804514 C2 attempts to reduce the formaldehyde release of MDF by subsequent treatment of the fiberboard with ammonia or ammonia releasing compounds ( DE 2804514 C2 ). However, this aftertreatment must be done in a separate working stage in a special chamber.

Die Formaldehydabgabe der Platten lässt sich auch durch Reduzierung des Formaldehydgehalts im Aminoplastharz verringern. Dies hat jedoch den Nachteil, dass hierdurch die physikalisch-technologischen Eigenschaften der Platten verschlechtert werden können. In der Industrie werden meist UF-Harze mit einem Molverhältnis von Formaldehyd zu Harnstoff (F:U) von 1,1:1 und darunter eingesetzt, um Platten herzustellen, die den Ansprüchen der Qualität E1 gemäß den einschlägigen Bestimmungen genügen.The formaldehyde release of the plates can also be reduced by reducing the formaldehyde content in the aminoplast resin. However, this has the disadvantage that this can worsen the physical-technological properties of the plates. In the industry, UF resins having a molar ratio of formaldehyde to urea (F: U) of 1.1: 1 and below are mostly used to produce boards meeting the E1 quality standards according to the relevant regulations.

Formaldehydarme UF-Harze können mit Protein, Melamin oder Melaminformaldehydharzen modifiziert werden, um dem Abfall in den physikalischtechnologischen Eigenschaften der Platten entgegenzuwirken. Die Zugabe von Melaminformaldehydharzen zu UF-Harzen hat oftmals eine Verlängerung der Presszeit zur Folge. Bei der Herstellung von Holzspanplatten wird vorgeschlagen, dem Aminoplastharz PMDI zuzusetzen, um den Abfall in den Festigkeitseigenschaften der hergestellten Platten aufzuheben und die Härtungsgeschwindigkeit der Harze zu erhöhen ( EP 0025245 B1 ). Die Applikation erfolgt durch Abmischung von PMDI und Aminoplastharz bzw. UF-Harz knapp vor dem Beleimungsmischer, wobei meist eine Größenordnung von 0,5% PMDI (bezogen auf atro Span) eingesetzt wird. Hierdurch soll eine Presszeitverkürzung von etwa 1 s/mm erreicht werden können. Insofern treffen die beiden Komponenten Aminoplastharz und PMDI gleichzeitig auf die Späne auf. Entscheidend für den Effekt ist die hohe Reaktivität von PMDI gegenüber den Methylolgruppen der UF-Harze (Pizzi und Walton (1992), Holzforschung 46, Seite 541–547).Low-formaldehyde UF resins can be modified with protein, melamine or melamine-formaldehyde resins to counteract the decline in the physical properties of the plates. The addition of melamine-formaldehyde resins to UF resins often results in an increase in press time. In the production of particle board it is proposed to add PMDI to the aminoplast resin in order to eliminate the drop in the strength properties of the boards produced and to increase the curing rate of the resins ( EP 0025245 B1 ). The application is carried out by mixing PMDI and Aminoplast resin or UF resin just before the gluing mixer, whereby usually an order of magnitude of 0.5% PMDI (based on atro chip) is used. This is to a press time reduction of about 1 s / mm can be achieved. In this respect, the two components aminoplast resin and PMDI impinge simultaneously on the chips. Crucial for the effect is the high reactivity of PMDI over the methylol groups of the UF resins (Pizzi and Walton (1992), Holzforschung 46, pages 541-547).

