DE2026093B2

DE2026093B2 - Verfahren zur Herstellung von Preßholzplatten

Info

Publication number: DE2026093B2
Application number: DE2026093A
Authority: DE
Inventors: Stanley Hunter Watt Brooks; Harry Albert Raddin
Original assignee: Miller Hofft Inc
Current assignee: Miller Hofft Inc
Priority date: 1970-04-14
Filing date: 1970-05-27
Publication date: 1974-04-04
Also published as: DE2026093A1; US3668286A; SE384814B; CA930657A; FR2092176A5; JPS4919701B1; DE2026093C3; GB1289274A

Description

40 für trockene Holzteilchen, wie beispielsweise ofen- oder luftgetrocknete Schnitzel, Hobelspäne und Sägemehl, eröffnet. Diese Stoffe wurden bisher als nicht geeignetes Ausgangsmaterial für die Herstellung von Fasern angesehen, und zwar wegen der Schwierig-45 keit, eine Erhöhung des Feuchtigkeitsgehaltes auf wenigstens 43°/o, bezogen auf das Darrgewicht, zu

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her- erreichen, und wegen der zusätzlichen Trocknungsstellung von Preßholzplatten aus gedämpften und kosten.

mechanisch abgebauten Holzteilchen durch Ver- Die erfindungsgemäß verwendeten Fasern sollen

mischen der faserigen lignozellulosischen Masse mit 50 eine Breite und Dicke aufweisen, die etwa gleich einer Lösung von im wesentlichen nicht umgesetzten oder wesentlich kleiner ist als die Länge. Sie werden Bestandteilen eines duroplastischen Kunststoffes mit hergestellt durch Dämpfen bzw. Dampfbehandlung einer Viskosität kleiner als 100 Centipoise und Korn- von trockenem Holz. Anschließend wird das erprimierung des Gemisches zwischen getrennt erwärm- weichte Holz mechanisch abgebaut, während es noch ten Platten oder Walzen zu der gewünschten Stärke, ₅₅ unter Dampfdruckeinwirkung steht, und zwar erfolgt wobei in dem Gemisch zwischen den Platten bzw. der mechanische Abbau mittels bekannter Mahl-Walzen ein hochfrequentes elektrisches Feld erzeugt werke. Das so erzeugte Fasermittel wird dann ge- und so lange aufrechterhalten wird, bis die Um- trocknet, mit Bindemittel vermischt, gepreßt und setzung der Kunststoffbestandteile initiiert oder ausgehärtet.

wenigstens teilweise abgelaufen ist. So Als Bindemittel kann jedes Kunstharz oder Kunst-

Bei bekannten Verfahren zur Herstellung vou harzgemisch zum Einsatz kommen. Vorzugsweise Holzfasern ist es üblich, zerkleinerte Holzteilchen, wird jedoch die faserige Masse mit einer Lösung von beispielsweise Pulpeschnitzel, Hackschnitzel, Hobel- Harnstoff und Formaldehyd sowie gegebenenfalls späne und Sägemehl, einem Erweichungsprozeß Melamin vermischt.

durch Dampfbeaufschlagung vor dem mechanischen 6g Der duroplastische Kunststoff soll dabei in der Abbau zu Fasern in einer Dampfatmosphäre zu Lösung eine niedrige Viskosität und eine geringe unterwerfen. Das Holz muß dabei jedoch grün oder Klebrigkeit aufweisen. Es werden im wesentlichen naß sein, d. h. einen Feuchtigkeitsgehalt nicht unter- nicht umgesetzte und unpolymerisierte Komponenten

