DE102008023007A1

DE102008023007A1 - Method for producing moisture-resistant and hydrolysis-resistant medium density fiberboard from e.g. derived timber product, involves using chemicals for pulping, where chemicals partially or completely replace resin in gluing phase

Info

Publication number: DE102008023007A1
Application number: DE200810023007
Authority: DE
Inventors: Edmone Roffael
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-11-11
Filing date: 2008-05-09
Publication date: 2010-06-02

Abstract

The method involves exposing binder-containing lignocelluloses to fibers after a chemo-thermo-mechanical pulping (CTMP) process under steam at overpressure and subsequently gluing the lignocelluloses to the fibers with amino resin i.e. urea formaldehyde resin, and with polymers on basis of diisocyanates. Chemicals are used for CTMP, where the chemicals partially or completely originate from chemical degradation of the lignocelluloses and partially or completely replace the amino resin in a gluing phase. The CTMP takes place at a temperature between 140 degree Celsius and 180 degree Celsius.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Faserplatten, insbesondere mitteldichten Faserplatten (MDF), aus cellulosischem und/oder lignocellulosischem Material. Insbesondere betrifft die Erfindung die Herstellung von Faserplatten mit extrem niedriger Formaldehyd-emission und gleichzeitig hoher Feuchtebeständigkeit und Hydrolyseresistenz der Verleimung.The Invention relates to a process for the production of fiberboard, in particular medium density fibreboard (MDF), of cellulose and / or lignocellulosic material. In particular, the Invention the production of fiberboard with extremely low Formaldehyde emission and high moisture resistance and hydrolysis resistance of the glue.

Unter mitteldichten Faserplatten (MDF) werden erfindungsgemäß Faserplatten verstanden, die nach dem Trockenverfahren, hergestellt werden. MDF werden unterteilt je nach Rohdichte in leichte MDF, mit Rohdichten unter 650 kg/m³ und Platten, die eine Rohdichte zwischen, ca. 650 kg/m³ und rd. 800 kg/m³ aufweisen. Faserplatten mit Rohdichten über 800 kg/m³ werden als HDF (high dnsity fibreboards) bezeichnet. Faserplatten mit Rohdichten unter 550 kg/m³ werden als UL-MDF (ultra leichte Faserplatten) bezeichnet [ EN 316 ].By medium-density fiberboard (MDF) are understood according to the invention fiberboard, which are produced by the dry process. MDF are subdivided into light MDF depending on the density, with bulk densities of less than 650 kg / m ³ and plates with a gross density of between, approx. 650 kg / m ³ and approx. 800 kg / m ³ have. Fiberboard with densities above 800 kg / m ³ are referred to as HDF (high dnsity fibreboards). Fiber boards with densities below 550 kg / m ³ are referred to as UL MDF (Ultra Light Fiberboard) [ EN 316 ].

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 Holzhackschnitzel 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 vorgedämpft, 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. Der Holzaufschluss kann chemothermo-mechanisch (CTMP) unter Zugabe von geeigneten Chemikalien erfolgen ( WO 93/25358 ). Die Aufschlusstemperatur während des CTMP-Verfahrens kann weit über 180°C erhöht werden ( DE-OS 10160316 ).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 woodchips are washed to remove any adhering foreign bodies, in particular sand particles. After washing, the wood chips are usually pre-steamed 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. The wood digestion can be carried out chemothermmo-mechanically (CTMP) with the addition of suitable chemicals ( WO 93/25358 ). The digestion temperature during the CTMP process can be increased well beyond 180 ° C ( DE-OS 10160316 ).

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. Tanninformaldehydharze können auch mit Stärke und/oder Sulfitablaugen gestreckt werden.To the pulp is refiberized by the ruling in the refiner Pressure in a blowpipe or Beleimungsrohr (blowline) transported. Usually In the blow pipe, the still wet fibers with aminoplast resin based binders such as urea-formaldehyde resins (UF resins) or melamine-urea-formaldehyde resins (MUF resins) glues (blowline gluing). Urea formaldehyde resins (UF resins) are the most widely used binders. Basically but also other binders such as phenol-formaldehyde resins (PF resins), tannin-formaldehyde resins (TF resins) or adhesives Basis of polymeric diisocyanates (PMDI) for gluing be used. Furthermore, the UF resins with tannin and resorcinol are modified. Tanninformaldehydharze can are also stretched with starch and / or liquors.