Zur Verringerung der Formaldehydabgabe wird ferner vorgeschlagen, das Holz bzw. die Holzzerkleinerungsprodukte nach dem chemo-thermomechanischen Verfahren (chemo-thermo-mechanical pulping (CTMP)) aufzuschließen, in einem Defibrator zu zerfasern und die hergestellten Fasern mit dem Bindemittel zu versehen ( EP 0639434 B2 ). Bei dem aus der Papierherstellung bekannten CTMP-Verfahren werden die Hackschnitzel mit Chemikalien wie Natriumsulfit (Na₂SO₃) und/oder Natriumhydroxid (NaOH) bei hohen Temperaturen (140°C ... 170°C) imprägniert und anschließend ebenfalls bei hohen Temperaturen zerfasert. Die gewonnenen Faserstoffe werden für sich allein oder in Kombination mit anderen Faserstoffen (z. B. Altpapier) für die Herstellung von Zeitungsdruckpapier und anderen Papiersorten (z. B. Tissue-Papier) herangezogen. Im Unterschied zu der Technologie bei der Papierherstellung wird gemäß EP 0639434 B2 der gewonnene Faserstoff nicht gewaschen.In order to reduce the release of formaldehyde, it is further proposed to break up the wood or the wood shredded products by the chemo-thermo-mechanical pulping (CTMP) method, to defiberize it in a defibrator and to provide the fibers produced with the binder ( EP 0639434 B2 ). In the CTMP process known from papermaking, the chips are impregnated with chemicals such as sodium sulfite (Na ₂ SO ₃ ) and / or sodium hydroxide (NaOH) at high temperatures (140 ° C.... 170 ° C.) and then likewise at high temperatures frayed. The recovered pulps are used on their own or in combination with other pulps (eg waste paper) for the production of newsprint and other types of paper (eg tissue paper). In contrast to the technology in papermaking is according to EP 0639434 B2 the recovered pulp is not washed.

Beim Einsatz von Aminoplastharzen zieht das vorgeschlagene CTMP-Verfahren ( EP 0639434 B2 ) zwar eine Verminderung der Formaldehydabgabe der hergestellten MDF nach sich, hat jedoch keinen nennenswerten positiven Einfluss auf die physikalisch-technologischen Eigenschaften der UF-Harz gebundenen Platter und zieht keine Quellungsvergütung nach sich. Die nach dem CTMP-Verfahren hergestellten Fasern führen zu MDF, deren Dickenquellung und Wasseraufnahme in der Regel sogar höher liegen als die, die nach dem TMP-Verfahren hergestellt sind. Ferner hat das CTMP-Verfahren den Nachteil, dass sich die Hartungsgeschwindigkeit der Aminoplastharze wie UF-, MUF- und MUPF-Harze durch Einbringung der alkalisch reagierenden Chemikalien verlangsamt Dies hat zur Folge, dass die Produktionskapazität der MDF-Anlagen verringert wird. Aus diesem Grund fand das CTMP-Verfahren für die Herstellung von MDF bislang kaum industrielles Interesse.When using aminoplast resins, the proposed CTMP method ( EP 0639434 B2 ) Although a reduction of the formaldehyde release of the produced MDF per se, but has no significant positive impact on the physical-technological properties of the UF resin bound platter and does not involve swelling compensation. The fibers produced by the CTMP process lead to MDF whose thickness swelling and water absorption are generally even higher than those produced by the TMP process. Furthermore, the CTMP process has the disadvantage that the curing speed of the aminoplast resins such as UF, MUF and MUPF resins is slowed down by the introduction of the alkaline chemicals. This has the consequence that the production capacity of the MDF plants is reduced. For this reason, the CTMP process for the production of MDF has so far been of little industrial interest.

Wie bereits erwähnt, können neben Aminoplastharzen auch Polyisocyanat-Klebstoffe (PMDI) bei der Herstellung von MDF eingesetzt werden ( EP 0092699 B1 , DE 4122842 A ). Klebstoffe auf Basis von PMDI werden gemäß DE 4122842 A am Ende der Blasleitung (während der Expansionsphase des Faserstoffs) zugegeben. Das Bindmittel PMDI kann aber auch den Fasern nach dem Trocknen bei einer Feuchte von 5% ... 15% zugesetzt werden. in diesem Fall laufen die Fasern durch eine Spezial-Leimauftragstrommel. Es ist auch bekannt, das Bindemittel teils den feuchten Fasern in der Blowline und teils den getrockneten Fasern im Blender zuzusetzen. Auf diese Weise sollen die physikalisch-technologischen Eigenschaften der hergestellten Platten verbessert und der Bindemittelaufwand verringert werden. Die mit PMDI, optimiert eingesetzt, hergestellten Platten weisen eine geringere Dickenquellung im Vergleich zu denen mit anderen Bindemitteln hergestellten Platten auf.As already mentioned, in addition to aminoplast resins, polyisocyanate adhesives (PMDI) can also be used in the production of MDF ( EP 0092699 B1 . DE 4122842 A ). Adhesives based on PMDI are prepared according to DE 4122842 A at the end of the blowpipe (during the expansion phase of the pulp). The binder PMDI can also be added to the fibers after drying at a humidity of 5% to 15%. in this case, the fibers pass through a special glue application drum. It is also known to add the binder partly to the moist fibers in the blowline and partly to the dried fibers in the blender. In this way, the physical-technological properties of the plates produced to be improved and the binder requirements are reduced. The panels made with PMDI, optimally used, exhibit less thickness swelling compared to panels made with other binders.