Lösungen von im wesentlichen nicht umgesetztem

Harnstoff/ Formaldehyd und Harnstoff/Melamin/ Formaldehyd haben unter Verwendung von Methylolhamstoff/Formaldehyd-Lösungen beispielsweise die folgende Zusammensetzung:

von Aminoharzen in Gegenwart von Katalysatoren und gewünschtenfalls in Verbindung mit geeigneten Puffermitteln verwendet. Jeder Aminoharz-Bestandteil kann benutzt werden, der sich auf die nachstehend beschriebene Art und Weise chemisch oder physikalisch verhält. Vorzugsweise werden Formaldehyd-, Harnstoff-, Melamin- und Methylolhamstoff-Lösungen verwendet. Diese im wesentlichen nicht umgesetzten Komponenten von Aminoharzen werden mit Fasern vermischt, die aus trockenen Holzteilchen hergestellt sind. Das Gemisch wird dann zu einer Matte geformt und zu einer Stärke vorkomprimiert, welche die Einführung zwischen die in vernünftigem Abstand voneinander angeordneten Platten einer Presse ermöglicht. Dann erfolgt zwischen den erhitzten Pressenplatten die Kompression zu der vorbestimmten endgültigen Dicke. Zwischen den Platten wird eine Erwärmung vorgenommen, und zwar durch

Anwendung eines Hochfrequenzfeldes zwischen den Der oben angegebene Methylolhanutoff stellt eine

Platten und bis zu einem Ausmaß, bei dem die nicht 20 Lösung von Methylolhamstoff und Formaldehyd dar, umgesetzten Komponenten desAminoharzes konden- welche das Äquivalent von 60% Formaldehyd, 25%

Harnstoff und 15% Wasser enthält. Die Zusammensetzung A ist der oben an erster Stelle zitierten Zu-

	A <	B I jewichtsteüe	C
Methylolhamstoff... Harnstoff	100 50	100 46	100 25
Μκίητηϊη	0 63	5,8 70	35
Wasser	3,3	1,5	79
Katalysator		1,5

sieren. Die Fasern werden dabei aneinandergebunden, indem die Umsetzung unmittelbar bis zum Erreichen einer starren Bindung durchgeführt und nicht dann abgebrochen wird, wenn der Polymerisatkleber- 25 oben an Zustand konventioneller Harnstoff- und Melamin- Setzung, harze erreicht ist.

Die verwendete Lösung von nicht umgesetzteni Harnstoff und Formaldehyd kann beispielsweise die folgende Zusammensetzimg aufweisen: sammensetzung ähnlich, die Zusammensetzung C der zweiter Stelle aufgeführten Zusammen-

Gcwichtsteile

Harnstoff 100

Formaldehyd 80

Wasser 55

Katalysator 4,5

Lösungen der Zusammensetzung A bzw. der oben an erster Stelle zitierten Zusammensetzung, welche kein Melamin enthalten, erfordern keine äußere Erwärmung oder Kühlung, wenn die übliche Umgebungstemperatur vorliegt. Ein Puffermittel, wie beispielsweise wäßriges Ammoniak, ist gewöhnlich im Katalysator enthalten, der außerdem ein saures Salz aufweist, um eine ausreichende Lebensdauer in den Reaktionsgefäßen zu gewährleisteu, bevor er sich zersetzt.

Lösungen der Zusammensetzung B und C sowie der oben an zweiter Stelle aufgeführten Zusammen

setzung, welche Melamin enthalten, müssen er-Die Viskosität einer derartigen Lösung liegt bei 4.0 wärmt werden, um die gewöhnlich unlöslichen MeI-etwa 25 Centipoise, und der Anteil an Harzfeststoffen aminkristalle löslich zu machen. Dazu wird die beträgt 60%. Auf den Fasern können in den fertigen jeweilige Lösung ohne Katalysator auf etwa 7O⁰C Preßholzplatten 4 bis 25% an Harzstoffen abgelagert erwärmt und sofort abgekühlt. Der Katalysator wird sein, bezogen auf das ofentrockene Gewicht der Fa- nach dem Auflösen der Melaminkristalle und dem sern. Eine konventionelle, vorumgesetzte Lösung von 45 Abkühlen auf etwa 30° C zugefügt. Statt dessen kann Harnstoff/Formaldehyd weist eine Viskosität von auch wäßriges Ammoniak ohne den sauren Katalysaetwa 200 Centipoise auf und wäre also bei weitem zu
viskos, um mit Fasern der hier in Rede stehenden
Art vermischt zu werden.

