DE102010001719A1 - Process for the production of composite materials - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstoffen aus cellulose- oder lignocellulosehaltigem Material, insbesondere von Holzwerkstoffen, die in Folge einer Vorbehandlung des Materials mit organfunktionellen Silanverbindungen verbesserte Eigenschaften, wie eine verminderte Formaldehydabgabe, sowie verbesserte mechanische und/oder hygroskopische Eigenschaften aufweisen.The present invention relates to processes for the production of composite materials made of cellulose- or lignocellulose-containing material, in particular wood-based materials, which, as a result of pretreating the material with organ-functional silane compounds, have improved properties, such as reduced formaldehyde release, and improved mechanical and / or hygroscopic properties.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstoffen aus cellulose- oder lignocellulosehaltigem Material, insbesondere von Holzwerkstoffen, die in Folge einer Vorbehandlung des Materials mit organfunktionellen Silanverbindungen verbesserte Eigenschaften, wie eine verminderte Formaldehydabgabe, sowie verbesserte mechanische und/oder hygroskopische Eigenschaften aufweisen.The present invention relates to processes for the production of composites of cellulosic or lignocellulosic material, in particular of wood materials, which have improved properties, such as a reduced formaldehyde release, as well as improved mechanical and / or hygroscopic properties as a result of a pretreatment of the material with organo-functional silane compounds.
Stand der TechnikState of the art
Organosilane werden direkt im Untermischverfahren als Bindemittel bei der Herstellung von Verbundwerkstoffen, insbesondere von Holzwerkstoffen, eingesetzt. Die Vorteile von Holzwerkstoffen sind u. a. eine einfachere Bearbeitung als Holz, höhere Formstabilität im Vergleich zu Massivholz und Verwendung von Resten der Holzindustrie. Jedoch bestehen Bedenken bezüglich dessen Emission von Schadstoffen, insbesondere von Formaldehyd, welches meist durch das verwendete Bindemittel entsteht. Formaldehyd kann Allergien, Haut-, Atemwegs- oder Augenreizungen verursachen, jedoch gilt es vor allem als krebserregend. Deshalb werden in den Holzindustrie Methoden benötigt, um dessen Emissionen aus Holzwerkstoffen zu reduzieren. Die Überprüfung der Formaldehydabgabe aus Holzwerkstoffen wird mittels der standardisierten WKI-Flaschenmethode (
Die Holzwerkstoffhersteller welche im EPF (European Panel Federation) organisiert sind, sind ab 01/2009 eine Selbstverpflichtung eingegangen die Abgabe von Formaldehyd aus ihren hergestellten Holzwerkstoffen um die Hälfte zu reduzieren. Eine normative Vorgabe von Seiten des Gesetzgebers steht noch aus. Weltweit betrachtet führte in den letzten Jahren Japan neue Prüfmethoden und Grenzwerte ein (JIS Standards). Des Weiteren verschärfte auch der amerikanische Bundesstaat Kalifornien ab Januar 2009 die Grenzwerte für die Formaldehydabgabe aus Holzwerkstoffen (CARB Standards). Weitere Verschärfungsstufen sind für 2010 und 2011 geplant.The wood-based material manufacturers, which are organized in the EPF (European Panel Federation), entered into a voluntary commitment from 01/2009 to reduce the release of formaldehyde from their produced wood-based materials by half. A normative specification from the legislator is still pending. Globally, Japan has introduced new testing methods and limits in recent years (JIS standards). Furthermore, the US state of California also tightened the limits for the formaldehyde release from wood-based materials (CARB standards) from January 2009. Further tightening steps are planned for 2010 and 2011.
Es besteht seit Kenntnis der möglichen karzinogenen Wirkung von Formaldehyd das Bestreben die Abgabe von Formaldehyd in Holzwerkstoffen zu senken. Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, Verfahren bereitzustellen, durch die Verbundwerkstoffe aus cellulose- oder lignocellulosehaltigem Material, insbesondere Holzwerkstoffe, unter Verwendung von Formaldehyd enthaltenden Bindemitteln hergestellt werden können, die eine verminderte Formaldehydabgabe aufweisen. Eine weitere alternative oder zusätzliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren für Verbundwerkstoffe mit verbesserten mechanischen und/oder hygroskopischen Eigenschaften bereit zustellen.Since the knowledge of the possible carcinogenic effect of formaldehyde, there has been an attempt to reduce the release of formaldehyde in wood-based materials. The object of the present invention is to provide methods by which composites of cellulose- or lignocellulose-containing material, in particular wood-based materials, can be produced using formaldehyde-containing binders which have a reduced formaldehyde release. A further alternative or additional object of the present invention is to provide a manufacturing method for composite materials having improved mechanical and / or hygroscopic properties.
Allgemeine Beschreibung der ErfindungGeneral description of the invention
Wie in den Beispielen gezeigt ist es den Erfindern gelungen, durch ein Vorbehandeln von Holzspänen mit handelsüblichen Aminoalkylsilanen überraschenderweise die Emission von Formaldehyd aus Verbundwerkstoffen, die ein Formaldehyd enthaltendes Bindemittel umfassen, signifikant zu reduzieren. Hierfür werden, im Unterschied zu den bereits bekannten Verfahren, die rohen Späne vorab mit einer Lösung von Aminoalkylsilanen behandelt, getrocknet und ausreagiert. Erst anschließend werden dann die vorbehandelten Späne in einem zweiten Schritt unter Einsatz geringerer Mengen an Bindemittel zu z. B. Spanplatten oder OSB (oriented strand board) verpresst. So konnte beispielsweise eine Reduktion der Formaldehydabgabe um bis zu 70% im Vergleich zu auf herkömmliche Weise hergestellte Spanplatten gezeigt werden. Daneben weisen die erfindungsgemäß hergestellten Spanplatten unabhängig vom Bindemittel eine verringerte Dickenquellung (
Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention
In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffs auf der Basis eines cellulose- oder lignocellulosehaltigen Materials, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- (a) Behandeln des cellulose- oder lignocellulosehaltigen Materials mit einer Flüssigkeit, die eine Aminoalkylsilan-Verbindung enthält;
- (b) Trocknen des in Schritt (a) behandelten Materials auf mindestens 2% Holzfeuchte;
- (c) Beleimen des in Schritt (b) getrockneten Materials mit einem Bindemittel; und
- (d) Verbringen des in Schritt (c) behandelten Materials in eine gewünschte Form und anschließendes Verpressen unter Hitze zu einem Verbundwerkstoff.
- (a) treating the cellulosic or lignocellulosic material with a liquid containing an aminoalkylsilane compound;
- (b) drying the material treated in step (a) to at least 2% wood moisture content;
- (c) gluing the material dried in step (b) with a binder; and
- (d) transferring the material treated in step (c) to a desired shape and then heat-pressing it into a composite material.