In der erwähnten EP 0639434 B2 (vergl. auch DE 4327774 A1 ) wird auch das CTMP-Verfahren zur Herstellung von MDF herangezogen. Faserstoffe, die nach EP 0639434 B2 hergestellt werden, führen im Vergleich zu TMP-Fasern bei dem Einsatz von PMDI als Bindemittel zu MDF mit höherer Feuchtebeständigkeit und Hydrolyseresistenz der Verleimung. Die Dickenquellung und Wasseraufnahme der PMDI-gebundenen MDF wird durch Anwendung des CTMP-Verfahrens für die Faserherstellung jedoch verschlechtert (Roffael, Dix, Hennecke, Krug und Stephanie (2006), Vortrag gehalten anlässlich des 10. Europäischen Holzwerkstoffsymposiums in Llandudno, Wales am 11.10.2006, Seite 33 bis 45 des Tagungsbandes).In the mentioned EP 0639434 B2 (See also DE 4327774 A1 ) also uses the CTMP process for the production of MDF. Fibers after EP 0639434 B2 are produced, lead compared to TMP fibers in the use of PMDI as a binder to MDF with higher moisture resistance and hydrolysis resistance of the bond. However, the swelling and water absorption of the PMDI-bound MDF is degraded by the use of the CTMP process for fiber production (Roffael, Dix, Hennecke, Krug and Stephanie (2006), Lecture given at the 10th European Wood Materials Symposium in Llandudno, Wales on 11.10. 2006, pages 33 to 45 of the conference proceedings).

DE 10 2005 019 627 B3 erläutert die Herstellung von Faserplatten nach dem TMP- und CTMP-Verfahren und offenbart verschiedene Bindemittel, einschließlich Aminoplastharze und polymere Diisocyanate, für die Herstellung von mitteldichten Faserplatten. DE 10 2005 019 627 B3 illustrates the preparation of fiberboards by the TMP and CTMP processes and discloses various binders, including aminoplast resins and polymeric diisocyanates, for the production of medium density fiberboards.

WO 00/24800 A1 offenbart eine Bindemittelzusammensetzung mit einer Formaldehyd-Komponente und einer Diisocyanat-Komponente (PMDI), die sich für die Herstellung von Spanplatten und mitteldichten Faserplatten einsetzen lässt. WO 00/24800 A1 discloses a binder composition comprising a formaldehyde component and a diisocyanate component (PMDI) which can be used for the production of particle board and medium density fiberboard.

DE 1 653 177 A offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Platten oder Formkörpern aus Materialien auf Holzbasis, wobei als Bindemittel Diisocyanate und/oder Melaminharze verwendet werden können. DE 1 653 177 A discloses a process for the production of boards or moldings from wood-based materials, wherein diisocyanates and / or melamine resins can be used as binders.

DE 197 56 154 C1 beschreibt die Herstellung von Formkörpern mit Polyisocyanat als Bindemittel. DE 197 56 154 C1 describes the production of moldings with polyisocyanate as a binder.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein einfaches Verfahren anzugeben, das es ermöglicht, die Formaldehydabgabe der mit Aminoplastharzen wie UF-Harz hergestellten MDF zu verringern ohne dass die Platten nachträglich behandelt werden müssen und ohne eine Verschlechterung in den physikalisch-technologischen Eigenschaften der hergestellten Platten oder eine Verringerung der Produktionsgeschwindigkeit der Anlagen in Kauf nehmen zu müssen. Mit anderen Worten, Aufgabe der Erfindung war es, unter Einsatz von Aminoplastharzen als Bindemittel MDF mit niedriger Formaldehydemission zum einen und hoher Feuchtebeständigkeit und Hydrolyseresistenz der Verleimung zum anderen herzustellen, ohne die Produktionsgeschwindigkeit der Anlagen verringern zu müssen oder Nachteile in den Quellungseigenschaften der Platten in Kauf nehmen zu müssen.The object of the present invention was to provide a simple process which makes it possible to reduce the formaldehyde release of MDF produced with aminoplast resins, such as UF resin, without having to subsequently treat the plates and without a deterioration in the physical-technological properties of the plates produced or a reduction in the Production speed of the plants to accept. In other words, the object of the invention was to produce MDF with low formaldehyde emission by using aminoplast resins as a binder and high moisture resistance and resistance to hydrolysis of the gluing to another, without having to reduce the production rate of the plants or disadvantages in the swelling properties of the plates in purchasing to have to take.

