DE2059163A1

DE2059163A1 - Verfahren zur Herstellung von Holzwerkstoffen

Info

Publication number: DE2059163A1
Application number: DE19702059163
Authority: DE
Inventors: A N Larsen; H Nopper
Original assignee: Becker and Van Huellen GmbH and Co
Current assignee: Becker and Van Huellen GmbH and Co
Priority date: 1970-12-02
Filing date: 1970-12-02
Publication date: 1972-06-22
Also published as: SE375722B; FR2117512A5; DE2059163B2; IT943513B

Description

Dlpl.-lng. KAHLER · Dr.-lng. STARK · Dipl.-lng. BONSMANN PATENTANWÄLTE ^ U 5 9 I O

D-i4-15O Krefeld 1 · Moerser Straße 14O · Fernruf (O 2151) 2 O4 69

Datum: 1. Dezember 1970

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Uneer Zeichen: 2 DlO 70 201

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Niederrheinische Maschinenfabrik Becker & van Hüllen Kommanditgesellschaft. 415 Krefeld. Untergath 100

Verfahren zur Herstellung von Holzwerkstoffen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Holzwerkstoffen, wie beispielsweise Holzspanplatten oder Holzfaserplatten. Solche Holzwerkstoffplatten sollen entsprechend ihrem Einsatzzweck gegebenenfalls schwer entflammbar und eventuell zusätzlich wasserabweisend sowie unempfindlich gegen zersetzende Pilze sein..

Es sind verschiedene Methoden bekannt, um Holzwerkstoffe schwer entflammbar herzustellen. Solche Verfahren sind Imprägnierung der Fasern oder Späne, Einarbeitung von flüssigen Schutzmitteln mit dem Bindemittel, Einmischen von Schutzmittel-Pulvern oder Granulaten, Imprägnieren oder Tränken der Platten, Auftragen von Schaumschichtbildnern auf die Platten sowie Aufkaschieren von speziellen unbrennbaren Folien, Mat-• 209826/OUO

ten, Schichten, Platten oder dergleichen.

Den sichersten Schutz bietet in der Regel die innere Anwendung von Schutzmitteln, die unmittelbar den Spänen oder den Bindemitteln vor der Herstellung der Platten zugegeben werden. Die bekannten Mittel dieser Art sind Borate, Phosphate und Sulfate. Als nachteilig hat sich herausgestellt, daß diese bekannten Mittel zu einer Qualitätseinbuße der Holzwerkstoffplatten führen, wobei im wesentlichen die Funktion der Bindemittel gestört wird. Darüber hinaus sind beträchtliche Mengen an Schutzmitteln erforderlich. Ferner sind die meisten bekannten Schutzmittel hygroskopisch, was ebenfalls die Platteneigenschaften nachteilig beeinflußt. Auch stellen sich gewisse Schwierigkeiten ein, wenn es erforderlich wird, die Holzwerkstoffplatten nicht nur schwer entflammbar sondern zusätzlich auch wasserabweisend und pilzwidrig ψ zu machen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Holzwerkstoffplatten zu schaffen, mit dem, ohne die Qualität der Platten nachteilig bzw. nennenswert nachteilig zu beeinflussen, sowohl feuerhemmende wie ggf. auch zusätzlich wasserabweisende und pilzwidrige Eigenschaften erzielt werden.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in der Anwendung von

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• -3-

Kaolin, das sowohl allein zur Erzeugung feuerhemmender Eigenschaften oder aber darüber hinaus auch als Trägerstoff für weitere feuerhemmende und / oder pilzwidrige und / oder wasserabweisende.chemische Zusätze dient. Das Kaolin übernimmt also quasi eine Doppelfunktion als selbst unbrennbares Schutzmittel und als Trägermaterial für andere Schutzstoffe.

Das Kaolin hat plastische Eigenschaften und eine feinkristalline Struktur, was seine Verwendung für das erfindungsgemäße Verfahren besonders begünstigt. Es lagert sich sehr leicht an andere Stoffe, hier besonders an Fasern und Späne an, ohne eine Entmischung zu erfahren. Seine Plastifizierung wird durch die sowieso vorhandene Feuchte noch stark gefördert. Aufgrund dieser Eigenschaften läßt sich Kaolin auch sehr leicht mit anderen pulvrigen Stoffen dauerhaft und homogen vermischen, ohne daß Trennungen eintreten.