Lignocellulose (von lat. lignum = Holz oder Baum) bildet die Zellwand verholzter Pflanzen. Hierbei bilden Hemicellulosen und Cellulose ein Gerüst, in das beim Vorgang der Verholzung, der so genannten Lignifizierung, Lignin eingelagert wird. Cellulose ist ein lang gestrecktes Polymer aus beta-1,4-glycosidisch verknüpften Monomeren von Glucose, die in Pflanzen zu Fasern mit teilweise kristallinen Bereichen zusammengelagert werden. Hemicellulose macht einen geringeren Anteil aus und ist weniger geordnet aufgebaut. Hemicellulose ist aus verschiedenen Zuckern bestehenden Polymeren aufgebaut, die auch verzweigende Verknüpfungen aufweisen, und daher keine faserartige Anordnung erlauben. Lignin besteht aus verschiedenen Phenylpropantypen, die in die Cellulose-Hemicellulose-Matrix eingelagert und zum Polymer Lignin verknüpft werden, unter Bildung von Lignocellulose.Lignocellulose (from Latin lignum = wood or tree) forms the cell wall of woody plants. Here, hemicelluloses and cellulose form a scaffold into which lignin is incorporated during the process of lignification, the so-called lignification. Cellulose is a long stretched polymer of beta-1,4-glycosidically linked monomers of glucose that are aggregated in plants into fibers with partially crystalline regions. Hemicellulose makes up a smaller proportion and is less organized. Hemicellulose is composed of various sugars consisting of polymers which also have branching linkages and therefore do not allow a fibrous arrangement. Lignin consists of various phenylpropane types that are incorporated into the cellulose hemicellulose matrix and linked to the polymer lignin to form lignocellulose.
In einer bevorzugten Ausführungsform stammt das cellulose- oder lignocellulosehaltige Material aus Laubholz, Nadelholz, Palmpflanzen, Einjahrespflanzen, Kokos, Baumwolle, Flachsschäben, Hanfschäben, Bargasse, Jute, Sisal, Schilf, Reisstroh, Bambus oder Getreidestroh.In a preferred embodiment, the cellulosic or lignocellulosic material is derived from hardwood, softwood, palm, annual, coconut, cotton, flax, hemp, barley, jute, sisal, reed, rice straw, bamboo or straw.
Die Gewinnung von Lignocellulose für den Einsatz in dem vorliegenden Verfahren erfolgt vorwiegend in der Form von Fasern oder Spänen. Die Gewinnung von Fasern kann zum Beispiel gemäß dem Asplundverfahren erfolgen, in welchem das Holz zuerst in Hackschnitzel zerkleinert, anschließend mittels Wasserdampf bei hohen Temperaturen (160 bis 180°C) und Drücken (8 bis 12 bar) aufgeschlossen wird (auch Plastifizierung genannt) und schließlich mittels einem aus zwei gegenläufigen Mahlscheiben bestehendem Refiner bei ca. 11 bar zerfasert wird.The recovery of lignocellulose for use in the present process is predominantly in the form of fibers or shavings. The extraction of fibers can be done, for example, according to the Asplund process, in which the wood is first crushed into wood chips, then digested by steam at high temperatures (160 to 180 ° C) and pressures (8 to 12 bar) (also called plasticization) and Finally, by means of a two opposing grinding discs existing refiner at about 11 bar is fiberized.
Zur Spangewinnung werden Herkömmlicherweise drei Rohstoffsgruppen in unterschiedlichen Anteilen genutzt. Hierzu werden ca. 57% des benötigten Holzrohstoffs aus Industrierestholz, wie Holzabfälle der holzbe- und verarbeitenden Industrie, einschließlich Sägespänen, Hobelspänen, Frässpänen, Schwarten, aber auch Resten der Furnierindustrie, verwendet. Weitere ca. 23% des Holzrohstoffs werden aus Waldindustrieholz in Form von geernteten Stämmen, die zu Hackschnitzeln oder gleich mittels Langholzzerspanern zu Spänen verarbeitet werden, gewonnen. Mit ca. 20% bildet das Gebraucht- oder Recyclingholz, beispielsweise gebrauchte Erzeugnisse aus Massivholz, Holzwerkstoffen oder aus Verbundstoffen mit einem überwiegenden Holzanteil von mehr als 50 Gew.-%, die dritte Rohstoffgruppe. Im Werk werden hieraus mittels Messerringzerspanern, Langholzzerspanern und Hammermühlen Spangut mit definierten Abmessungen hergestellt und in Röhrenbündel- bzw. Röhrentrommeltrocknern in der Regel auf eine Feuchte von 1,5 bis 3% getrocknet. Anschließend erfolgt eine Siebung und Sichtung, wobei das Spangut in Deck- und Mittelschichtspäne separiert und mögliches Grobspangut abgeschieden wird.Traditionally, three groups of raw materials in different proportions are used to extract the barrels. For this purpose, about 57% of the required wood raw material from industrial waste wood, such as wood waste of the woodworking and processing industry, including sawdust, wood shavings, shavings, rinds, but also remains of the veneer industry used. Another approx. 23% of the wood raw material is obtained from forest industry wood in the form of harvested logs, which are processed into woodchips or chipped using wood chippers. At around 20%, used or recycled wood, for example used products made of solid wood, wood-based materials or composites with a predominantly wood content of more than 50% by weight, forms the third group of raw materials. At the factory, spangles with defined dimensions are produced from this by means of knife ring chippers, long wood chippers and hammer mills and are usually dried to a moisture content of 1.5 to 3% in tube bundle or tubular drum driers. This is followed by a screening and sifting, wherein the spangle is separated into top and middle layer chips and possible coarse spangle is deposited.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das cellulose- oder lignocellulosehaltige Material ein natürliches oder naturnahes Material sein, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Industrieholz, Waldindustrieholz, Recyclingholz, Holzspänen, Hackschnitzel, Holzfasern, Holzwolle, Holzstaub, Spänen, Holzpellets, Holzrinde, Schwarten, Furnierabfällen, Spreißel, Spanmaterial aus Einjahrespflanzen und einem Gemisch aus mindestens zwei Materialien davon.In a preferred embodiment, the cellulosic or lignocellulosic material may be a natural or near-natural material selected from the group consisting of industrial wood, forest industry wood, recycled wood, wood shavings, wood chips, wood fibers, wood wool, wood dust, shavings, wood pellets, wood bark, rinds, veneer waste, Splinters, chipboard material from annual plants and a mixture of at least two materials thereof.