Diese Aufgabe ist durch das im Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst. Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen dar. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Holz bzw. die Hackschnitzel nach dem bekannten chemo-thermo-mechanischen Verfahren (GTMP-Verfahren) aufgeschlossen werden, und dass die daraus hergestellten Fasern, ohne ausgewaschen zu werden, zur Herstellung von mitteldichten Holzfaserplatten (MDF) derart eingesetzt werden, dass sie zuerst mit einem Aminoplastharz, vorzugsweise einem Harnstoffformaldehydharz mit einem Molverhältnis F:U von 1:1 oder weniger, in der Blowline beleimt und anschließend vor oder nach dem Trocknen mit einem Klebstoff auf Basis von polymeren Diisocyanaten (PMDI) beleimt und darauf folgend zu Matten gestreut und gepresst werden. Vorzugsweise erfolgt die Zugabe des PMDI nach Verlassen der Blowline in der Expansionsphase der Fasern vor dem Trocknen. Das Bindemittel PMDI lässt sich aber auch nach dem Trocknen der Fasern auf eine Feuchte von 5% bis 15% unter hohem Druck auf die Fasern besprühen. In diesem Fall brauchen die Fasern nicht schonend getrocknet zu werden, wie dies bei der Beleimung mit Aminoplastharzen üblich ist. Diese Vorgehensweise unterscheidet sich grundsätzlich von der in der EP 0025245 B1 beschriebenen, die eine Abmischung des PMDI mit dem UF-Harz vor dem Beleimen von Holzspänen vorsieht. Es kommt hinzu, dass sich die EP 0025245 B1 auf die Beleimung von Holzspänen bezieht und nicht auf die Beleimung von Holzfasern in der Blowline von Anlagen zur Herstellung von MDF.This object is achieved by the method specified in claim 1. According to the invention, it is provided that the wood or wood chips are digested by the known chemo-thermo-mechanical process (GTMP process), and that the fibers produced therefrom, without being washed out, for the production of medium-density Wood fiber boards (MDF) are used in such a way that they first with an aminoplast resin, preferably a urea-formaldehyde resin with a molar ratio F: U of 1: 1 or less, glued in the blowline and then before or after drying with an adhesive based on polymeric diisocyanates (PMDI) glued and then sprinkled into mats and pressed. Preferably, the PMDI is added after leaving the blowline in the expansion phase of the fibers before drying. However, the binder PMDI can also be sprayed after drying the fibers to a moisture content of 5% to 15% under high pressure on the fibers. In this case, the fibers do not need to be dried gently, as is usual in the blending with aminoplast resins. This procedure differs fundamentally from that in the EP 0025245 B1 described, which provides a blending of the PMDI with the UF resin before gluing wood chips. It is added that the EP 0025245 B1 refers to the gluing of wood shavings and not to the gluing of wood fibers in the blowline of equipment for the production of MDF.

Es hat sich überraschend herausgestellt, dass MDF, die nach der oben beschriebenen Vorgehensweise hergestellt werden, eine relativ niedrige Formaldehydabgabe aufweisen. Außerdem weisen die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Platten bessere mechanisch-technologische Eigenschaften, vor allem aber eine hohe Feuchtebeständigkeit, Nassfestigkeit und Hydrolyseresistenz der Verleimung sowie eine geringe Dickenquellung und Wasseraufnahme auf, als Platten, die aus Fasern hergestellt sind, die nach dem thermomechanischen Refiner Aufschluss (TMP-Verfahren) aufgeschlossen sind und lediglich in der Blowline mit Aminoplastharzen beleimt und anschließend getrocknet werden. Dieses Verfahren kombiniert insofern in sinnvoller Weise die Vorteile des CTMP-Verfahrens in Bezug auf die Reduzierung der Formaldehydemission und die des Klebstoffs PMDI in Bezug auf die Erhöhung der Feuchtebeständigkeit und Hydrolyseresistenz der Verleimung der Platten. Die Anwendung des CTMP-Aufschlussverfahrens verringert auch den Energieaufwand für den Aufschluss ( WO 93/25358 A ).It has surprisingly been found that MDFs prepared according to the procedure described above have a relatively low formaldehyde release. In addition, the plates produced by the process according to the invention have better mechanical and technological properties, but above all a high moisture resistance, wet strength and hydrolysis resistance of the bond and a low thickness swelling and water absorption, as plates, which are made of fibers, the digestion after the thermomechanical refiner (TMP process) are digested and glued only in the blowline with aminoplast resins and then dried. This method thus usefully combines the advantages of the CTMP method with respect to the reduction of formaldehyde emission and that of the adhesive PMDI in terms of increasing the moisture resistance and hydrolysis resistance of the gluing of the panels. The application of the CTMP digestion process also reduces the energy expenditure for digestion ( WO 93/25358 A ).

