DE2610552B2 - Verfahren zur Herstellung von Platten oder Formgegenständen aus stückigem Lignocellulosematerial - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Platten oder Formgegenständen aus stückigem LignocellulosematerialInfo
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Description
Platten oder Formgegenstände aus stückigem Lignocellulosematerial,
wie z.B. Spanplatten, werden gewöhnlich in der Weise hergestellt daß eine Masse aus
Holzschnitzeln, Holzfasern oder anderem Lignocellulosematerial mit einem Bindemittel, insbesondere Lösungen
von Harnstoff/Formaldehyd- oder Phenol/Formaldehyd-Harzen, unter Erhitzen verpreßt wird. Die
Preßtemperaturen liegen hierbei gewöhnlich bei 150 bis
2200C Bei niedrigeren Temperaturen kann eine ausreichende Bindung in einer annehmbaren Zeit bei
den üblicherweise angewendeten hohen Preßdrücken von 20 bis 70 kg/cm2 nicht erreicht werden.
Aus der DE-OS 21 09 686 und aus »Holz-Zentralblatt«
(1974), 100 (59), Seiten 913 bis 915 ist es weiterhin bekannt, organische Isocyanate als Bindemittel für
Spanplatten anstelle der herkömmlichen Harnstoff/ Formaldehyd- oder Phenol/Formaldehyd-Harze zu
verwenden. Jedoch sind organische Isocyanate Flüssigkeiten mit einer verhältnismäßig hohen Viskosität
weshalb eine gleichförmige Verteilung dieses Bindemittels auf das zu bindende Lignocellulosematerial
Schwierigkeiten macht. In der DE-OS 16 53 177 wird vorgeschlagen, das organische Isocyanat als Lösung in
einem organischen Lösungsmittel zu verwenden. Zwar kann hierdurch die Schwierigkeit einer ungleichmäßigen
Verteilung vermieden werden, jedoch ist die Verwendung von organischen Lösungsmitteln bei der
Herstellung von Spanplatten sehr ungeeignet, da die meisten Lösungsmittel für organische Isocyanate
entzündlich sind und Anlaß zu einer Luftverschmutzung geben, wenn das Lösungsmittel beim heißen Pressen
verdampft.
Der vorliegenden Erfindung lag demgegenüber die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten
Verfahren zu beseitigen.
Gegenstand der Erfindung ist also ein Verfahren zur Herstellung von Platten oder anderen Formgegenständen
durch heißes Pressen einer Masse aus stückigem Lignocellulosematerial und einem organischen Isocyanat
als Bindemittel, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das Isocyanat in Form einer wäßrigen Emulsion
verwendet wird, die ein oberflächenaktives Mittel der Formel
RO(CH2CH2O)nCONHX
enthält, worin R für eine Alkylgruppe mit 1 bis 4
enthält, worin R für eine Alkylgruppe mit 1 bis 4
Kohlenstoffatomen, vorzugsweise eine Methylgruppe, π
für eine solche ganze Zahl, daß die Verbindung im Durchschnitt mindestens 5 Oxyäthylengruppen enthält,
und X für den Rest eines Di- oder Polyisocyanates, der mindestens eine freie Isocyanatgruppe enthält, stehen.
Aus der US-PS 37 81 238 ist ein Verfahren zur Herstellung einer wäßrigen Dispersion eines Polyurethans
bekannt, wobei ein freie' Isocyanatgruppen enthaltendes Polyurethanvorpolymer mit einem bestimmten
tertiären Aminophenol in Gegenwart eines Hydroxylgruppen enthaltenden nicht-ionischen oberflächenaktiven
Mittels und Wasser umgesetzt wird. Die wäßrige Emulsion des Isocyanatgruppen enthaltenden
Polyurethanvorpolymers ist nur ein vorübergehendes Zwischenprodukt bei der Herstellung der Emulsion
eines von Isocyanatgruppen freien Polyurethans. Es finden sich in dieser Literaturstelle keinerlei Hinweise,
daß diese zwischendurch auftretende Emulsion wls Bindemitte! für irgendwelche Zwecke, geschweige denn
als Bindemittel für ein Lignocellulosematerial, verwendet werden könnte. Es ist dort auch die Verwendung
eines Polyäthoxyalkohols als oberflächenaktives Mittel beschrieben, jedoch findet eine Reaktion des Polyäthoxyalkohols
mit den freien Isocyanatgruppen des Vorpolymers nicht statt, da diese durch die Reaktion mit 2s
dem tertiären Aminophenol geschützt werden.