In einem ersten Schritt wird das cellulose- oder lignocellulosehaltige Material dann mit einer Flüssigkeit behandelt, die eine Aminoalkylsilan-Verbindung enthält. Die Aminoalkylsilan-Verbindung kann eine beliebige Aminoalkylsilan-Verbindung sein, die in der Holz verarbeitenden Industrie verwendet wird. Vorzugsweise ist die Flüssigkeit Wasser oder eine wässrige Lösung.In a first step, the cellulosic or lignocellulosic material is then treated with a liquid containing an aminoalkylsilane compound. The aminoalkylsilane compound may be any of Aminoalkylsilane compound used in the wood processing industry. Preferably, the liquid is water or an aqueous solution.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Aminoalkylsilan-Verbindung eine Aminoalkylsilan-Verbindung der Formel (I)
mindestens ein Cokondensat aus mindestens einem Aminoalkylsilan der allgemeinen Formel (I) und mindestens einem weiteren funktionellen Silan der allgemeinen Formel (II)
eine wässrige Lösung ist, die mindestens eine Aminoalkylsilan-Verbindung der Formel (I) oder mindestens ein Cokondensat auf der Basis mindestens eines Aminoalkylsilans der allgemeinen Formel (I) und mindestens eines weiteren funktionellen Silans der allgemeinen Formel (II) enthält.In a preferred embodiment, the aminoalkylsilane compound is an aminoalkylsilane compound of the formula (I)
at least one co-condensate of at least one aminoalkylsilane of the general formula (I) and at least one further functional silane of the general formula (II)
an aqueous solution containing at least one aminoalkylsilane compound of the formula (I) or at least one cocondensate based on at least one aminoalkylsilane of the general formula (I) and at least one further functional silane of the general formula (II).
In einer stärker bevorzugten Ausführungsform weist die Aminoalkylsilan-Verbindung eine Aminoalkylgruppe aus der Reihe 3-Aminopropyl, 3-Amino-2-methylpropyl, N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropyl, N-(2-Aminoalkyl)-3-amino-2-methylpropyl, N-[N'-(2-Aminoethyl)-2-aminoethyl]-3-aminopropyl, N-[N'-(2-Aminoethyl)-2-aminoethyl]-3-amino-2-methylpropyl, N,N-[Di-(2-aminoethyl)]-3-aminopropyl, N,N-[Di-(2-aminoethyl)]-3-amino-2-methylpropyl, N-(n-Butyl)-3-aminopropyl oder N-(n-Butyl)3-amino-2-methylpropyl auf.In a more preferred embodiment, the aminoalkylsilane compound has an aminoalkyl group selected from 3-aminopropyl, 3-amino-2-methylpropyl, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyl, N- (2-aminoalkyl) -3-amino 2-methylpropyl, N- [N '- (2-aminoethyl) -2-aminoethyl] -3-aminopropyl, N - [N' - (2-aminoethyl) -2-aminoethyl] -3-amino-2-methylpropyl , N, N- [di- (2-aminoethyl)] - 3-aminopropyl, N, N- [di (2-aminoethyl)] - 3-amino-2-methylpropyl, N- (n-butyl) -3 aminopropyl or N- (n-butyl) 3-amino-2-methylpropyl.
Solche Aminalkylsilan-Verbindungen und deren Herstellung sind beschrieben in
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die Aminalkylsilan-Verbindung ein wässriges 3-Aminopropylsilan-Hydrolysat, ein organfunktionelles Siloxanoligomer in Wasser oder ein Amino/Alkyl-Siloxancooligomer in Wasser, oder ein Gemisch von mindestens zwei dieser Verbindungen umfasst. Beispiele für ein kommerziell verfügbares wässriges 3-Aminopropylsilan ist Dynasylan® HS 1151, für ein organfunktionelles Siloxanoligomer Dynasylan® HS 2627 und Dynasylan® HS 2776, und für ein Amino/Alkyl-Siloxancooligomer in Wasser Dynasylan® HS 2909.In another preferred embodiment, the amine alkylsilane compound is an aqueous 3-aminopropylsilane hydrolyzate, an organo-functional siloxane oligomer in water, or an amino / alkyl siloxane co-oligomer in water, or a mixture of at least two of these compounds. Examples of a commercially available aqueous 3-aminopropylsilane is Dynasylan ® HS 1151, for an organ functional siloxane oligomer Dynasylan ® HS 2627 and Dynasylan ® HS 2776 and an amino / alkyl siloxane cooligomer in water Dynasylan ® HS 2909th
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die Aminalkylsilan-Verbindung eine Aminalkylsilan-Verbindung der Formel (III) und/oder der Formel (IV), wobei R ein divalenter Si-C und Si-N gebundener, gegebenenfalls Cyano- oder halogensubstituierter C3-C15-Kohlenwasserstoffrest ist, in dem eine oder mehrere, einander nicht benachbarte Methyleneinheiten durch -O-, -CO-, -COO-, -OCO-, oder -OCOO-, -S-, oder -NRx- ersetzt sein können und in dem eine oder mehrere, einander nicht benachbarte Methineinheiten durch -N=, -N=N-, oder -P= ersetzt sein können,
Rx Wasserstoff oder ein gegebenenfalls halogensubstituierter C1-C10-Kohlenwasserstoffrest ist, und
R2 ein Wasserstoffatom oder ein monovalenter, gegebenenfalls Cyano- oder halogensubstituierter Si-C gebundener C1-C20-Kohlenwasserstoffrest oder C1-C20-Kohlenwasserstoffoxyrest ist, in dem jeweils eine oder mehrere, einander nicht benachbarte Methyleneinheiten durch -O-, -CO-, -COO-, -OCO-, oder -OCOO-, -S-, oder -NRx- ersetzt sein können und in dem eine oder mehrere, einander nicht benachbarte Methineinheiten durch, -N=, -N=N-, oder -P= ersetzt sein können, und
R3 ein monovalenter C1-C20-Kohlenwasserstoffrest ist, in dem jeweils eine oder mehrere, einander nicht benachbarte Methyleneinheiten durch -O-, -CO-, -COO-, -OCO-, oder -OCOO-, -S-, oder -NRx- ersetzt sein können und in denen eine oder mehrere, einander nicht benachbarte Methineinheiten durch -N=, -N=N-, oder -P= ersetzt sein können.In another preferred embodiment, the aminalkylsilane compound is an amine alkylsilane compound of the formula (III) and / or of the formula (IV) wherein R is a divalent Si-C and Si-N bonded, optionally cyano- or halogen-substituted C 3 -C 15 -hydrocarbon radical in which one or more, non-adjacent methylene units represented by -O-, -CO-, -COO-, -OCO-, or -OCOO-, -S-, or -NR x - may be replaced and in which one or more mutually non-adjacent methine units by -N =, -N = N-, or -P = may be replaced .