Ferner wurde überraschender Weise festgestellt, dass die Produktionsgeschwindigkeit der auf diese Weise hergestellten Platten eher erhöht als erniedrigt wird. Eine weitere Verminderung in der Formaldehydabgabe lässt sich durch die Beimengung von Harnstoff oder anderen geeigneten Formaldehydfängern zu PMDI erzielen. Dies ist insofern überraschend, als PMDI und Aminoplastharze (z. B. UF-Harze) verschiedene Hartungsmechanismen und Hartungskinetik aufweisen (vgl. PMDI in the MDF-Industry: A new alternative for product and process improvements, Resin and blending seminar proceedings (1998), Page 122, Composite panel association, Gaithersburg, MD 20879–1569).Furthermore, it has surprisingly been found that the production rate of the plates produced in this way is increased rather than decreased. Further reduction in formaldehyde release can be achieved by adding urea or other suitable formaldehyde scavenger to PMDI. This is surprising insofar as PMDI and aminoplast resins (eg UF resins) have different hardening mechanisms and hardening kinetics (see PMDI in the MDF Industry: A New Alternative for Product and Process Improvements, Resin and Blending Seminar proceedings (1998)). , Composite Panel Association, Gaithersburg, MD 20879-1569).

Das gekoppelte Ziel der Erfindung, MDF mit geringer Dickenquellung und Wasseraufnahme sowie hoher Feuchtebeständigkeit und Hydrolyseresistenz der Verleimung zum einen und geringer Formaldehydabgabe zum anderen unter Einsatz von Aminoplastharzen, insbesondere UF-Harzen, herzustellen, lässt sich weder durch Anwendung des TMP-Verfahrens noch durch Anwendung des CTMP-Verfahrens allein erzielen. Erst durch die Kombination des CTMP-Verfahrens mit dem aufeinander folgenden Einsatz von Aminoplastharzen und PMDI lässt sich das Ziel erreichen. Überraschender Weise spielt auch die Reihenfolge der Zugabe der Bindemittel Aminoplastharz und PMDI bei der Erreichung des Effektes der geringen Formaldehydabgabe und der verbesserten Feuchtebeständigkeit und Hydrolyse resistenz der Verleimung eine große Rolle. Sollte die Zugabe des PMDI vor der Zugabe des Aminoplastharzes in der Blowline oder gemeinsam mit ihm erfolgen, lässt dies keine hohe Feuchtebeständigkeit und Hydrolyseresistenz der Verleimung erreichen. In dieser Hinsicht unterscheidet sich die erfindungsmäßige Lehre von der der EP 0025245 B1 , die eine Mischung von UF-Harz und PMDI vorsieht, grundsätzlich.The coupled object of the invention to produce MDF with low thickness swelling and water absorption as well as high moisture resistance and hydrolysis resistance of the gluing on the one hand and low formaldehyde release on the other using aminoplast resins, in particular UF resins, can be neither by applying the TMP method nor by application of the CTMP procedure alone. Only by combining the CTMP process with the sequential use of aminoplast resins and PMDI can the goal be achieved. Surprisingly, the order of addition of the aminoplast resin and PMDI binders also plays an important role in achieving the low formaldehyde release effect and the improved moisture resistance and hydrolysis resistance of the sizing. If the addition of the PMDI before the addition of the aminoplast resin in the blowline or done together with him, this can not achieve high moisture resistance and hydrolysis resistance of the glue. In this regard, the teaching of the invention differs from that of EP 0025245 B1 , which provides a mixture of UF resin and PMDI, basically.