Lignocellulosematerial, welches bei dem vorliegenden Verfahren verwendet werden kann, besteht aus
Holzschnitzeln, Holzfasern, Spänen, Holzwolle, Kork, Rinde, Sägespänen und ähnlichen Abfallprodukten der
holzverarbeitenden Industrie und/oder aus Fasern aus -anderen Lignin und Cellulose enthaltenden Naturprodukten,
beispielsweise Bagasse, Stroh, Flachsrückständen und getrockneten Binsen, Schilfrohr und Gräser.
Darüber hinaus können mit den Lignocellulosematerialien
auch anorganische Materialien, wie beispielsweise Glasfasern, Glimmer oder Asbest, vermischt werden.
Die organischen Polyisocyanate umfassen Diisocyanate, insbesondere aromatische Diisocyanate, und
Isocyanate höherer Funktionalität
Beispiele für organische Polyisocyanate, weiche bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden
können, sind aliphatische Isocyanate, wie
Hexamethylendiisocyanat,
aromatische Isocynate, wie m- und p-Phenylendiisocyanat,
aromatische Isocynate, wie m- und p-Phenylendiisocyanat,
Tolylen-2,4- und -2,6-diisocyanat,
Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat
Chlorphenylen-2,4-diisocyanat,
Naphthylen-l,5-diisocyanat, so
Diphenylen-4,4'-diisocyanat,
4,4'-Diisocyanato-33'-dimethyldiphenyl,
3-Methyldiphenylmethan-4,4'-diisocyanatund
Diphenylätherdiisocyanat,
cycloaliphatische Diisocyanate, wie Cyclohexan-2,4- und -2,3-diisocyanat,
cycloaliphatische Diisocyanate, wie Cyclohexan-2,4- und -2,3-diisocyanat,
1 -Methylcyclohecyl-2,4- und
-2,6-diisocyanat, und
-2,6-diisocyanat, und
Bis-(isocyanatocyclohexyl-)methan,
sowie Triisocyanate, wie 2,4,6-Triisocyanatotoluol und
sowie Triisocyanate, wie 2,4,6-Triisocyanatotoluol und
2,4,4'-Triisocyanatodiphenyläther.
Es können auch Mischungen von Isocyanaten verwendet werden, wie beispielsweise eine Mischung von Tolylendiisocyanatisomeren, beispielsweise die im *>5 Handel erhältljchen Mischungen der 2,4- und 2,6-Isomeren, sowie die Mischungen von Di- und höheren Polyisocyanaten, welche durch Phosgenierung von Anilin/Formaldehyd-Kondensaten hergestellt werden. Solche Mischungen sind allgemein bekannt Hierbei gehören auch die rohen Phosgenierungsprodukte, welche Mischungen von Methylenbrücken aufweisenden Polyphenylpolyisocyanaten (Diisocyanate, Triisocyanate und höhere Polyisocyanate) und Phosgenierungsnebenprodukten sind
Es können auch Mischungen von Isocyanaten verwendet werden, wie beispielsweise eine Mischung von Tolylendiisocyanatisomeren, beispielsweise die im *>5 Handel erhältljchen Mischungen der 2,4- und 2,6-Isomeren, sowie die Mischungen von Di- und höheren Polyisocyanaten, welche durch Phosgenierung von Anilin/Formaldehyd-Kondensaten hergestellt werden. Solche Mischungen sind allgemein bekannt Hierbei gehören auch die rohen Phosgenierungsprodukte, welche Mischungen von Methylenbrücken aufweisenden Polyphenylpolyisocyanaten (Diisocyanate, Triisocyanate und höhere Polyisocyanate) und Phosgenierungsnebenprodukten sind
Bevorzugte Polyisocyanate welche erfindungsgemäß verwendet werden können, sind diejenigen, in denen das
Isocyanat ein aromatisches Düsocyanat oder Polyisocyanat höherer Funktionalität ist, insbesondere rohe