R x is hydrogen or an optionally halogen-substituted C 1 -C 10 hydrocarbon radical, and
R 2 is a hydrogen atom or a monovalent, optionally cyano- or halogen-substituted Si-C bonded C 1 -C 20 -hydrocarbon radical or C 1 -C 20 -hydrocarbonoxy radical, in each of which one or more non-adjacent methylene units is represented by -O-, -CO-, -COO-, -OCO-, or -OCOO-, -S-, or -NR x - may be replaced and in which one or more, mutually non-adjacent methine units by, -N =, -N = N -, or -P = can be replaced, and
R 3 is a monovalent C 1 -C 20 -hydrocarbon radical in which in each case one or more, mutually non-adjacent methylene units by -O-, -CO-, -COO-, -OCO-, or -OCOO-, -S-, or -NR x - may be replaced and in which one or more mutually non-adjacent methine units may be replaced by -N =, -N = N-, or -P =.
Aminoalkylsilan-Verbindungen der Formel (III) und/oder der Formel (IV) und deren Herstellung sind beschrieben in
Solche Aminoalkylsilan-Verbindungen können im gewünschten Verhältnis mit Wasser gemischt werden. Dabei können die vorstehend Verbindungen zunächst gemischt und anschließend gegebenenfalls mit Wasser und/oder Alkohol verdünnt werden. Beispielsweise kann man ein mit Essigsäure oder Ameisensäure im Wesentlichen neutralisiertes Aminoalkylsilan mit Wasser im Volumenverhältnis von etwa 1:0,5 bis 0,5:5, vorzugsweise etwa 1:1 bis 0,5:2, insbesondere rund 1:2, gemischt werden.Such aminoalkylsilane compounds can be mixed with water in the desired ratio. The above compounds may be mixed first and then optionally diluted with water and / or alcohol. For example, an aminoalkylsilane essentially neutralized with acetic acid or formic acid can be mixed with water in a volume ratio of about 1: 0.5 to 0.5: 5, preferably about 1: 1 to 0.5: 2, in particular about 1: 2 ,
Vorzugsweise weist die Lösung einen Gehalt an Wasser von 5 bis 99,5 Gew.-%, besonders bevorzugt 50 bis 98 Gew.-%, stärker bevorzugt 60 bis 95 Gew.-%, insbesondere 80 bis 95 Gew.-%, bezogen auf die Zusammensetzung, auf, wobei die jeweiligen Komponenten der Lösung in Summe 100 Gew.-% ergeben.The solution preferably has a water content of 5 to 99.5% by weight, more preferably 50 to 98% by weight, more preferably 60 to 95% by weight, in particular 80 to 95% by weight, based on the composition, wherein the respective components of the solution add up to 100 wt .-%.
Die Lösung kann auch einen Gehalt an freier Säure von < 10 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 7 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,001 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Lösung, aufweisen. Säureanteile, die als Amino- oder Ammoniumsalz vorliegen, sind hier bei der Bestimmung der so genannten freien Säureanteile auszunehmen.The solution may also have a free acid content of <10% by weight, preferably 0 to 7% by weight, particularly preferably 0.001 to 5% by weight, based on the solution. Acid moieties which are present as amino or ammonium salt are to be excluded here in the determination of the so-called free acid moieties.
Weiterhin kann eine solche Lösung einen Alkohol, insbesondere Methanol, Ethanol, n-Propanol, i-Propanol, 2-Methoxyethanol oder eine Mischung daraus enthalten.Furthermore, such a solution may contain an alcohol, in particular methanol, ethanol, n-propanol, i-propanol, 2-methoxyethanol or a mixture thereof.
Vorzugsweise ist jedoch die Lösung alkoholfrei, d. h., dass in der Lösung freier Alkohol bis zu einer Grenze von maximal 3 Gew.-% nicht mehr nachgewiesen werden kann.Preferably, however, the solution is alcohol-free, d. h., That in the solution of free alcohol up to a maximum limit of 3 wt .-% can no longer be detected.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird in Schritt (a) 0,05–8 Gew.-% Feststoff-Aminoalkylsilan-Verbindung, bevorzugt 0,1–7 Gew.-%, stärker bevorzugt 0,25–6 Gew.-%, am stärksten bevorzugt 0,5–5 Gew.-% bezogen auf atro cellulose- oder lignocellulosehaltigem Material verwendet.In a further preferred embodiment, in step (a) 0.05-8% by weight of solid-aminoalkylsilane compound, preferably 0.1-7% by weight, more preferably 0.25-6% by weight, of most preferably 0.5-5 wt .-% based on atro cellulose or lignocellulosehaltigem material used.
Die so genannte „absolute trockene Holzmasse” (kurz atro) bestimmt man in der Regel durch die Behandlung von cellulose- bzw. lignocellulosehaltigem Material bei 103°C bis zur Gewichtskonstanz (vgl.
Geeignete Verfahren zur Behandlung von cellulose- bzw. lignocellulosehaltigem Material mit einer Aminoalkylsilan-Verbindungen sind beispielsweise Streichen, Walzen, Spritzen, Tauchen, Fluten, Spritzen, Blowlinebehandlung oder Behandlung im Mischer, z. B. in einem Freifallmischer. Die Auswahl bestimmende Gründe für ein geeignetes Verfahren, sowie alternative Verfahren sind dem Fachmann bekannt. Entsprechende Geräte und Anlagen sind dem Fachmann ebenfalls bekannt und kommerziell verfügbar.Suitable processes for the treatment of cellulose or lignocellulose-containing material with an aminoalkylsilane compounds are, for example, brushing, rolling, spraying, dipping, flooding, spraying, blowline treatment or treatment in the mixer, for. B. in a free fall mixer. The selection of determining reasons for a suitable method, as well as alternative methods are known in the art. Corresponding devices and systems are also known to the person skilled in the art and commercially available.
Beispielsweise kann das cellulose- bzw. lignocellulosehaltige Material unter Verwendung des Umwälzverfahrens behandelt werden. Hierzu wird das Material in einer rotierenden Trommel vorzugsweise bei Raumtemperatur oder unter Kühlung, wie bei 4 bis 12°C, insbesondere bei ca. 10°C, mittels einer mit Druckluft betriebenen Vorrichtung, wie einer Sprühpistole mit einem Betriebsdruck von 0 bis 4 bar abs., mit einer Aminoalkylsilan-Verbindung enthaltenden Lösung besprüht. In der Regel erhält man so ein weitgehend gleichmäßig behandeltes Material.For example, the cellulosic or lignocellulosic material may be treated using the recirculation method. For this purpose, the material in a rotating drum, preferably at room temperature or under cooling, as at 4 to 12 ° C, in particular at about 10 ° C, by means of a device operated with compressed air, such as a spray gun with an operating pressure of 0 to 4 bar abs . sprayed with a solution containing aminoalkylsilane compound. As a rule, one obtains such a largely uniformly treated material.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das cellulose- bzw. lignocellulosehaltige Material in einem Freifallmischer behandelt. In a preferred embodiment, the cellulose or lignocellulose-containing material is treated in a free-fall mixer.