Die Lösung von nicht umgesetztem Harnstoff, so Melamin und Formaldehyd kann beispielsweise die folgende Zusammensetzung haben:

Gewichtsteile

Harnstoff 66,5

Melamin 46,5

Formaldehyd 80,0

Wasser 72,0

Katalysator 2,0

tor zugegeben werden, was die Auflösung des Melamins bei einer Temperatur zwischen etwa 27 und etwa 38° C erleichtert.

Der Feststoffgehalt an Kunststoffen kann bei Lösungen dieser Zusammensetzung praktisch zwischen etwa 45 und 65 % liegen. Alle Lösungen weisen eine niedrige Viskosität von etwa 25 bis etwa 75 Centipoise auf und sind kaum klebrig.

In der nachstehenden Tabelle sind die Eigenschaften einer aus nassem Holz und einer aus trockenem Holz hergestellten Platte verglichen. Bei der Herstellung der Platten sind die Fasern jeweils mit einer im wesentlichen unumgesetzten HarnKtoff/Formaldehyd-Lösung als Bindemittel behandelt, in einer dampfbeheizten hydraulischen Presse auf das gewünschte Endmaß komprimiert und mittels eines Hochfre-

Lösungen dieser Zusammensetzung vermitteln quenzfeldes erwärmt worden, dessen Frequenz auf noch bessere Eigenschaften als Lösungen der davor etwa 6 Megahertz konstant gehalten wurde, wobei angegebenen Zusammensetzung. Bei der Lösung der 65 lediglich solche Variationen der Frequenz vorgenomletzten Zusammensetzung ist ein Teil des Harnstoffs men worden sind, die zur Konstanthaltung der der durch Melamin ersetzt, wobei die Substitution auf eingeschlossenen Holzplatte übertragenen Leistung Aminogruppen basiert. erforderlich waren.

Holzplatte

Faser-Ausgangsmaterial

Feuchtigkeitsgehalt (%) (auf darrtrockenes Holz

bezogen)

Darrtrockene Plattendichte (g/cia^s)

Plattenstärke (mm)

Abgelagertes Harz (%)

Abgelagertes Wachs (⁰Zo)

Preßplattentemperatur (⁰C)

Hochfrequenzheizungsdauer (see)

Biegefestigkeit (kp/cm²)

Elastizitätsmodul · 1000 (kp/cm²)

Querzugfestigkeit (kp/cm²)

Schraubenanziehwiderstand (kp)

Dickenquellung (Vo)¹)

Wasserabsorption (°/o)^x)

') Nach 24stündigem Eintauchen in Wasser.

Holzschnitzel

43 bis 150

0.67
20,3
S
1

Holzschnitzel

5,3 bis 33,5

0,67

20,3

149
160
316
27
11
152
4,0
13,0

Sägemehl

43 bis 150

0.67 20,3 8
1

149

160

211

100
4,5 14,0

Sägemehl

5,3 bis 33,5

0,67 20,3 8 1

149

160

218

22

122 3,0 8,0

Aus den Spalten 1 und 2 der vorstehenden Tabelle geht hervor, daß unter Verwendung von solchen Fasern hergestellte Preßholzplatten, welche einen Feuchtigkeitsgehalt zwischen 5,3 und 33,5 aufweisen, hinsichtlich ihrer Eigenschaften denjenigen Platten überlegen sind, welche unter Verwendung von Fasern hergestellt wurden, die aus Holzschnitzeln mit einem Feuchtigkeitsgehalt zwischen 43 und 150% gewonnen wurden. Insbesondere fallen die Verbesserungen der inneren Bindung, der Stärkenquellung und der Wasserabsorption auf.

Die Spalten 3 und 4 der Tabelle verdeutlichen dieselben Verbesserungen bei Platten, welche aus Sägemehl hergestellte Fasern enthalten, das einmal einen Feuchtigkeitsgehalt zwischen 5,3 und 33,5%, zum anderen einen Feuchtigkeitsgehalt von 43 bis 150% aufweist.
Die Art der erfindungsgemäß zum Einsatz kommenden trockenen Holzteilchen sowie dieZusammensetzung des verwendeten Bindemittels können in weiten Grenzen schwanken. Wesentlich ist, daß die zu Fasern zu verarbeitenden Holzteilchen einen Feuchtigkeitsgehalt unterhalb 33,5% (bezogen auf Darr-

3υ gewicht) aufweisen und daß das Bindemittel eine Lösung von im wesentlichen unumgesetzten Bestandteilen wenigstens eines duroplastischen Harzes ist, welche eine niedrige Viskosität unter etwa 100 Centipoise aufweist. Unter einer solchen Lösung sind auch Suspensionen, Gele und Gemische von Lösungen, Suspensionen und/oder Gelen zu verstehen.