Kaolin spaltet das mitgeführte Wasser erst ab Temperaturen von 390 - 450° C ab. Es bleibt also während des Preßvorganges der Platten richtigerweise intakt und gibt das gebundene Wasser erst im Brandfalle ab, wodurch ein Wärmeentzug entsteht und ein Sintervorgang eingeleitet wird. Die flammhemmende Wirkung ist also bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dreifacher Natur: Es brennt nicht aufgrund seiner mineralischen Eigenschaften, es wirkt durch die Was-

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serabspaltung und es trägt bei durch die Mitführung von hochwirksamen Schutzstoffen. Im übrigen ergibt der Einsatz von Kaolin keine Verminderung der Plattenqualität, und zwar auch noch bei einem Einsatz von 40 %, bezogen auf absolut trockene Holzspäne bzw. Holzfasern. Die Mindestmenge beträgt ca. 5 %·

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, P daß bei einem mehrschichtigen Aufbau der Holzwerkstoffplatten der Kaolin-Anteil sowie der eventuellen weiteren Zusätze in den Deckschichten höher ist als in den Mittelschichten. Dabei beträgt zweckmäßig der Kaolin-Anteil in den Deckschichten 15 bis 30 %, ebenfalls bezogen auf absolut trockene Holzspäne bzw. Holzfasern. Der Anteil in den Mittelschichten kann 0 bis 15 % Kaolin betragen. In bevorzugter Weise beträgt der Kaolin-Anteil in der Innenschicht jedoch 10 % und in den Deckschichten 20 %.

Die Erfindung sieht ferner vor, daß das Kaolin sowie eventuelle weitere Zusätze den Holzspänen bzw. Holzfasern nach deren Vorbeleimung zugegeben werden. Vorzugsweise erfolgt dabei die Zugabe zeitlich in der letzten Hälfte bis zum letzten Drittel des Mischvorganges zwischen dem Bindemittel und den Holzspänen bzw. Holzfasern.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Kaolin sowie eventuell weitere Zusätze direkt in die Leimflotte einzuarbeiten. Vorzugsweise übersteigt dabei jedoch der Anteil

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an Kaolin und / oder anderer pulverförmiger Schutzmittel nicht 10 %, bezogen auf absolut trockene Holz- oder Faserspäne. Anderenfalls würde die Viskosität der Leimflotte zu stark erhöht, was zu Verdüsungsschwierigkeiten führen kann.

Die weiteren Zusätze zu Kaolin können aus anorganischen Verbindungen bestehen wie beispielsweise:

Phosphate, insbesondere deren Ammoniumverbindungen; Sulfate wie Ammoniumsulfat, Aluminiumsulfat usw.; Borate, insbesondere Tetra- oder Metaborat; Borsäure;

Antimontrioxyd;

Silikate wie Wasserglas, Aerosil usw.; Aluminate wie Natriumaluminat usw.; Calciumverbindungen wie Calciumoxyd usw.; Mono aluminiumpho sphat;

Zinkchlorid, Zinkoxyd;

Natriumfluorid usw.

Ferner können die Zusätze aus organischen Verbindungen bestehen wie beispielsweise:

Chlorparaffine in flüssiger Form oder als Pulver; ausgehärtete Aminoplaste in Pulverform; Harnstoff oder Melamin;

Phosphorsäureester wie Tetraoxymethylphosphoniumchlorid, Trioxymethylphosphinoxyd, Polyphosphorylchlorid, Phosphoroxychlorid mit Ammoniak, Tricresylphosphat usw.; Stearate wie Calciumstearat, Kupferstearat, Magnesiumstearat, Ammoniumstearat, Zinkstearat usw.

Der Anteil der weiteren anorganischen oder organischen Zu-

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sätze im Kaolin-Gemisch beträgt erfindungsgemäß 2 - 20 %, bezogen auf absolut trockene Holzspäne bzw. Holzfasern. Das Gemisch aus Kaolin sowie anorganischen und organischen Zusätzen liegt vorzugsweise im Verhältnis 2 : 0,5 J 0,5·

Von den genannten Verbindungen, die ebenfalls feuerhemmende Eigenschaften haben, gibt es eine Reihe, die darüber hinaus hydrophobe sowie funizide und insektizide Eigenschaften besitzen. Dazu gehören in bevorzugter Weise Chlorparaffine und Stearate. Diese Produkte lassen sich in hervorragender Weise pulverförmig in das Kaolin einarbeiten und damit wirkungsvoll auf den Spänen oder Fasern verteilen. Das Kaolin sorgt für die notwendige und wichtige Haftung an den Holzbestandteilen, wodurch dann ein wirksamer zusätzlicher Schutz gegeben ist.

