DE19604575A1

DE19604575A1 - Verfahren zur Herstellung von Span- oder Faserplatten

Info

Publication number: DE19604575A1
Application number: DE1996104575
Authority: DE
Inventors: Juergen Dr Kramer
Original assignee: Glunz AG
Priority date: 1996-02-08
Filing date: 1996-02-08
Publication date: 1997-08-28
Also published as: AU1722197A; WO1997028935A1; EP0842020A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Span- oder Faserplatten durch Heißpressen einer mit Bindemittel versetzten geformten Matte aus Holzspänen, Holzfasern oder anderen lignozellusosehaltigen Rohstoffen unter Nutzung der Polyurethanbindung, bei der mindestens eine erste, NCO-Gruppen aufweisende Komponente sowie mindestens eine zweite Komponente, insbesondere ein Polyol, eingesetzt werden. Das Verfahren kann sowohl bei kontinuierlicher Herstellung, also bei der Verpres sung eines Mattenbandes z. B. zur Herstellung von MDF-Platten, also auch bei diskontinuierlicher Herstellung, also beispiels weise bei der Herstellung von Spanplatten in einer Etagenpresse, eingesetzt werden.

Ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art ist aus der Zeit schrift FOREST PRODUCTS JOURNAL, Vol. 35, No. 7, Seiten 44 bis 48, "Isocyanate-polyol resin as a binder for particleboard" bekannt. Zur Herstellung des Bindemittels wird eine erste, NCQ- Gruppen aufweisende Komponente, also insbesondere PMDI, mit einer kleinen Menge eines Polyols gemischt. Diese Mischung wird dann vor dem Heißpressen und vor der Formung der Matte auf die Holzspäne, Holzfasern o. dgl. aufgebracht. Beim Mischen der beiden Komponenten setzt eine Vorreaktion ein, indem ein Prä polymer mit endständigen NCO-Gruppen entsteht. Diese Vorreaktion setzt sich fort, wobei in Verbindung mit den Holzfasern oder Holzspänen dann die Polyurethanbindung genutzt wird. Durch diese Vorreaktion steigt die Viskosität des Bindemittels an. Es wird dickflüssiger und läßt sich schwieriger handhaben. Trotzdem wird die Vorreaktion als notwendig erachtet, um die Polyurethan bindung auch bei niedriger Leimdosierung in Gang zu setzen. Eine niedrige Leimdosierung wird schon allein aus Kostengründen allgemein angestrebt. Die beschriebene Vorreaktion beginnt beim Mischen der beiden Komponenten und setzt sich auch während des Aufbringens dieses Bindemittels auf die Späne fort. Auch während des Transportes der beleimten Späne und der Formgebung der Matte setzt sich diese Reaktion fort. Die Polyurethanbindung des Bindemittels zu dem Holz läuft in der Presse retardiert ab und erfordert hohe Preßtemperaturen. Besonders unangenehm sind Betriebsunterbrechungen in der Herstellung von Span- oder Faserplatten bei der Verwendung dieses Bindemittels aus den zwei Komponenten, weil sich die eingeleiteten Reaktionen fortsetzen und die betreffenden Anlagenteile vor Wiederaufnahme der erneuten Produktion erst gereinigt werden müssen.

Aus der AT 270 189 ist ein Verfahren zur Herstellung von Platten oder Formkörpern durch Verpressen, vorzugsweise Heißpressen, einer mit Bindemittel versetzten Masse aus Holzspänen, Holz fasern oder aus verholzten Rohstoffen bekannt, bei deren Her stellung als Bindemittel eine Isocyanatlösung, also PMDI, einge setzt wird. Das Isocyanat kann auch gemeinsam mit Harnstoff-, Melamin- oder Phenol-Formaldehydharz als Bindemittel verwendet werden, wobei diese unterschiedlichen Bindemittel getrennt oder im Gemisch auf die Späne aufgebracht werden können. Vorzugsweise wird jedoch Isocyanat oder Lösungen von Isocyanat mit den bekannten anderen Bindemitteln, wie Harnstoff-, Melamin- und Phenol-Formaldehydharzleim, mittels eines Rührwerkes in einem Behälter vermischt oder emulgiert. Es wird dann diese Binde mittelmischung auf die Späne aufgebracht. Bei der Herstellung mehrschichtiger Spanplatten werden eine oder mehrere Schichten aus einer Spänemasse gebildet, die mit Isocyanat oder einem Gemisch desselben mit üblichen Bindemitteln behandelt wurde, während die Spänemasse für die übrigen Schichten allein mit den üblichen Bindemitteln - ohne Verwendung von Isocyanat - versehen wird, bevor die Zusammenführung der Schichten zu einer Matte und das Heißpressen nachfolgen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereit zustellen, bei dem unter Ausnutzung der Polyurethanbindung mit den zu erwartenden überlegenen Eigenschaften der Span- oder Faserplatten eine wesentlich verringerte Störanfälligkeit im betrieblichen Herstellungsablauf erreicht wird.