Claims

1 2 halb 43%, bezogen auf das Trockengewicht, aufPatentansprüche: weisen. Weisen die Holzteilchen einen Feuchtigkeitsgehalt kleiner als 43°/o auf, dann müssen sie ent-

1. Verfahren zur Herstellung von Preßholz- weder in Wasser eingeweicht werdeu, oder es muß platten aus gedämpften und mechanisch abge- 5 zusätzliches Wasser dem Dampfzersetzungsgefäß zur bauten Holzteilchen durch Vermischen der fase- Erhöhung des Feuchtigkeitsgehaltes bis auf den gerigen lignozellulosischen Masse mit einer Lösung wiinschten Wert zugefügt werden oder aber sogar von im wesentlichen nicht umgesetzten Bestand- beide Maßnahmen müssen Anwendung finden. Bei teilen eines duroplastischen Kunststoffes mit einer der anschließenden Trocknung der Fasern stellt die Viskosität kleiner als 100 Centipoise und Kompri- io Entfernung des zugesetzten Wassers eine zusätzliche mierung des Gemisches zwischen getrennt er- Trocknungsbelastung dar und hat daher zusätzliche wärmten Platten oder Walzen zu der gewünsch- Kosten zur Folge.

ten Stärke, wobei in dem Gemisch zwischen den Bei einem bekannten Verfahren der eingangs Platten bzw. Walzen ein hochfrequentes elektri- erwähnten Art muß der Feststoffgehalt der Lösung sches Feld erzeugt und so lange aufrechterhalten 15 des duroplastischen KunststofEes wenigstens 60 Gewird, bis die Umsetzung der Kunststoffbestand- wichtsprozent ausmachen, damit eine befriedigende teile initiiert oder wenigstens teilweise abgelaufen Bindung der Holzspäne untereinander gegeben ist.
ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, das beFeuchtigkeit der zu dämpfenden Holzteilchen kannte Verfahren so weiterzuentwickeln, daß die zwischen 5,3 und 33,5 Gewichtsprozent liegt und 20 dabei hergestellten Platten eine verbesserte Festigdaß die untere Grenze des Feststoffgehaltes der keit aufweisen und daß die Trocknung der Holz-Lösung des duropiastischen Kunststoffes 45 Ge- teilchen bei der Herstellung der Preßholzplatten wichtsprozent beträgt. möglichst weitgehend eingeschränkt werden kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die faserige Masse mit einer »5 löst, daß die Feuchtigkeit der zu dämpfenden HoIz-Lö*ungs von Harnstoff und Formaldehyd sowie teilchen zwischen 5,3 und 33,5 Gewichtsprozent liegt gegebenenfalls Melamin vermischt wird. und daß die untere Grenze des Feststoffgehaltes der

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch !Lösung des duroplastischen Kunststoffes 45 Gegekennzeichnet, daß die Frequenz des elektrischen wichtsprozent beträgt.

Feldes zwischen 3 und 15 Megahertz eingestellt 30 Die Wahl des Prozentsatzes des duroplastischen wird. Kunststoffes in der Lösung ist keineswegs willkürlich,

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, da- sondern sie ist bedingt durch die unterschiedlichen durch gekennzeichnet, daß die Platten bzw. Wal- Adhäsionsverhältnisse der trockenen gegenüber den zen auf einer Temperatur oberhalb 90° C gehal- feuchten Holzspänen. Die Verwendung trockener ten werden. 35 Holzteilchen als Ausgangsmaterial bei der Faserherstellung durch Dämpfen und Zerkleinerung in einer Dampfatmosphäre läßt eine anschließende Trocknung der Fasern praktisch überflüssig sein. Darüber hinaus wird eine Verwendungsmöglichkeit