In einem zweiten Schritt wird das im ersten Schritt behandelte Material auf ≤ 2% Holzfeuchte getrocknet. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der zweite Schritt (b) das stufenweise Erhöhen der Temperatur auf eine Maximaltemperatur von 100–150°C, vorzugsweise 105–140°C, wie 110–130°C, und am stärksten bevorzugt auf 120°C umfasst, so dass eine Kondensation des Aminoalkylsilans stattfindet. Hierzu wird in einer ersten Stufe der Trockner auf die gewünscht Temperatur aufgeheizt. In einer zweiten Stufe wird die Spantemperatur auf die gewünschte Temperatur erhöht. Bei Erreichen der Spantemperatur bei der gewünschten Temperatur beginnt die dritte Stufe, in der während des Haltens der Temperatur bei der gewünschten Temperatur die Silane ausreagieren. In einer vierten Stufe wird das Spanmaterial abgekühlt und gegebenenfalls konditioniert werden. Die Holzfeuchte kann bestimmt werden mittels handelsüblicher Feuchtemessgeräte, z. B. dem Moisture Analyser MA 30, Sartorius, Göttingen.In a second step, the material treated in the first step is dried to ≤ 2% wood moisture. In a preferred embodiment, the second step (b) comprises gradually increasing the temperature to a maximum temperature of 100-150 ° C, preferably 105-140 ° C, such as 110-130 ° C, and most preferably 120 ° C, so that condensation of the aminoalkylsilane takes place. For this purpose, the dryer is heated to the desired temperature in a first stage. In a second stage, the chip temperature is increased to the desired temperature. Upon reaching the chip temperature at the desired temperature, the third stage begins in which the silanes will react while maintaining the temperature at the desired temperature. In a fourth stage, the chip material is cooled and optionally conditioned. The wood moisture can be determined by means of commercially available moisture meters, z. B. the Moisture Analyzer MA 30, Sartorius, Göttingen.
In einem dritten Schritt wird das in dem zweiten Schritt (b) getrocknete Material mit einem Bindemittel beleimt.In a third step, the material dried in the second step (b) is glued with a binder.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst, vorzugsweise ist, das Bindemittel ein Formaldehyd enthaltendes Bindemittel oder ein Isocyanat (pMDI). Stärker bevorzugt umfasst, am stärksten bevorzugt ist, das Formaldehyd enthaltende Bindemittel ein organisches Harz, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenol-Formaldehyd-Harz (PF-Harz), Melamin-Harnstoff-Phenol-Formaldehyd-Harz (MUPF-Harz), Harnstoff-Formaldehyd-Harz (UF-Harz), Tannin-Formaldehyd-Harz (TF-Harz), Melamin-Formaldehyd-Harz (MF-Harz), Melamin-Harnstoff-Formaldehyd-Harz (MUF-Harz), Resorcinol-Formaldehyd-Harz (RF) und Phenol-Resorcinol-Formaldehyd-Harz (PRF).In a preferred embodiment, preferably, the binder comprises a formaldehyde-containing binder or an isocyanate (pMDI). More preferably, most preferably, the formaldehyde-containing binder comprises an organic resin selected from the group consisting of phenol-formaldehyde resin (PF resin), melamine-urea-phenol-formaldehyde resin (MUPF resin), urea Formaldehyde resin (UF resin), tannin-formaldehyde resin (TF resin), melamine-formaldehyde resin (MF resin), melamine-urea-formaldehyde resin (MUF resin), resorcinol-formaldehyde resin (RF) and phenol-resorcinol-formaldehyde resin (PRF).
In einer noch stärker bevorzugten Ausführungsform umfasst, vorzugsweise ist das Bindemittel ein Isocyanat. In einer noch stärker bevorzugten Ausführungsform umfasst, vorzugsweise ist das Bindemittel ein Formaldehyd enthaltendes Bindemittel. In einer noch stärker bevorzugten Ausführungsform umfasst, vorzugsweise ist das Bindemittel ein Phenol-Formaldehyd-Harz (PF-Harz). In einer noch stärker bevorzugten Ausführungsform umfasst, vorzugsweise ist das Bindemittel ein Melamin-Harnstoff-Phenol-Formaldehyd-Harz (MUPF-Harz). In einer noch stärker bevorzugten Ausführungsform umfasst, vorzugsweise ist das Bindemittel ein Harnstoff-Formaldehyd-Harz (UF-Harz). In einer noch stärker bevorzugten Ausführungsform umfasst, vorzugsweise ist das Bindemittel ein Tannin-Formaldehyd-Harz (TF-Harz). In einer noch stärker bevorzugten Ausführungsform umfasst, vorzugsweise ist das Bindemittel ein Melamin-Formaldehyd-Harz (MF-Harz). In einer noch stärker bevorzugten Ausführungsform umfasst, vorzugsweise ist das Bindemittel ein Melamin-Harnstoff-Formaldehyd-Harz (MUF-Harz). In einer noch stärker bevorzugten Ausführungsform umfasst, vorzugsweise ist das Bindemittel ein Resorcinol-Formaldehyd-Harz (RF). In einer noch stärker bevorzugten Ausführungsform umfasst, vorzugsweise ist das Bindemittel ein Phenol-Resorcinol-Formaldehyd-Harz (PRF).In a still more preferred embodiment, preferably, the binder is an isocyanate. In a still more preferred embodiment, preferably, the binder is a formaldehyde-containing binder. In a still more preferred embodiment, preferably, the binder is a phenol-formaldehyde (PF) resin. In a still more preferred embodiment, preferably, the binder is a melamine-urea-phenol-formaldehyde (MUPF) resin. In a still more preferred embodiment, preferably, the binder is a urea-formaldehyde resin (UF resin). In a still more preferred embodiment, preferably, the binder is a tannin-formaldehyde (TF) resin. In a still more preferred embodiment, preferably, the binder is a melamine-formaldehyde resin (MF resin). In a still more preferred embodiment, preferably, the binder is a melamine-urea-formaldehyde (MUF) resin. In a still more preferred embodiment, preferably, the binder is a resorcinol-formaldehyde resin (RF). In a still more preferred embodiment, preferably, the binder is a phenol-resorcinol-formaldehyde resin (PRF).
Geeignete Verfahren zur Behandlung des getrockneten Materials mit einem Bindemittel sind beispielsweise Streichen, Walzen, Spritzen, Tauchen, Fluten, Spritzen, Blowline-Behandlung oder Behandlung in einem Mischer. Die Auswahl bestimmende Gründe für ein geeignetes Verfahren, sowie alternative Verfahren sind dem Fachmann bekannt. Entsprechende Geräte und Anlagen sind dem Fachmann ebenfalls bekannt und kommerziell verfügbar. Beispielsweise kann die Beleimung in einem Trogmischer, Pflugscharmischer, Blendermischer sowie nach dem Blowline-Verfahren erfolgen. In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Beleimen in einem Freifallmischer. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst der erste Schritt und der dritte Schritt das Behandeln des Materials in einem Freifallmischer.Suitable methods of treating the dried material with a binder include, for example, brushing, rolling, spraying, dipping, flooding, spraying, blow-line treatment, or treatment in a mixer. The selection of determining reasons for a suitable method, as well as alternative methods are known in the art. Corresponding devices and systems are also known to the person skilled in the art and commercially available. For example, the gluing can be done in a tray mixer, plowshare mixers, blender mixers and after the blowline process. In a preferred embodiment, the gluing takes place in a free-fall mixer. In a particularly preferred embodiment, the first step and the third step comprise treating the material in a tumbler mixer.