Als Bindemittel werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, je nach Anwendungszweck, die bei der Herstellung von MDF für die Beleimung in der Blowline bekannten Bindemittel wie Harnstoffformaldehydharz (UF-Harz), Melamin-Harnstoffformaldehydharz (MUF-Harz) und Melamin-Harnstoff-Phenolformaldehydharz (MUPF-Harz) eingesetzt. Die Aminoplastharze können auch mit kondensierten Tanninen modifiziert werden. Vor oder nach dem Trocknen des mit einem Aminoplastharz bereits beleimten Faserstoffs wird PMDI in geringen Mengen (0,5% ... 3% bezogen auf atro Fasern) als Bindemittel eingesetzt.The binders used in the process according to the invention, depending on the application, are the binders known in the production of MDF for gluing in the blowline, such as urea-formaldehyde resin (UF resin), melamine-urea-formaldehyde resin (MUF resin) and melamine-urea-phenol-formaldehyde resin (MUPF Resin). The aminoplast resins can also be modified with condensed tannins. Before or after the drying of the pulp already glued with an aminoplast resin PMDI is used in small amounts (0.5% to 3% based on atro fibers) as a binder.

Bei dem Verfahren werden vorteilhaft Nadelhölzer als Rohstoff für die Plattenherstellung eingesetzt, wie dies sowohl für die Herstellung von MDF nach dem TMP-Verfahren als auch beim CTMP-Verfahren üblich ist. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich des Weiteren auch für die Veewendung von Laubhölzern und Rester von Einjahrespflanzen. Auch gebrauchte Holzspan- und Holzfaserplatten können mit dem Verfahren aufgeschlossen werden. Der Aufschluss des Holzes bzw. der Holzhackschnitzel erfolgt erfindungsgemäß mit Chemikalien wie Natriumsulfit (Na₂SO₃) oder mit Natriumhydroxid (NaOH). Die Chemikalien können einzeln oder gemeinsam eingesetzt werden. Für bestimmte Anwendungsfälle wird das Holz mit einer Mischung aus Na₂SO₃ und NaOH aufgeschlossen. In optimierter Form eingesetzt, wirken sich diese genannten Chemikalien vorteilhaft auf die Eigenschaften der fertigen Platten aus.In the process, coniferous woods are advantageously used as a raw material for plate production, as is customary both for the production of MDF by the TMP process and in the CTMP process. The method according to the invention is also suitable for the use of hardwoods and rests of annual plants. Also used wood chipboard and wood fiber boards can be digested with the process. The digestion of the wood or wood chips takes place according to the invention with chemicals such as sodium sulfite (Na ₂ SO ₃ ) or with sodium hydroxide (NaOH). The chemicals can be used individually or together. For certain applications, the wood is digested with a mixture of Na ₂ SO ₃ and NaOH. Used in optimized form, these chemicals mentioned have an advantageous effect on the properties of the finished panels.

Im Unterschied zur Papiertechnologie soll nach der vorliegenden Erfindung, wie auch in der EP 0639434 B2 beschrieben, das Auswaschen des CTMP-Stoffs unterbleiben, zumal sich das Weglassen dieser Verfahrensstufe als besonders vorteilhaft für die Ausbildung der Eigenschaften von MDF erweisen hat. Die Vorteile einer kombinierten Anwendung von Aminoplastharzen und PMDI wurden in der EP 0639434 B2 nicht erkannt. Es stellte sich überraschender Weise heraus, dass die durch Verwendung des formaldehydarmen Harnstoffformaldehydharzes eintretenden Verschlechterungen in den Festigkeiten durch Zugabe von geringen Mengen an PMDI am Ende der Blowline oder nach dem Trocknen nicht nur Wett gemacht, sondern überkompensiert werden. Hierdurch ist es möglich, Platter mit extrem niedriger Formaldehydemission und gleichzeitig hoher Feuchtebeständigkeit, Nassfestigkeit und Hydrolyseresistenz der Verleimung herzustellen.In contrast to the paper technology according to the present invention, as well as in the EP 0639434 B2 described, omit the washing out of the CTMP fabric, especially since the omission of this process stage has been found to be particularly advantageous for the formation of the properties of MDF. The advantages of a combined use of aminoplast resins and PMDI have been reported in the EP 0639434 B2 not recognized. It has surprisingly been found that the deteriorations in the strengths due to the use of the formaldehyde-poor urea-formaldehyde resin by the addition of small amounts of PMDI at the end of the blow-line or after the drying are not only made but more than compensated. This makes it possible to produce platters with extremely low formaldehyde emission and at the same time high moisture resistance, wet strength and hydrolysis resistance of the gluing.