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 oder anderweitig thermisch zu erwärmen, wodurch die Temperatur der Matten vor dem Pressen etwa 100°C erreicht.To the glue is dried in the tube dryer. in the Dryers reach the glued fibers in the short term temperatures from 70 ° C to 80 ° C, whereupon the moisture content of the fibers to 5% ... 15%. During the drying of glued with UF resins Fibers after the blowline process may be due to a possible Pre - hardening to reduce the effectiveness of Binders come. The dried and glued pulp is fed to a molding machine, where it is scattered on a sieve which is moving at high speed. The so formed Mats are then pressed into sheets. For shortening The pressing time is also suggested to the mats before pressing to treat with water or steam or otherwise thermally to warm up, reducing the temperature of the mats before the Pressing reaches about 100 ° C.

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. Die Formaldehydemission im Trockner wird mit zunehmender Aufschlusstemperatur erhöht. Auch durch die Mitverwendung von formaldehydemittierenden Stoffen wie UF-gebundenen Recyclingplatten kann die Formaldehydemission während des Trocknens erhöht werden.The with aminoplast resins as a binder according to the described method produced medium-density fiberboard have low moisture resistance and hydrolysis resistance of the gluing on and beyond usually a high formaldehyde emission. The formaldehyde emission in the dryer is increased with increasing digestion temperature. Also by the concomitant use of formaldehyde-emitting substances such as UF-bound recycling plates can reduce the formaldehyde emission during of drying can be increased.

Es wurden deshalb verschiedene Verfahren vorgeschlagen, um die Formaldehydabgabe der MDF zu verringern. So wurde z. B. nach der DE-PS 2804514 versucht, die Formaldehydabgabe von MDF durch nachträgliches Behandeln der Faserplatten mit Ammoniak oder Ammoniak abspaltenden Verbindungen zu vermindern ( DE-PS 2804514 ). 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-PS 2804514 attempts to reduce the formaldehyde release of MDF by subsequent treatment of the fiberboard with ammonia or ammonia releasing compounds ( DE-PS 2804514 ). 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 in this way the physical-tech nological properties of the plates can be worsened. 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 panels meeting E1 quality standards in accordance with the relevant regulations.

Formaldehydarme UF-Harze können mit Melamin oder Melaminformaldehydharzen modifiziert werden, um dem Abfall in den physikalisch-technologischen 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-PS 25245 ). 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 melamine or melamine-formaldehyde resins to counteract the decline in the physical and technological 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-PS 25245 ). The application is carried out by mixing of PMDI and aminoplast resin or UF resin just before the gluing mixer, usually a 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 towards 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 wie MUF-, PF-Harzen oder PMDI zu versehen ( EP-PS 0 639 434 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-PS 0 639 434 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) process, to defibrillate it in a defibrator, and to bind the fibers produced with the binder, such as MUF, PF Resins or PMDI ( EP-PS 0 639 434 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-PS 0 639 434 B2 the recovered pulp is not washed.

Beim Einsatz von Aminoplastharzen zieht das vorgeschlagene CTMP-Verfahren ( EP-PS 0 639 434 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 Platten 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 Härtungsgeschwindigkeit 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-PS 0 639 434 B2 ) Although a reduction of the formaldehyde release of the MDF produced by itself, but has no significant positive impact on the physical-technological properties of the bonded UF resin plates 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 rate of cure of the aminoplast resins, such as UF, MUF and MUPF resins, is slowed by incorporation of the alkaline chemicals. As a result, 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 092699 , DE 4122842 ). Klebstoffe auf Basis von PMDI werden gemäß DE-OS 4122842 am Ende der Glasleitung (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 092699 . DE 4122842 ). Adhesives based on PMDI are prepared according to DE-OS 4122842 at the end of the glass conduit (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-PS 0 639 434 B2 (vergl. auch DE-PS 4327774 ) wird auch das CTMP-Verfahren zur Herstellung von MDF herangezogen. Faserstoffe, die nach EP-PS 0 639 434 B2 hergestellt werden, führen im Vergleich zu TMP-Fasern bei 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 meist 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-PS 0 639 434 B2 (See also DE-PS 4327774 ) also uses the CTMP process for the production of MDF. Fibers after EP-PS 0 639 434 B2 are produced, lead compared to TMP fibers when using PMDI as a binder to MDF with higher moisture resistance and hydrolysis resistance of the bond. However, the thickness swelling and water absorption of the PMDI-bound MDF is mostly worsened by the use of the CTMP process for fiber production ( Roffael, Dix, Hennecke, Krug and Stephanie (2006), Lecture held on the occasion of the 10th European Wood Materials Symposium in Llandudno, Wales on 11.10.2006, pages 33 to 45 of the conference proceedings ).