In einem vierten Schritt wird das im dritten Schritt beleimte Material in eine gewünschte Form verbracht und anschließend unter Hitze zu einem Verbundwerkstoff verpresst. Hierzu kann das so behandelte Material zu einem Kuchen, wie einem Spankuchen oder Faservlies, ausgestreut, gekämmt und bei einer Temperatur von bis 250°C, vorzugsweise 150 bis 220°C, einem Pressdruck bis 9 N/mm2, vorzugsweise 4 bis 7 N/mm2, und einer Zeit bis 300 s pro mm der angestrebten Plattenstärke, vorzugsweise 5 bis 60 s/mm, besonders bevorzugt 8 bis 40 s/mm, gepresst werden. Die Herstellung anderer Formteile, wie Strangpresslingen oder quaderförmigen Teilen oder spezielleren Formteilen, ist ebenfalls möglich.In a fourth step, the glued in the third step material is placed in a desired shape and then pressed under heat to form a composite material. For this purpose, the thus treated material to a cake, such as a chip cake or non-woven fabric, spread, combed and at a temperature of up to 250 ° C, preferably 150 to 220 ° C, a pressure to 9 N / mm 2 , preferably 4 to 7 N. / mm 2 , and a time to 300 s per mm of the desired plate thickness, preferably 5 to 60 s / mm, particularly preferably 8 to 40 s / mm, are pressed. The production of other molded parts, such as extruded or cuboidal parts or more specific moldings, is also possible.
Alternativ kann das beleimte Material jedoch auch zunächst beispielsweise mit einem Vorpressdruck von 0,2 bis 0,6 N/mm2 vorgepresst bzw. vorverdichtet werden. Darüber hinaus kann man das beleimte Material, vor, während oder nach dem Vorpressen, und somit auch. vor dem eigentlichen Pressen, beispielsweise auf 60 bis 80°C vorgewärmt werden. Eine solche thermische und/oder mechanische Vorbehandlung des Kuchens oder des beleimten Materials vor dem eigentlichen Pressschritt kann der späteren Qualität des Produktes zuträglich sein. Darüber hinaus kann man die beim Pressschritt erhaltenen Formteile vorteilhaft einer Nachkonditionierung bzw. Vergütung unterziehen, wodurch eine Vereinheitlichung und Vergleichmäßigung der Verbundwerkstoffe erreicht werden kann. So kann man beispielsweise Platten einer Stapellagerung unterziehen. Dabei kann man zusätzlich eine Frequenzerwärmung, z. B. mittels Mikrowellentechnik, durchführen. Alternative können die Platten beispielsweise für 20 bis 30 Minuten in einem Sternkühlwender gekühlt werden.Alternatively, however, the glued material can also initially be pre-compressed or pre-compressed, for example with a prepressing pressure of 0.2 to 0.6 N / mm 2 . In addition, you can the glued material, before, during or after the pre-pressing, and thus also. be preheated, for example, to 60 to 80 ° C before the actual pressing. Such a thermal and / or mechanical pretreatment of the cake or the glued material before the actual pressing step may be beneficial to the later quality of the product. In addition, it is advantageous to subject the molded parts obtained during the pressing step to a post-conditioning or tempering, whereby a standardization and homogenization of the composite materials can be achieved. So you can, for example, plates a stack storage. In addition, you can also frequency heating, z. B. by means of microwave technology, perform. Alternatively, the plates can be cooled, for example, for 20 to 30 minutes in a star chiller.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren des Weiteren das Hinzufügen mindestens eines weiteren Bestandteils in dem dritten Schritt (c), wobei der Bestandteil ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem Härter, einem Hydrophobierungsmittel auf Paraffin- oder Wachsbasis, einem Flammschutzmittel, einem Härtungsmittel, einem bioziden Stoff, Farbstoff und/oder einem Duftstoff.In a further preferred embodiment, the method further comprises adding at least one further constituent in the third step (c), wherein the constituent is selected from the group consisting of a hardener, a wax or paraffin-based hydrophobing agent, a flame retardant, a curing agent , a biocidal substance, dye and / or fragrance.
Bevorzugte Härter sind Ammoniumsulfat, Ammoniumnitrat und Ammoniumchlorid. Dem Fachmann sind jedoch auch weitere Härter bekannt.Preferred hardeners are ammonium sulfate, ammonium nitrate and ammonium chloride. The skilled person, however, also known other hardeners.
In einer stärker bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren in dem dritten Schritt (c) das Hinzufügen eines Wachses in einer Menge bis 4 Gew.-%, bevorzugt 0,05 bis 3 Gew.-%, stärker bevorzugt 0,1 bis 2 Gew.-% und am stärksten bevorzugt 0,25–1 Gew.-% bezogen auf atro cellulose- oder lignocellulosehaltigem Material.In a more preferred embodiment, the process in the third step (c) comprises adding a wax in an amount of up to 4% by weight, preferably 0.05 to 3% by weight, more preferably 0.1 to 2% by weight. %, and most preferably 0.25-1% by weight, based on atrocellulose or lignocellulose-containing material.
In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung einen erfindungsgemäß hergestellten Verbundwerkstoff, wobei die Formaldehydabgabe nach 24 h Inkubationszeit, ermittelt gemäß der WKI-Flaschenmethode,
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Verbundwerkstoff ein Holzwerkstoff, vorzugsweise eine Spanplatte, Faserplatte, ultraleichte Faserplatte, leichte Faserplatte, mitteldichte Faserplatte, hochdichte Faserplatte, OSB-Platte („oriented strand board”), Furnierplatte, Sperrholzplatte, ein „Engineered Wood Product”, ein Pressformling, insbesondere für die Automobilinnenauskleidung, ein technisches Holzbaumaterial, ein Dämmstoff, ein Holzpellet, ein Holzbrikett oder ein Pflanztopf ist; insbesondere wobei der Verbundwerkstoff keinen thermoplastischen Kunststoff enthält.In a preferred embodiment, the composite is a wood material, preferably a chipboard, fiberboard, ultra-light fiberboard, light fiberboard, medium density fiberboard, high density fiberboard, oriented strand board, veneer board, plywood board, engineered wood product, a press molding, in particular for the automotive interior lining, a technical timber construction material, an insulating material, a wood pellet, a wood briquette or a plant pot is; in particular wherein the composite material does not contain a thermoplastic material.