Mischungen von Methylenbrücken aufweisenden Polyphenylpolyisocyanaten, welche Diisocyanate, Triisocyanate
oder Polyisocyanate mit höherer Funktionalität enthalten. Methylenbrücken aufweisende Polyphenylpolyisocyanate
sind allgemein bekannt und besitzen die Formel
CH2-(- -B CH:
NCO
NCO
n-l
worin π mehr als 1 ist und im Falle von rohen
Mischungen ein Mittel von mehr als 1 darstellt Sie werden hergestellt durch Phosgenieren von entsprechenden
Mischungen von Polyaminen, die durch Kondensation von Anilin und Formaldehyd erhalten
werden. Der Zweckmäßigkeit halber werden rohe Mischungen von Methylenbrücken aufweisenden Polyphenylpolyisocyanaten,
welche Diisocyanate Triisocyanate und Polyisocyanate mit höherer Funktionalität enthalten, im folgenden als MDI bezeichnet
Besonders bevorzugte organische Isocyanate, welche erfindungsgemäß verwendet werden können, sind
Isocyanatenden aufweisende Vorpolymere, die hergestellt werden durch Umsetzen eines Überschusses von
Düsocyanat oder Polyisocyanat höherer Funktionalität mit einem Hydroxylenden aufweisenden Polyester oder
Hydroxylenden aufweisenden Polyäther, sowie Produkte, welche hergestellt werden durch Umsetzen eines
Überschusses von Düsocyanat oder Polyisocyanat höherer Funktionalität mit einem monomeren Polyol
oder einer Mischung von monomeren Polyolen, wie Äthylenglycol, Trimethylolpropan und Butandiol. Wegen
ihrer langsameren Umsetzung mit Wasser, ein Kriterium, das noch erörtert werden wird, sind jedoch
von besonderem Wert die Isocyanatenden aufweisenden Vorpolymere, welche unter Verwendung von
hydrophoben Polyolen, wie Rizinusöl, hergestellt worden sind.
Eine Klasse von Isocyanatenden aufweisenden Vorpolymeren, die verwendet werden können, sind die
Isocyanatenden aufweisenden Vorpolymere von MDI.
Im gemäß der Erfindung verwendeten oberflächenaktiven
Mittel müssen ausreichend Oxyäthylengruppen zugegen sein, so daß ein Mittel von mindestens 5
derartiger Gruppen je Molekül vorliegt. Es wird vorgezogen, daß η ein Mittel von 5 bis 120 und
insbesondere von 10 bis 25 darstellt.
Die Gruppe X ist der Rest, welcher zurückbleibt, wenn von einem Di- oder Polyisocyanat eine Isocyanatgruppe
entfernt wird. Wenn beispielsweise das Diisocyanat ein Tolylendiisocyanat ist, so wird der Rest X der
Formel
CH3
NCO
entsprechen. Die Gruppe X enthält vorzugsweise eine
Isocyanatgruppe.
Isocyanate, von denen die Gruppe X abgeleitet werden kann, sind die oben genannten Di- und
Polyisocyanate.
Derartige oberflächenaktive Urethane können hergestellt werden durch Umsetzen eines Alkohols der
Formel
RO(CH2CH2O)nH
mit einem Isocyanat, das mindestens zwei Isocyanatgruppen enthält und wobei mindestens ein Molteil
Isocyanat je Molteil Alkohol verwendet wird. Vorzugsweise wird ein Überschuß an Isocyanat angewendet
Die Umsetzung kann durchgeführt werden durch Zugabe des Alkohols zum Isocyanat unter Rühren, bis
die Flüssigkeit klar ist, und weitere Umsetzung bei Raumtemperatur. Die Umsetzung kann durch Erwärmen auf Temperaturen bis zu 100° C beschleunigt
werden.