Erfindungsgemäß wird dies bei dem Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch erreicht, daß die mindestens zwei Komponenten des Bindemittels separat oder ohne nennenswerte Vorreaktion in Gemisch auf die Holzspäne und/oder Holzfasern aufgebracht werden, so daß die Polyurethanbindung möglichst spät im Herstellungsprozeß und damit im wesentlichen während des Heißpressens entsteht.

Wesentlich für die Erfindung ist, daß nicht verschiedene Binde mittel, sondern verschiedene Komponenten ein und desselben Bindemittels getrennt voneinander nacheinander, getrennt vonein ander gleichzeitig oder ohne nennenswerte Vorreaktion im Gemisch gleichzeitig auf die Holzspäne und/oder Holzfasern aufgebracht werden. Eine Vorreaktion der beiden Komponenten miteinander vor dem Aufbringen auf die Späne wird damit nicht mehr als notwendig erachtet und gerade vermieden. Eine Formulierung, also das unmittelbare Zusammenbringen von zwei Komponentenmengen des Bindemittels vor dem Aufbringen auf die Späne und/oder Fasern, ist nicht mehr erforderlich. Überraschenderweise entsteht bei dem neuen Verfahren trotz Verwendung eines niedrigen Binde mittelanteils und großer Oberfläche der Späne und/oder Fasern ein hinreichender Kontakt zwischen den beiden Komponenten, um die Polyurethanbindung entstehen zu lassen. Dieser Kontakt findet erst auf den Spänen und/oder Fasern statt. Dieser Kontakt setzt während des Transports der Späne oder Fasern ein, setzt sich bei der Formgebung der Matte fort, so daß die dabei ent stehende Reaktion genau zu dem Zeitpunkt ihren Höhepunkt erreicht, wenn die Heißverpressung der geformten Matte statt findet. Es wird davon ausgegangen, daß während der Heißverpres sung der Wasser-Dampf-Transportmechanismus als Vehikel für den gewünschten Kontakt der beiden Komponenten vorteilhaft genutzt wird. Die beiden das Bindemittel ergebenden Komponenten können variabel gestaltet werden, um damit Einfluß auf die Eigenschaf ten der Holz- oder Faserplatten zu nehmen. Als erste Komponente kann auch ein schnell reagierendes PMDI genutzt werden. Auch hinsichtlich der Verwendung der zweiten Komponente besteht keine Beschränkung. Einzuhaltende Topfzeiten werden ohnehin vermieden. Die Eigenschaften der Holz- und/oder Faserplatten können in weiten Grenzen geändert werden. So ist beispielsweise eine Platte mit besonders guten elastischen Eigenschaften dadurch herstellbar, daß ein hochmolekulares, lineares Polyol hinzuge fügt wird. Die Temperatur- und Kochfestigkeit kann durch Zugabe kurzkettiger Triole als zweite Komponente begünstigt werden.

Es ist besonders sinnvoll, wenn zunächst die zweite Komponente, insbesondere ein Polyol, auf die Holzspäne und/oder Holzfasern aufgebracht wird, wobei die Zugabe der ersten, NCO-haltigen Komponente erst danach und möglichst spät im Herstellungsprozeß erfolgt. Die vergleichsweise frühe Zugabe eines Polyols im Herstellungsprozeß ist nicht nachteilig, weil Polyole weitgehend temperaturunempfindlich sind und sich auch beachtlich hohe Temperaturen im Herstellungsprozeß beispielsweise bei der Her stellung von MDF-Platten nicht nachteilig auswirken können. Die Zugabe dieser zweiten Komponente kann so beispielsweise auch bereits im Blasgang oder sogar im Aufbereitungsteil der Anlage für die Fasern erfolgen. Die erste Komponente, nämlich das PMDI, wird dagegen vorteilhaft erst nach dem Blasgang aufgegeben.

Als zweite Komponente können ein Polyol und/oder ein Polyamin eingesetzt werden. Es kann also entweder nur ein Polyol als zweite Komponente, nur ein Polyamin oder aber auch Mischungen aus beiden Verwendung finden. Auch Mischungen aus mehreren Polyolen und/oder mehreren Polyaminen sind einsetzbar. Auch diese Einzelbestandteile der zweiten Komponente können durchaus getrennt nacheinander aufgebracht werden.

Zur Erzeugung von Platten, die zur Verwendung im Außen- oder Feuchtraumbereich bestimmt sind, ist es sinnvoll, als zweite Komponente ein hydrophobes Polyol einzusetzen.

Als zweite Komponente kann auch ein oder mehrere natürliche Polyole eingesetzt werden, und zwar ganz oder teilweise. Natürliche Polyole, beispielsweise Rhizinusöl, Sojaöl oder Olivenöl, sind einerseits sehr kostengünstig und stellen andererseits Naturprodukte dar, ebenso wie die Holzspäne und Holzfasern, so daß insoweit Platten erzeugt werden können, die aus 97 bis 99% natürlicher Rohstoffe bestehen. Bei Verwendung von bis zu 50% natürlichen Polyols ist es möglich, verbesserte Eigenschaften der Platten zu erzielen und gleichzeitig die Beleimungskosten beträchtlich zu senken.