Es ist ferner möglich, als Zusatz zu Kaolin mineralische bzw. blähfähige Verbindungen wie zum Beispiel Asbestmehl, Bimssteinmehl, Asbestfasern, Vermiculite, Perlite, Blähglimmer, Blähton oder Schamottepulver zu verwenden.

Nach den Erkenntnissen der Erfindung ist es ferner besonders vorteilhaft, Kaolin in Verbindung mit Phenol-Formaldehydharzen als Bindemittel zu verwenden, obwohl auch andere gängige Bindemittel der Gruppe Phenoplaste oder auch Aminoplaste, Elastomere, Copolymere oder Isocyanate ohne wesentliche Nachteile eingesetzt werden können. Die genannten Gruppen von Bindemitteln lassen sich wie folgt

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spezifizieren:	Harnstoff	Formaldehydharz,
Aminoplaste:	Melamin	Formaldehydharz,
-	Harnstoff	Melamin - Mischkondensate
	Phenol	Formaldehydharz,
Phenoplaste:	Resorcin	Formaldehydharz,
	Kresol	Formaldehydharz,
	Xylenol	Formaldehydharz,

Elastomere;

oder deren Mischkondensate

Butadien Butadien Chlor Acrylat

Acrylnitril - Latices Styrol - Latices Butadien
Dispersionen

Chlorbutadien - Latices Polyvinylacetalharze

Copolymere:

Polyvinylchlorid - Dispersionen Polyvinylacetat - Dispersionen Polyvinyl - Misch - Polymerisate Copolymerisate auf Acrylatbasis Polyvinylidenchlorid - Dispersionen

Isocyanate;

Aliphatische und aromatische Isocyanate, insbesondere Diphenylmethandiisocyanat.

Es hat sich im übrigen als zweckmäßig herausgestellt, die

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übliche Bindemittelmenge etwas, vorzugsweise um 1 bis 2 % der zugegebenen Kaolin-Menge zu erhöhen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß auf die eigentliche Holzwerkstoffplatte ein- oder beidseitig eine Außenschicht aus unbrennbaren organischen Fasern wie etwa Steinwolle und / oder Schlackenwolle, ggfs. im Gemisch mit Holzspänen oder Holzfasern aufgebracht wird, k Die Außenschichten werden dabei zweckmäßig aus auf die Holzwerkstoffplatte aufpreßbaren mit Bindemittel beleimten Matten gebildet. Als Bindemittel können dabei die gleichen Substanzen verwendet werden, wie sie bei der eigentlichen Holzwerkstoffplattenherstellung üblich sind. Insbesondere können Jedoch Phenol-Formaldehydharze in einem Anteil von k bis 12 %, vorzugsweise 6 bis 8 %, bezogen auf absolut trockene Fasermasse verwendet werden.

Durch die Anwendung solcher besonderer Außenschichten wird " ein ausgezeichnetes Verhalten der Werkstoffplatten hinsichtlich Durchbrenn- und Flammenausbreitungswiderstand bei gleichzeitig guter Dimensionsstabilität und geringer Hygroskopizität erreicht. Das sehr gute Stehvermögen solcher Platte» erlaubt ferner die Reduzierung der Plattendicken, ohne die Feuerdäinmung zu beeinträchtigen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung .sind in nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben,

BAD ORIGINAL

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Spanplattenherstellung mit Harnstoffharzen;

Presstemperatur = 170 - 200⁰C

2 Pressdruck =18-30 kp/cm

Presszeitfaktor = max. 0,2 min/mm Plattenstärke

Plattenrohdichte = 0,50 - 0,80 g/cm^

Spanplattenherstellung mit Phenolharzen oder Laticesi Presstemperatur = 180 - 200⁰G

Pressdruck = 23 - 30 kp/cm

Presszeitfaktor = max. 0,3 min/mm Plattenstärke Plattenrohdichte = 0,65 - 0,85 g/cnr

Hartfaserplattenherstellung mit Phenolharzen:

Presstemperatur = 190 - 220⁰C Pressdruck . = -40 - 80 kp/cm

Heizzeit unter Druck = 1-10 min.