Beispiele für ein Engineered Wood Product sind Langspanholz (laminated strand lumber, LSL), Furnierstreifenholz (parallel strand lumber, PSL) und Furnierschichtholz (laminated veener lumber, LVL).Examples of an Engineered Wood Product are laminated beach lumber (LSL), veneer stripwood (PSL) and laminated veneer lumber (LVL).
Der erfindungsgemäß hergestellte Verbundwerkstoff weist vorzugsweise eine Rohdichte von 150 bis 1200 kg/m3 auf. Die Bestimmung der Rohdichte erfolgt hierbei gemäß
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der erfindungsgemäß hergestellte Verbundwerkstoff eine Dickenquellung nach 24 Stunden Lagerung im Wasser gemäß
Zusätzlich oder alternativ weist der erfindungsgemäß hergestellte Verbundwerkstoff eine Dickenquellung nach 72 Stunden Lagerung im Wasser von weniger als 15,5%, weniger als 15%, vorzugsweise weniger als 14,5%, weniger als 14%, stärker bevorzugt weniger als 13,5% und am stärksten bevorzugt weniger als 13% auf.Additionally or alternatively, the composite material produced according to the invention has a thickness swelling after 72 hours storage in water of less than 15.5%, less than 15%, preferably less than 14.5%, less than 14%, more preferably less than 13.5%. and most preferably less than 13%.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform beträgt die Wasseraufnahme des erfindungsgemäß hergestellten Verbundwerkstoffs nach 24 Stunden Lagerung im Wasser weniger als 35%, vorzugsweise weniger als 34%, weniger als 32%, weniger als 31%, stärker bevorzugt weniger als 30%, weniger als 29%, weniger als 28% und am stärksten bevorzugt weniger als 28%, bezogen auf das Gewicht des Verbundwerkstoffes.In another preferred embodiment, the water absorption of the composite according to the invention after 24 hours storage in water is less than 35%, preferably less than 34%, less than 32%, less than 31%, more preferably less than 30%, less than 29% , less than 28%, and most preferably less than 28%, by weight of the composite.
Zusätzlich oder alternative beträgt die Wasseraufnahme des erfindungsgemäß hergestellten Verbundwerkstoffs nach 72 Stunden Lagerung im Wasser weniger als 55%, vorzugsweise weniger als 52%, weniger als 51%, weniger als 50%, stärker bevorzugt weniger als 49%, weniger als 48%, weniger als 47% und am stärksten bevorzugt weniger als 46%, bezogen auf das Gewicht des Verbundwerkstoffes.Additionally or alternatively, the water uptake of the composite of this invention after 72 hours storage in water is less than 55%, preferably less than 52%, less than 51%, less than 50%, more preferably less than 49%, less than 48%, less as 47%, and most preferably less than 46%, based on the weight of the composite.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beträgt die Querzugfestigkeit des erfindungsgemäß hergestellten Verbundwerkstoffs nach 2 Stunden Lagerung in kochendem Wasser gemäß
Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures
BeispieleExamples
Die folgenden Beispiele sind beabsichtigt die Erfindung weitergehend zu illustrieren. Sie sollten jedoch nicht als eine Beschränkung der Erfindung ausgelegt werden.The following examples are intended to further illustrate the invention. However, they should not be construed as limiting the invention.
Herstellung von Spanplatten aus silanisierten SpänenProduction of particleboard from silanized chips
Für die Herstellung von einschichtigen Spanplatten aus silanisierten Spänen wurden industrielle Mittelschichtspäne mit unterschiedlich konzentrierten Lösungen verschiedener Silansysteme in einem handelsüblichen Freifallmischer behandelt. Insgesamt wurden 4 verschiedene Silansysteme als wässrige Lösungen in den Konzentrationen 1%, 3% und 5% Feststoff-Silan verwendet. Die Aufbringung auf die Späne erfolgte ebenfalls mit 1%, 3% und 5% Feststoff-Silanlösung auf absolut trockene Holzmasse (atro). Im Anschluss erfolgten die Trocknung des Spanmaterials und die Kondensation der Silansysteme in einem Umlufttrockner der Firma HB Drying Systems, Almelo/Holland. Dabei wurden die Späne bei stufenweiser Erhöhung der Temperatur einer Maximaltemperatur von 120°C ausgesetzt. In einer ersten Stufe erfolgte das Aufheizen des Trockners auf 120°C. Die zweite Stufe diente dazu die Spantemperatur auf 120°C zu erhöhen. Nachdem durch mehrere Messfühler eine Spantemperatur von 120°C festgestellt wurde, begann die dritte Stufe in der bei einem halten der Temperatur bei konstant 120°C das eigentliche Ausreagieren der Silane erfolgte. Die abschließende vierte Stufe diente der Abkühlung und Konditionierung des Spanmaterials.For the production of single-layer chipboards from silanized chips, industrial middle-layer chips were treated with differently concentrated solutions of various silane systems in a commercially available free-fall mixer. A total of 4 different silane systems were used as aqueous solutions in the
Nachdem die Späne silanisiert wurden, erfolgte die Herstellung der Spanplatten. Dazu wurden die silanisierten Späne in einem handelsüblichen Freifallmischer mit einem handelsüblichen Phenolformaldehyd-Klebstoff beleimt und anschließend zu Holzwerkstoffen verpresst. Nachstehend sind die wichtigsten Parameter der Spanplattenherstellung aufgeführt:
- – Plattendicke 16 mm
- – Zielrohdichte: 680 Kg/m3
- – Klebstoff: PF-Klebstoff HW 1842 der Firma Hexion
- – Beleimungsgrad: 8,5% (atro)
- – Hydrophobierungsmittelzugabe: 1% (atro) Hydrowax der Firma Sasol
- – Härterzugabe: 6% (auf Feststoff Klebstoff) Kaliumcarbonat-Lösung (50%ig)
- – Presstemperatur: 220°C
- – Presszeit: 15 s/mm
- -
Plate thickness 16 mm - - Target density: 680 kg / m 3
- - Adhesive: PF adhesive HW 1842 from Hexion
- - Gluing degree: 8.5% (atro)
- Hydrophobizing agent addition: 1% (hydro) Hydrowax from Sasol
- - Hardener addition: 6% (on solid adhesive) potassium carbonate solution (50%)
- - Pressing temperature: 220 ° C
- - Press time: 15 s / mm
Bestimmung der Formaldehydabgabe nach der WKI-Flaschenmethode (
Die Formaldehydabgabe wird an Prüfkörpern mit bekannter Masse bestimmt, die bei konstant 40°C über Wasser in einem geschlossenen Behälter befestigt waren. Dies hat zur Folge, dass der während der Testzeit von den Prüfkörpern abgegebene Formaldehyd vom Wasser absorbiert wird. Der im Wasser vorhandene Formaldehyd wird anschließend nach dem Acetylaceton-Verfahren photometrisch bestimmt, wie beschrieben in