In der noch nicht veröffentlichten Patentanmeldung 102007054123.8 vom 11.11.2007 wird vorgeschlagen, für die Herstellung von feuchtebeständigen Holzfaserplatten mit niedriger Formaldehydemission die Fasern nach dem CTMP-Verfahren aufzuschließen und anschließend nacheinander mit einem Aminoplastharz und Klebstoffen auf Basis von PMDI zu beleimen, wobei die Reihenfolge der Zugabe von Bindemitteln eine große Rolle spielt. Vorzugsweise sollte die Zugabe von PMDI nach der Zugabe von Aminoplastharzen erfolgen.In the unpublished patent application 102007054123.8 from 11.11.2007 it is proposed for the production of moisture-resistant wood fiber boards with low formaldehyde emission to open up the fibers by the CTMP process and then successively glue with an aminoplast resin and adhesives based on PMDI, the order of adding Binders plays a major role. Preferably, the addition of PMDI should be made after the addition of aminoplast resins.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, 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 physikalischtechnologischen 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.task The present invention was therefore a simple process which allows the formaldehyde release of the to reduce MDF produced with aminoplast resins such as UF resin without the plates having to be subsequently treated and without a deterioration in the physico-technological Properties of the panels produced or a reduction in the Production speed of the plants to accept. In other words, the object of the invention was to use of aminoplast resins as binder MDF with low formaldehyde emission on the one hand and high moisture resistance and hydrolysis resistance the gluing to another, without the production speed of the To reduce equipment or disadvantages in the swelling properties to have to accept the plates.

Es wurde überraschender weise herausgefunden, dass auf die Zugabe von Aminoplastharzen nach 102007054123.8 teilweise oder vollständig verzichtet werden kann, wenn anstelle von frischem Holz teilweise oder vollständig UF- oder MUF- oder MUPF-gebundene Holzspanplatten als Rohmaterial für die Herstellung von mitteldichten Faserplatten verwendet werden und diese bei hohen Temperaturen aufgeschlossen werden, die die vermehrte Entstehung von Abbauprodukten des Bindemittels begünstigen. Durch den Abbau des Aminoplastharzes stellt sich meist eine schwach saurer bis schwach alkalischer pH-Wert ein, der die Rolle der zuzusetzenden Chemikalien beim CTMP-Aufschluss übernehmen.It It was surprisingly found out that on the Addition of aminoplast resins according to 102007054123.8 partially or completely can be omitted if, in place of fresh wood in part or completely UF- or MUF- or MUPF-bonded chipboard used as raw material for the production of medium-density fiberboard and these are digested at high temperatures, the promote the increased formation of decomposition products of the binder. Due to the degradation of the aminoplast resin is usually a weak acidic to slightly alkaline pH, which plays the role of the zuzusetzenden Take over chemicals during CTMP digestion.

Diese Aufgabe ist durch das im Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst. Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen dar. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die bindemittelhaltigen Lignocellulosen nach dem bekannten chemo-thermo-mechanischen Verfahren (CTMP-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-PS 25245 beschriebenen, die eine Abmischung des PMDI mit dem UF-Harz vor dem Beleimen von Holzspänen vorsieht. Es kommt hinzu, dass sich die EP-PS 25245 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 binder-containing lignocelluloses are digested by the known chemo-thermo-mechanical method (CTMP method), 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 are first glued with an aminoplast resin, preferably a urea-formaldehyde resin with a molar ratio F: U of 1: 1 or less, 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-PS 25245 described, which provides a blending of the PMDI with the UF resin before gluing wood chips. It is added that the EP-PS 25245 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 mechanischtechnologische 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 ).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 properties, but above all a high moisture resistance, wet strength and hydrolysis resistance of the gluing and a low thickness swelling and water absorption, as plates, which are made of fibers, after the thermomechanical refiner digestion (TMP -Process) are open-minded 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 ).