Das folgende Beispiel soll die Erfindung beschreiben ohne sie einzuschränken.The following example is intended to describe the invention without restricting it.

Im ersten Versuch wurden Hackschnitzel aus Kiefernholz bei einer Temperatur von 170°C thermohydrolytisch aufgeschlossen und anschließend unter Druck im Refiner zerfasert (thermomechanisches Verfahren (TMP-Verfahren)). Nach der Zerfaserung wurden die Fasern in der Blowline mit 10% (Festharz bezogen auf atro Faserstoff) eines Harnstoffformaldehydharzes (UF-Harz) (Molverhältnis Formaldehyd:Harnstoff 1,1:1) beleimt und darauf folgend im Rohrtrockner auf eine Feuchte von 8% getrocknet. Der beleimte und getrocknete Faserstoff wurde zu Matten gestreut und anschließend zu mitteldichten Faserplatten (MDF) mit einer Dicke von 16 mm und einer Rohdichte von 750 kg/m³ gepresst (Verfahren 1).In the first experiment, wood chips from pine wood were thermohydrolytically digested at a temperature of 170 ° C and then defiberized under pressure in the refiner (thermomechanical process (TMP process)). After defibration, the fibers in the blowline were glued with 10% (solid resin based on atro pulp) of a urea-formaldehyde resin (UF resin) (molar ratio of formaldehyde: urea 1.1: 1) and subsequently dried in the tube dryer to a moisture content of 8% , The glued and dried pulp was spread into mats and then pressed into medium density fiberboard (MDF) having a thickness of 16 mm and a bulk density of 750 kg / m ³ (Method 1).

Zum Vergleich wurden Kiefernhackschnitzel nach dem chemo-thermomechanischen (CTMP-Verfahren) bei einer Temperatur von 170°C aufgeschlossen. Beim CTMP-Verfahren erfolgte der Aufschluss der Hackschnitzel unter Zusatz von 0,5% (bezogen auf atro Hackschnitzel) Natriumhydroxid und 1% (bezogen auf atro Hackschnitzel) Natriumsulfit. Die aufgeschlossenen Fasern wurden anschließend in der Blowline mit 10% (Festharz bezogen auf atro Faserstoff) eines Harnstoffformaldehydharzes (UF-Harz) (Molverhältnis Formaldehyd:Harnstoff = 1,1:1) beleimt, im Rohrtrockner auf eine Feuchte von 8% getrocknet, zu Fasermatten verformt und zu mitteldichten Faserplatten (MDF) mit einer Dicke von 16 mm und einer Rohdichte von 750 kg/m³ gepresst (Verfahren 2).For comparison, pine wood chips were digested using the chemo-thermo-mechanical (CTMP) method at a temperature of 170 ° C. In the CTMP process, the wood chips were broken down with the addition of 0.5% (based on dry wood chips) of sodium hydroxide and 1% (based on dry wood chips) of sodium sulfite. The digested fibers were then in the blowline with 10% (solid resin based on atro pulp) of a urea-formaldehyde resin (UF resin) (molar ratio of formaldehyde: urea = 1.1: 1) glued, dried in a tube dryer to a humidity of 8%, too Fiber mats deformed and pressed into medium-density fiberboard (MDF) with a thickness of 16 mm and a density of 750 kg / m ³ (method 2).