Plattenrohdichte a 0,7 - 1,10 g/cnr (harte und

halbharte Platten)

Faserdammplattenherstellung ohne oder mit Phenolharzen;

Trocknung und Härtung bei 150 - 180⁰C

P Vorpressdruck =5-20 kp/cm

Trocknung und Härtung über 1 - 3 h Plattenrohdichte = 0,23 - 0_r40 g/cm-⁵

Der Plattenaufbau und Zusammensetzung sei an folgenden Mischungsböispieren erläutert;

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Beispiel 1) 3 - Schichtspanplatte

Deckschichten = 64,5 kg atro Späne

20,0 kg Kaolin-Pulver 5,0 kg Borax-Pulver 0,5 kg Paraffin - fest

10,0 kg Harnstoff-Formaldehydharz - fest

= 100,0 kg Gesamtmenge

Mittelschicht = 77,5 kg atro Späne

10,0 kg Kaolin-Pulver 5,0 kg Borax-Pulver 0,5 kg Paraffin - fest

7,0 kg Harnstoff-Formaldehydharz - fest

= 100,0 kg Gesamtmenge

Beispiel 2) 3 - Schichtspanplatte

Deckschichten = 62,5 kg atro Späne

15,0 kg Kaolin-Pulver 10,0 kg Diammoniumphosphat-Pulver 0,5 kg Paraffin - fest

12,0 kg Phenol-Formaldehydharz - fest

= 100,0 kg Gesamtmenge Mittelschicht = 91,5 kg atro Späne

0,5 kg Paraffin - fest

8,0 kg Phenol-Formaldehydharz

fest

= 100,0 kg Gesamtmenge 209826/OUO BAD

Beispiel 3) 3 - Schichtspanplatte

Deckschichten = 58,O kg atro Späne

25,0 kg Kaolin-Pulver 5,0 kg Chlorparaffin-Pulver

12,0 kg Phenol-Formaldehydharz - fest

= 100,0 kg Gesamtmenge

Mittelschicht = 81,5 kg atro Abfallspäne

5,0 kg Kaolin-Pulver

5,0 kg Polyphosphorylchlorid-Pulver

0,5 kg Paraffin - fest

8,0 kg Phenol-Formaldehydharz - fest

= 100_tQ kg Gesamtmenge

Beispiel 4) 1 - Schichtspanplatte

59,5 kg atro Späne 20,0 kg Kaolin-Pulver

5,0 kg Monoaluminiumphosphat-Pulver

5jO kg gehärtetes Harnstoffharz-PuIv (er

0,5 kg Paraffin - fest

10,0 kg Phenol-Formaldehydharz - fest

= 100_t0 kg Gesamtmenge

209826/01«

Beispiel 5) 3 - Schichtspanplatte

Deckschichten = 92,0 kg Steinwolle atro

8,0 kg Phenol-Formaldehydharz - fest = 100.0 kg Gesamtmenge

Mittelschicht = 79,5 kg atro Späne

8,0 kg Kaolin-Pulver

4,0 kg Antimontrioxyd-Pulver

0,5 kg Paraffin-fest

8,0 kg Harnstoff-Formaldehydharz - fest

= 100,0 kg Gesamtmenge

Beispiel 6) 5 - Schichtspanplatte

Außenschichten =88,0 kg atro Schlackenwolle

2,0 kg Chlorparaffin-Pulver

10,0 kg Butadien-Styrol-Acrylat-

Dispersion - fest = 100.0 kg Gesamtmenge

Deckschichten = 75,5 kg atro Feinspäne

6,0 kg Kaolin-Pulver

4,0 kg Tetraborat-Pulver (Na₂B₄ O₇)

4,0 kg Metaborat-Pulver ( Na BO )

2 2 0,5 kg Paraffin-fest

10,0 kg Phenol-Formaldehydharz - fest

= 100,0 kg Gesamtmenge 209826/OUO

Mittelschicht = 91,5 kg atro Späne

0,5 kg Paraffin-fest

8,0 kg Phenol-Formaldehydharz - fest

= 10OtO kg Gesamtmenge

Beispiel 7) 3 - Schicht-Faserplatte hart

Deckschichten « 80,0 kg atro Feinfaserstoff

12,0 kg Kaolin-Pulver 2,0 kg Chlorparaffin-Pulver 4,0 kg Asbestmehl

2,0 kg Phenol-Formaldehydharz - fest » 100.0 kg Gesamtmenge

Mittelschicht = 82,0 kg atro Grobfaserstoff

10,0.kg Kaolin-Pulver 1,0 kg Chlorparaffin-Pulver 4,0 kg Zinkchlorid-Pulver 1,0 kg Aluminiumsulfat-Pulver

2,0 kg Phenol-Formaldehydharz - fest as 100,0 kg Gesamtmenge

Beispiel 8) 1 - Schicht-Dämmplatte

84,0 kg atro Feinstfaserstoff 7,0 kg Kaolin-Pulver 5,0 kg Natrium-Kaliumsilikat-fest 2,0 kg Reines Si O₂ (Aerosil)-fest 0,5 kg Aluminiumsulfat - fest