Um die erfindungsgemäß zu verwendenden Emulsionen zu erhalten, kann das oberflächenaktiv e Mittel in
situ im Isocyanat hergestellt werden. Wenn z. B. eine Emulsion eines Isocyanats der Formel X(NCO)2
hergestellt werden soll, so kann eine geringe Menge des Polyäthylenoxyalkohols RO(CH2CH2O)nH einem großen Überschuß des Isocyanats X(NCO)2 zugesetzt und
so das Emulgierungsmittel in situ in dem Isocyanat gebildet werden.
In den Fällen, in denen das Polyisocyanat ein Vorpolymer ist, kann die Bildung des Vorpolymers und
die in situ-Herstellung des oberflächenaktiven Mittels
gleichzeitig oder in zwei getrennten Schritten erfolgen. Das Vorpolymer und das oberflächenaktive Mittel
werden dann mit Wasser vermischt, wobei das emulgierte Vorpolymer entsteht. Die Emulgierung wird
erleichtert, indem zunächst das Gemisch aus Vorpolymer und oberflächenaktivem Mittel mit etwa einem
Viertel seiner eigenen Gewichtsmenge an Wasser vermischt und dann wie erforderlich mit weiterem
Wasser verdünnt wird.
Wenn also das in der Emulsion vorhandene Polyisocyanat eines der erwähnten bevorzugten Vorpolymere, nämlich ein Vorpolymer von MDI ist, so kann
die Emulsion des Vorpolymers durch eine der folgenden drei Methoden hergestellt werden:
1) Umsetzung des MDI mit der erforderlichen Menge an Polyol, um das Vorpolymer herzustellen, und
weitere Umsetzung mit einer geringen Menge des Polyäthylenoxyalkohols
und schließlich Emulgierung durch Verrührung mit Wasser.
2) Umsetzung des MDI mit der erforderlichen kleinen
Menge Polyäthylenoxyalkohol
anschließende Umsetzung mit der erforderlichen Menge an Polyol, um das Vorpolymer herzustellen,
und anschließende Emulgierung.
3) Umsetzung des MDI gleichzeitig mit den erforderlichen Mengen an Polyol und Polyäthylenoxyalkohol und anschließende Emulgierung in Wasser.
Das oberflächenaktive Mittel kann natürlich auch gesondert hergestellt und in einer geringen Menge in
der Mischung zur Herstellung des Vorpolymers oder in dem vorher hergestellten Vorpolymer aufgelöst werden.
ίο Die Herstellung der Vorpolymere kann durch
irgendeine der bekannten Methoden erfolgen, beispielsweise durch gemeinsames Erwärmen der Komponenten
oder Umsetzung bei Raumtemperatur in Gegenwart eines Katalysators.
Die Emulsionen der Vorpolymere, welche durch die beschriebenen Methoden hergestellt werden, sind
Öl-in-Wasser-Emulsionen.
Bevorzugte Emulsionen zur Verwendung beim erfindungsgemäßen Verfahren sind diejenigen, in denen
99 bis 25 Gew.-Teile Wasser mit 1 bis 75 Gew.-Teilen
organischem Polyisocyanat (insbesondere 75 bis 50 Gew.-Teile Wasser mit 25 bis 50 Gew.-Teilen organischem Polyisocyanat) vereinigt sind und die eine
stabilisierende Menge des oberflächenaktiven Mittels
enthalten. Eine bevorzugte Menge des oberflächenaktiven Mittels beträgt von 5 bis 15 Gew.-Teile, bezogen auf
100 Gew.-Teile des Isocyanate.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Lignocellulosematerial mit dem
Bindemitte! vermischt, und zwar zweckmäßig durch
feines Besprühen mit der wäßrigen Emulsion, um so eine gute Bedeckung des Grundstoffs zu ergeben. Es wurde
gefunden, daß wäßrige Emulsionen der organischen Polyisocyanate eine ausreichend geringe Viskosität
besitzen, so daß sie mit einem Gehalt bis zu 65% versprüht werden können, während die Lösungen von
Harnstoff/Formaldehyd- und Phenol/Formaldehyd-Harzen, die gewöhnlich bei der Herstellung von
Preßplatten und ähnlichen Materialien verwendet
werden, im allgemeinen bei Gehalten von über 40%
nicht versprühbar sind. Die Erfindung Hefen somit ein
Arbeitsverfahren, bei dem weniger Wasser zugegen ist als es bisher für möglich gehalten wurde, so daß weniger
Wasser entfernt werden muß. Darüber hinaus braucht
das Lignocellulosematerial nicht bis zu dem bisher für
normal gehaltenen Ausmaß getrocknet zu werden, bevor es mit dem Bindemittel vermischt wird. Durch die
Verwendung von warmem Wasser kann das Versprühen erleichtert werden.