In einem dritten Versuch wurden MDF aus Fasern hergestellt, die ebenfalls unter Zugabe von 0,5% Natriumhydroxid und 1% Natriumsulfit (Feststoff bezogen auf atro Holzmaterial) nach dem CTMP-Verfahren bei einer Aufschlusstemperatur von 170°C hergestellt wurden (vgl. Verfahren 2). Nach der Zerfaserung wurde der feuchte Faserstoff in der Blowline mit 8% (Festharz bezogen auf atro Faserstoff) eines Harnstoffformaldehydharzes (UF-Harz) beleimt (Molverhältnis Formaldehyd Harnstoff = 1,1:1) und anschließend im Rohrtrockner auf eine Feuchte von 8% getrocknet. Nach der Trocknung wurde der Faserstoff nochmals mit 1% (bezogen auf Trockenfasern) eines Klebstoffs auf Basis von polymerem Diphenylmethandiisocyanat (PMDI) beleimt und anschließend, ohne nochmals getrocknet zu werden, zu 16 mm dicken MDF mit einer Rohdichte von 750 kg/m³ gepresst (Verfahren 3).In a third experiment, MDF were made from fibers which were also prepared by adding 0.5% sodium hydroxide and 1% sodium sulfite (solid based on dry wood material) by the CTMP method at a digestion temperature of 170 ° C (see Method 2 ). After defibration, the moist pulp in the blowline with 8% (solid resin based on atro pulp) of a urea-formaldehyde resin (UF resin) glued (molar ratio of formaldehyde urea = 1.1: 1) and then dried in a tube dryer to a moisture content of 8% , After drying, the pulp was again glued with 1% (based on dry fibers) of an adhesive based on polymeric diphenylmethane diisocyanate (PMDI) and then, without being dried again pressed to 16 mm thick MDF with a density of 750 kg / m ³ (Method 3).

zeigt, dass die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren (Verfahren 3) hergestellten MDF eine deutlich geringere Formaldehydabgabe aufweisen, als die nach den Verfahren 1 und 2 hergestellten Platten. shows that the MDF produced by the process according to the invention (process 3) have a significantly lower formaldehyde release than the plates produced by processes 1 and 2.

Aus wird deutlich, dass die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren (Verfahren 3) hergestellten MDF eine geringere Dickenquellung aufweisen, als die nach den anderen Verfahren hergestellten Platten.Out It is clear that the MDF produced by the process according to the invention (process 3) have a lower thickness swelling than the plates produced by the other processes.

Während die nach den Verfahren 1 und 2 hergestellten MDF keine Feuchtebeständigkeit der Verleimung hatten, wiesen die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren 3 hergestellten MDF eine gewisse Feuchtebeständigkeit der Verleimung auf (ohne Abbildung).While the MDFs produced by methods 1 and 2 did not have the moisture resistance of the gluing, the MDFs produced by the process 3 according to the invention had a certain moisture resistance of the gluing (not shown).

Claims

Process for the preparation of medium density fibreboard from the dry process of lignocelluloses, in which the lignocelluloses after the chemo-thermomechanical process (CTMP process) are developed under steam overpressure to fibers and the fibers in the blowline with aminoplast resins and then the further process for the production of medium-density fiberboard (MDF) fed, characterized in that the fibers after gluing with Aminoplast resins are mixed with adhesives based on polymeric diisocyanates (PMDI).

A method according to claim 1, characterized in that the addition of PMDI takes place immediately after the end of the blowline, during the expansion phase of the pulp.

A method according to claim 1, characterized in that the addition of PMDI takes place after drying of the pulp.

A method according to claim 1, 2 and 3, characterized in that the PMDI is applied to the fibers using a high pressure.

A method according to claim 1, characterized in that the PMDI is injected into the blowpipe.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that it is the emulsifiable diisocyanate used in the PMDI used.

A method according to claim 1, characterized in that the PMDI urea or other suitable formaldehyde scavengers are added.

A method according to claim 1, characterized in that a condensed tannin is added to the PMDI.

Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the PMDI is added in amounts of 0.1% to 6% (based on absolutely dry fiber).

A method according to claim 1, characterized in that the aminoplast resins are modified with tannin or resorcinol.

A method according to claim 1, characterized in that a hydrophobing agent is added in the blowline.

Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that a mixture of coniferous and hardwood is used as raw material for the production of fiberboard.

Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that the raw material contains rapeseed and / or grain straw.

Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that the raw material containing used with aminoplastic resin bonded chipboard or used wood fiber boards.

A method according to claim 1, characterized in that the wood is digested at temperatures between 160 ° C and 220 ° C and then defibrated at temperatures between 100 ° C and 220 ° C.

A method according to claim 1, characterized in that the lignin in the lignocellulosic material is between 0.5% and 30%.

Method according to one of claims 1 to 16, characterized in that the bulk density of the plates produced between 400 kg / m ³ and 1200 kg / m ³ and the thickness between 3 mm and 50 mm.

Method according to one of claims 1 to 17, characterized in that the produced mats are treated prior to pressing with steam.

Method according to one of claims 1 to 18, characterized in that the plates produced are stored hot.

Method according to one of claims 1 to 19, characterized in that the plates produced have a bulk density between 1 and 0.3 g / cm ³ .