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1,5 kg Zinkstearat - fest = 100.0 kg Gesamtmenge

Beispiel 9) 1 - Schicht-Faserplatte halbhart

73,0 kg atro Mischfasern 14,0 kg Kaolin-Pulver 2,0 kg Kupferstearat-Pulver 4,0 kg Natriumfluorid-Pulver 1,0 kg Aluminiumsulfat-fest

6,0 kg Phenol-Formaldehydharz - fest

= 100.0 kg Gesamtmenge

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Claims

Patentansprüche

1J Anwendung von Kaolin als Zusatzmittel zu Holzwerkstoffen für die Herstellung von Spanplatten, Faserplatten oder dergleichen zur Erzeugung eines feuerhemmenden Effektes sowie ggfs. als Trägerstoff weiterer feuerhemmender und / oder pilzwidriger und / oder wasserabweisender chemischer Zusätze.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kaolin in Gewichtsanteilen von 5 bis 50 %, bezogen auf absolut trockene Holzspäne bzw. Holzfasern angesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem mehrschichtigen Aufbau der Holzwerkstoffplatten der Kaolin-Anteil sowie der eventuellen weiteren Zusätze in den Deckschichten höher ist als in den Mittelschichten.
4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet,

daß der Kaolin-Anteil in den Deckschichten 15 bis 30 % und in den Mittelschichten 0 bis 15 %_f bezogen auf absolut trockene Holzspäne bzw. Holzfasern, beträgt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

der Kaolin-Anteil in der Innenschicht 10 % und in den

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Deckschichten 20 % beträgt.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kaolin sowie eventuelle weitere Zusätze den Holzspänen bzw. Holzfasern nach deren Vorbeleimung zugegeben werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß " die Zugabe zeitlich in der letzten Hälfte bis zum letzten Drittel des Mischvorganges zwischen dem Bindemittel und den Holzspänen bzw. Holzfasern erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kaolin sowie eventuelle weitere Zusätze direkt in die Leimflotte eingearbeitet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß fc der Anteil an Kaolin und / oder anderer pulverförmiger Schutzmittel nicht 10 96, bezogen auf absolut trockene Holz- oder Faserspäne übersteigt.
10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Zusätze zu Kaolin aus anorganischen und / oder organischen Verbindungen bestehen.
11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren anorganischen oder organischen Zusätze im Kaolin-Gemisch 2 bis 20 %, bezogen auf absolut

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trockene Holzspäne bzw. Holzfasern betragen.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen Kaolin und den anorganischen sowie organischen Zusätzen 2 : 0,5 : 0,5 beträgt.
13. Verfahren nach Anspruch 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als organische Substanzen Chlorparaffine und Stearate eingesetzt werden.
14. Verfahren nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatz zu Kaolin mineralische bzw. blähfähige Verbindungen wie Asbestmehl, Bimssteinmehl, Asbestfasern· Vermiculite, Perlite, Blähglimmer, Blähton oder Schamottepulver verwendet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß Kaolin in Verbindung mit Aminoplasten, Phenoplasten, Elastomeren, Copolymeren und Isocyanaten als Bindemittel eingesetzt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß Kaolin in Verbindung mit Phenol-Formaldehydharzen als Bindemittel eingesetzt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekenn- V zeichnet, daß die übliche Bindemittelmenge etwas, vorzugsweise um 1 bis 2 % der zugegebenen Kaolin-Menge er*i

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höht wird.
18. Verfahren nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß auf die eigentliche Holzwerkstoffplatte ein- oder beidseitig eine Außenschicht aus unbrennbaren organischen Fasern wie etwa Steinwolle und / oder ScHakkenwolle, ggfs. im Gemisch mit Holzspänen oder Holzfasern aufgebracht wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschichten aus auf die Holzwerkstoffplatte aufpreßbaren, mit Bindemitteln beleimten Matten gebildet werden.
20. Verfahren nach Anspruch 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel für die Außenschichten die gleichen Substanzen wie bei der eigentlichen Holzwerkstoff plattenherstellung verwendet werden.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel Phenol-Formaldehydharze in Anteilen von 4 bis 12 %_t bezogen auf absolut trockene Fasermasse verwendet werden.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß Phenol-Formaldehydharze in Anteilen von 6 bis 8 %, bezogen auf absolut trockene Fasermasse verwendet werden.

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