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 Härtungsmechanismen und Härtungskinetik 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 curing mechanisms and curing kinetics (cf. 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 Hydrolyseresistenz 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-PS 25245 , 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 method with the successive one Use of aminoplast resins and PMDI can achieve the goal. 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-PS 25245 , 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.When Binders are used in the process according to the invention, depending on the application in the manufacture of MDF for the gluing in the blowline known binder such as urea-formaldehyde resin (UF resin), melamine-urea-formaldehyde resin (MUF resin) and melamine-urea-phenol-formaldehyde resin (MUPF resin) used. The aminoplast resins can also be modified with condensed tannins. Before or after Drying of the already glued with an aminoplast resin pulp PMDI is used in small amounts (0.5% to 3% based on atro fibers) used as a binder.

Bei dem Verfahren werden vorteilhaft UF-gebundene Holzfaser- und Holzspanplatten als Rohstoff für die Plattenherstellung eingesetzt. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich des Weiteren auch für die Verwendung von Laubhölzern und Resten von Einjahrespflanzen. Auch gebrauchte Holzspan- und Holzfaserplatten können mit dem Verfahren aufgeschlossen werden. Der Aufschluss erfolgt erfindungsgemäß mit Chemikalien wie Natriumsulfit (Na₂SO₃) oder mit Natriumhydroxid (NaOH). Die Chemikalien können einzeln oder gemeinsam eingesetzt werden. Für bestimmte Anwendungsfälle wird 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 advantageously UF-bonded wood fiber and chipboard are used as a raw material for plate production. The method according to the invention is furthermore also suitable for the use of hardwoods and residues of annual plants. Also used wood chipboard and wood fiber boards can be digested with the process. The digestion is carried out 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, it 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-PS 0 639 434 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 beim Aufschluß von gebrauchten Faserplatten wurden in der EP-PS 0 639 434 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, Platten 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-PS 0 639 434 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 in the digestion of used fiberboards have been found in the EP-PS 0 639 434 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 plates with extremely low formaldehyde emission and at the same time high moisture resistance, wet strength and hydrolysis resistance of the glue.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 93/25358 [0003, 0018]
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

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Claims

A process for the production of moisture-resistant and hydrolysis-resistant medium-density fiberboard from binder-containing lignocelluloses, in which the binder-containing lignocelluloses are digested to fibers under steam overpressure by the CTMP process and then glued with aminoplast resins and subsequently with polymers based on diisocyanates (PMDI), characterized in that the chemicals for the CTMP digestion are partly or wholly derived from the chemical degradation of the binder-containing lignocelluloses and partially or completely replace the aminoplast resin in the gluing phase.

Method according to claim 1, characterized in that that the binder-containing lignocellulosic wood materials or Moldings are.

Method according to claim 1, characterized in that that the binder-containing lignocelluloses are not further binder-containing Celluloses or lignocelluloses may be added.

Method according to Claims 1 and 2, characterized that the binder-containing lignocelluloses also a water repellent contain.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the degradation of the binder by promoted weak acids or acidic salts becomes.

Method according to Claims 1 to 5, characterized that the CTMP digestion at temperatures between 140 ° C and 180 ° C takes place.

Method according to Claims 1 to 5, characterized that the CTMP digestion in a twin-screw extruder at 100 ° C. to 120 ° C takes place.

Method according to claim 1, characterized in that that the binder-containing lignocelluloses an aminoplast resin as a binder.

Method according to claim 1, characterized in that that as chemicals in the digestion sodium hydroxide, sodium sulfite or mixtures thereof.

Method according to claim 1, characterized in that that cork used as non-binder-containing lignocellulose becomes.