Die erste, NCO-Gruppen aufweisende Komponente kann mit molarem Überschuß, bezogen auf die zweite Komponente, eingesetzt werden.

Die erste, NCO-Gruppen aufweisende Komponente kann in einem Äquivalenzverhältnis von etwa 12 : 1 zu der zweiten Komponente eingesetzt werden. Damit wird mit einem Überschuß an Isocyanat- Gruppen oder -äquivalenten gearbeitet, also mit Isocyanatpoly urethanklebstoffen. Das Verhältnis der NCO-Gruppen des PMDI zu den OH-Gruppen des Polyols oder zu den NH-Gruppen des Polyamins kann variiert werden, ist jedoch durch ein Verhältnis von 1 : 1 begrenzt.

Die Erfindung wird weiter anhand von bevorzugten Ausführungsbei spielen beschrieben:

Beispiel 1

Abweichend vom Beispiel 2 wird das PMDI direkt in das Mischgefäß geführt und dort mit dem Wasser vermischt und den Beleimdüsen der Beleimmaschine zugeführt. Das Polyol wird im Fallschacht der Beleimmaschine aufgedüst. Es werden Spanplatten mit folgenden Eigenschaften hergestellt:

Beispiel 2

90 Gew. T PMDI, 10 Gew. T Polyol 1 werden über einen Statikmischer einem Mischgefäß zugeführt und von dort ohne Eintritt einer Vorreaktion den Beleimdüsen einer Standardbeleimmaschine sofort zugeführt und verdüst. Im Misch gefäß wird im Volumenverhältnis 1 : 2 Wasser zugemischt. Über die Beleimmaschine gelangen die beleimten Späne in die Mittel schichtstreumaschine einer Spanplattenformstraße. Gleiches geschieht in der Beleimmaschine für Deckschichtspäne mit einem Volumenverhältnis Leimmischung aus PMDI und Polyol zu Wasser von 1 : 4. Die Beleimmengen werden so eingestellt, daß die Mittel schicht 3% Leimmischung auf absolut trockene Holzmasse enthält und die Deckschicht 4,5%. In einer Mehretagen-Heizpresse wird der vorverdichtete Spankuchen bei der Preßtemperatur von 205°C mit einem Preßfaktor von 8.5 sec/mm verpreßt. Die hergestellten Spanplatten haben folgende Eigenschaften:

Beispiel 3

Abweichend vom Beispiel 2 wird das Gewichtsverhältnis PMDI zu Polyol auf 1 : 1 eingestellt. Als Polyol wird ein natürliches Polyol mit OH-Zahl 160 und dem Molekulargewicht von ca. 960 eingesetzt. Wie im Beispiel 1 wird das Polyol im Fallschacht zugedüst. Es ergeben sich folgende Eigenschaften:

Beispiel 4

Es wird verfahren wie im Beispiel 2 mit dem Unterschied, daß dem Polyetherdiol 5 Gew.-% Polyethertriol zugemischt wurde. Triol (Hydroxylgehalt 11%, MG ca. 310).

Beispiel 5

Es wird verfahren wie in Beispiel 1. Als Polyol wird das Gemisch aus Beispiel 4 verwendet.

Beispiel 6

0.6 Gewichtsteile auf atro Holz natürliches Polyol wie in Beispiel 3 wird in die Zuführschnecke des Defibrators einer MDF- Anlage zugegeben. 2.6 Gewichtsteile PMDI werden am Ende des Blasganges zugegeben. Es entsteht eine MDF-Platte mit folgenden Eigenschaften:

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Span- oder Faserplatten durch Heißpressen einer mit Bindemittel versetzten geformten Matte aus Holzspänen, Holzfasern oder anderen lignozellusosehaltigen Roh stoffen unter Nutzung der Polyurethanbindung, bei der mindestens eine erste, NCO-Gruppen aufweisende Komponente sowie mindestens eine zweite Komponente, insbesondere ein Polyol, eingesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens zwei Komponenten des Bindemittels separat oder ohne nennenswerte Vorreaktion im Gemisch auf die Holzspäne und/oder Holzfasern aufgebracht werden, so daß die Polyurethanbindung möglichst spät im Herstellungsprozeß und damit im wesentlichen während des Heißpressens entsteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die zweite Komponente, insbesondere ein Polyol, auf die Holzspäne und/oder Holzfasern aufgebracht wird, und daß die Zugabe der ersten, NCO-haltigen Komponente erst danach und möglichst spät im Herstellungsprozeß erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als zweite Komponente ein Polyol und/oder ein Polyamin eingesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als zweite Komponente ein hydrophobes Polyol eingesetzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als zweite Komponente ein natürliches Polyol eingesetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste, NCO-Gruppen aufweisende Komponente mit molarem Überschuß, bezogen auf die zweite Komponente, eingesetzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die erste, NCO-Gruppen aufweisende Komponente in einem Äquivalentverhältnis von etwa 12 : 1 zu der zweiten Komponente eingesetzt wird.