Es wurde weiterhin gefunden, daß das warme Pressen
beim erfindungsgemäßen Verfahren bei Temperaturen unter 100° C (z. B. bei 90 bis 95° C) wirksam durchgeführt
werden. Die Anwendung derartig niedi iger Temperaturen spart Energie, verbessert die Umweltverhältnisse
und verhindert die Bildung von Rauch und Dämpfen. Das Verfahren ist weiterhin insofern vorteilhaft, weil
hierdurch der schädliche Einfluß von Dampfdrücken vermieden wird, welche innerhalb der Platten oder
Formgegenstände bei hohen Temperaturen entstehen,
μ was von besonderer Bedeutung bei der Herstellung von
Laminaten mit undurchlässigen Außenschichten ist. Während des Verpressens kann daher eine bessere
Verdichtung erhalten werden, weil es nicht mehr notwendig ist, für eine genügende Durchlässigkeit zum
b5 Entweichen des Dampfes zu sorgen.
Es kann natürlich auch mit den üblichen höheren Temperaturen gearbeitet werden. Dies kann unter
gewissen Umständen wünschenswert sein, da hierbei die
Aushärtungszeiten kürzer sind und die hergestellten Spanplatten sich leichter von den Platten der Presse
entfernen lassen. Dieser Umstand kann bedeutungsvoll sein, wenn Platten ohne besondere Oberflächenschichten
hergestellt werden sollen.
In der Praxis treten unvermeidlich Verzögerungen zwischen der Herstellung der Emulsion, dem Besprühen
der Lignocellulosemasse und dem Verpressen des besprühten Materials auf. Weiter gibt es oft Verzögerungen
durch Ausbessern von Fehlern und durch die Durchführung von Einstellarbeiten. Die Umsetzung
zwischen dem Isocyanat und dem Wasser der Emulsion verläuft genügend langsam, daß eine Verzögerung von
etwa 2 h zwischen Herstellung der Emulsion und dem Pressen in Kauf genommen werden kann. Die
Reaktionsgeschwindigkeit kann verzögert werden indem weniger oberflächenaktives Mittel oder ein
weniger wirksames Mittel verwendet wird, jedoch beeinträchtigt jede dieser Maßnahmen die Stabilität des
Bindemittels und die Verteilbarkeit des lsocyanats auf dem Lignocellulosematerial, abgesehen davon, daß beim
Versprühen Schwierigkeiten auftreten. Es ist daher vorteilhaft, die Reaktionsgeschwindigkeit zu verringern,
indem ein Isocyanatenden aufweisendes Vorpolymer verwendet wird, das sich von einem hydrophoben
Polyol ableitet und/oder indem ein inertes hydrophobes Verdünnungsmittel zur Emulsion zugesetzt wird, was
auch noch insofern Vorteile bringt, als hierdurch die wasserabweisende Natur der hergestellten Platte
verbessert und die Abnahme der Spanplatte von den Platten der Presse erleichtert wird. Geeignete Verdünnungsmittel
sind aromatische und langkettige aliphatisch e Kohlenwasserstoffe sowie Ester, welche gegebenenfalls
einen Halogensubstituenten enthalten. Als Beispiele seien genannt: Mineralöl und Paraffinwachs,
Didodecylphthalat, Tris-jS-chlorpropylphosphat und insbesondere
chlorierte Paraffinwachse. Diese Verdünnungsmittel, welche gegenüber Isocyanatgruppen nicht
reaktionsfähig sind, können während der Herstellung des Vorpolymers oder kurz vor der Emulgierung
zugesetzt werden.