Ergebnisse der Formaldehyduntersuchungen nach EN 717-3 Results of the formaldehyde tests according to EN 717-3
Die gemäß der WKI-Flaschenmethode bestimmte Formaldehydabgabe der Prüfkörper nach 3 h Inkubationszeit ist in
Die gemäß der WKI-Flaschenmethode bestimmte Formaldehydabgabe der Prüfkörper nach 24 h Inkubationszeit ist in
Umrechnung der mittels der Flaschenmethode bestimmten Formaldehydabgaben nach 3 h in die Formaldehydabgabe nach der Perforatormethode (EN 120) nach der Formel von Sundin/Roffael (1992)Conversion of the formaldehyde release determined by the bottle method after 3 h into the formaldehyde release by the perforator method (EN 120) according to the formula of Sundin / Roffael (1992)
Nach Sundin/Roffael (
Dabei ist:
- y
- = Formaldehydabgabe nach der Flaschenmethode in mg/l
- x
- = Formaldehydgehalt nach der Perforatormethode in mg/100 g atro Platte
- y
- = Formaldehyde release by the bottle method in mg / l
- x
- = Formaldehyde content according to the perforator method in mg / 100 g atro plate
Nach Umformung dieser Gleichung ergibt sich die Möglichkeit den theoretischen Perforatorwert aus den Ergebnissen der Flaschenmethode nach 3 h Inkubation zu berechnen. Die Perforatorwerte gelten für eine Materialfeuchte von 6,5%. Bei Spanplatten mit abweichenden Materialfeuchten ergibt sich nach
Die theoretischen Formaldehydgehalte lassen sich so mittels der Formel von
Mechanische und hygroskopische Eigenschaften von Spanplatten aus Amino/Alkyl Siloxan-Cooligomer (HS 2909) behandelten SpänenMechanical and hygroscopic properties of chipboard made from amino / alkyl siloxane cooligomer (HS 2909) treated chips
Holzspäne wurden mit einem Amino/Alkyl Siloxan-Cooligomer (HS 2909) vorbehandelt. Die Spantrocknung wurde mit einem Horizontal-Chargentrockner vom Typ HTC 140, der Firma AVA-Huep GmbH und Co. KG, Herrsching, durchgeführt. Über eine Vakuum-Pumpe wurde ein Vakuum (ca. 50 mbar) im Trockner erzeugt, was zu einer Verringerung der Siedetemperatur des Wassers führte. Anschließend erfolgte die eigentliche Aushärtung der Silanverbindungen bei > 120°C. Die Aushärtung wurde beendet, wenn die gemessene Spanfeuchte (z. B. wie bestimmt mit einem Feuchtemessgerät der Fa. Satorius vom Typ MA 30) ≤ 2% betrug. Für die Referenzprobe wurden unbehandelte Späne verwendet. Daneben wurden zum Vergleich Spanplatten aus Spänen hergestellt, bei denen entweder 1%, 3% oder 5% Paraffin-Emulsion im Untermischverfahren der Leimflotte zugegeben wurden, wie es heutzutage in der Spanplattenindustrie üblich ist.Wood chips were pretreated with an amino / alkyl siloxane cooligomer (HS 2909). The chip drying was carried out with a horizontal batch dryer of the type HTC 140, the company AVA-Huep GmbH and Co. KG, Herrsching. A vacuum pump (about 50 mbar) was generated in the dryer, which led to a reduction in the boiling point of the water. Subsequently, the actual curing of the silane compounds at> 120 ° C. Curing was terminated when the measured chip moisture (for example, as determined by a moisture meter of the company Satorius type MA 30) was ≤ 2%. For the reference sample, untreated chips were used. In addition, for comparison, chipboard was produced from chips in which either 1%, 3% or 5% paraffin emulsion was added in the sub-mixing process of the size liquor, as is customary today in the chipboard industry.
Herstellungsparameter im Überblick:Production parameters at a glance:
- – Kauramin Leim 534 flüssig von BASF AG (MUPF),Kauramine glue 534 liquid from BASF AG (MUPF),
- – Beleimungsgrad 15% (Feststoff Bindemittel auf atro Span),- degree of gluing 15% (solid binder on atro chip),
- – Härter: 4% Ammoniumsulfat (33%ig in Wasser [m/m]) (Feststoff Härter auf Feststoff Bindemittel),Hardener: 4% ammonium sulphate (33% in water [m / m]) (solid hardener on solid binder),
- – Presstemperatur 200°C für 15 s/mm,Pressing temperature 200 ° C for 15 s / mm,
- – 16 mm Spanplatten (einschichtig) nach Abschliff 15 mm,- 16 mm chipboard (single layer) after 15 mm sanding,
Die Daten zeigen, dass die mit HS2909 vorbehandelten Spänen hergestellten Spanplatten eine verringerte Dickenquellung und eine verringerte Wasseraufnahme gegenüber der Referenzprobe zeigen. Zusätzlich weisen die so hergestellten Spanplatten eine gesteigerte Querzugfestigkeit nach Lagerung von 2 h in kochendem Wasser gegenüber einer Referenzprobe und gegenüber Spanplatten auf, die unter Verwendung einer Paraffin-Emulsion hergestellt wurden. Es wird hieraus deutlich, dass auch eine konventionelle Paraffin-Zugabe zur Leimflotte, auch in sehr hohen Konzentrationen, nicht zu dem Effekt führt, wie durch eine Silanisierung (mit nur 1% Silan) der Späne vor dem Beleimen und dem heißen Verpressen.The data shows that chipboard produced with chips pretreated with HS2909 show reduced thickness swelling and reduced water absorption compared to the reference sample. In addition, the chipboards so produced exhibit increased transverse tensile strength after storage for 2 hours in boiling water against a reference sample and against chipboard made using a paraffin emulsion. It is clear from this that even a conventional paraffin addition to the size liquor, even in very high concentrations, does not lead to the effect, as by a silanization (with only 1% silane) of the chips before gluing and hot pressing.
LiteraturnachweisBibliography
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Grigoriou A (1997) Bark extractives from Pinus halepensis Mill. Fortified with polymeric diisocyanate for exterior grade particleboards. European Journal of Wood and Wood Products 55(2): 269 Grigoriou A (1997) Bark extractives from Pinus halepensis Mill. Fortified with polymeric diisocyanate for exterior grade particleboards. European Journal of Wood and Wood Products 55 (2): 269
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- EN 1087 ist beschrieben in Grigoriou A (1997) Bark extractives from Pinus halepensis Mill. Fortified with polymeric diisocyanate for exterior grade particleboards. European Journal of Wood and Wood Products 55(2): 269 [0066] EN 1087 is described in Grigoriou A (1997) Bark extractives from Pinus halepensis Mill. Fortified with polymeric diisocyanates for exterior grade particleboards. European Journal of Wood and Wood Products 55 (2): 269 [0066]
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