Die Erfindung ist in den folgenden Beispielen näher
erläutert. „ . ...
320 g Holzschnitzel wurden bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von 6% getrocknet und in ein offenes
Mischgefäß eingebracht Unter Umwälzen wurde mittels einer von Hand betätigten Sprühvorrichtung das
Bindemittel aufgesprüht Die besprühten Schnitzel wurden 1 min lang bewegt und dann wurden sie über
der Fläche von 18 χ 18 cm in einem Formkasten verteilt
Die Masse wurde dann von Hand so weit wie möglich zusammengedrückt so daß nach dem Aufbringen einer
weiteren oberen Platte von entsprechender Größe eine lose verfestigte Platte von Schnitzeln einer Stärke vor
4,5 bis 5 cm erhalten wurde. Die Platte wurde dann zwischen Metallplatten eingebracht deren Oberfläche
mit einem Entformungsmittel behandelt war, und in eine hydraulische Presse übergeführt, in der sie 5 min lang
bei einer Temperatur von 90 bis 95° C einem Druck von 50 kg/cm2 ausgesetzt wurde. Mittels einer Abstandsplatte
von 1,4 cm wurde die Dichte des endgültiger Produktes auf etwa 0,7 begrenzt. Nach Entferren der
fertigen Platten wurden diese konditioniert, um sie aul einen Wassergehalt von etwa 10% einzustellen, und
physikalische Untersuchungen wurden in dem repräsentativen Mittelbereich von 15 χ 15 cm der Platten
durchgeführt.
Es wurde ein Vergleich mit Emulsionsbindemitteln durchgeführt, die einmal aus emulgierbarem MDI und
zum anderen Mal aus emulgierbarem MDI-Vorpolymer bestanden.
Das emulgierbare MDI enthielt:
MDI 100 Teile
Methoxypolyäthylenglycol
(Methoxy- PEG) MG 650 10 Teile
Das emulgierbare MDI-Vorpolymer enthielt:
MDI 100 Teile
Oxypropyliertes Glycerin
MGlOOO 30 Teile
M ethoxypolyäthy lenglycol
(Methoxy-PEG) MG 650 10 Teile
Jede Probemischung wurde emulgiert durch Vermischen mit der halben Gewichtsmenge Wasser und danr
mit der gleichen Gewichtsmenge Wasser, um auf diese Weise Emulsionen mit 40% Feststoffanteil zu erhalten.
40 g dieser Emulsionen wurden auf 320 g Holzschnitzel in der oben angegebenen Weise versprüht.
Beide Platten zeigten eine gute Aushärtung nach dem Entfernen aus der Presse. Bei dieser Temperatui
wurden keine sichtbaren Dämpfe oder Gase entwickelt und auch kein Aufquellen wurde beobachtet wenn die
Platten aus der Presse entfernt wurden.
Ein ähnliches Versuchspaar wurde durchgeführt unter Anwendung der halben Menge an Emulsionen, so daß
nur 2,5% Feststoffe als Bindemittel, bezogen auf das Gewicht der Schnitzel, vorlagen.
Die physikalischen Eigenschaften wurden durch Versuche ermittelt, die in BS 1811, Teil 2 beschrieben
sind. Es bedeutet:
EMDI = emulgierbares MDI
EMDIPP = emulgierbares MDI-Vorpolymer
Versuch
2,5% EMDIPP 5% EMDI
5% EMDIPP
Dichte der Platte kg/m3
Stärke mm
Feuchtigkeitsgehalt bei Versuchsbeginn
2 Stunden Wassereintauchen
Stärkezunahme %
Längenzunahme %
Gewichtszunahme %
Längenzunahme %
Gewichtszunahme %
650 14,1 9,6
24,6 0,65 99,4 679
13,7
8,6
13,7
8,6
52,9
0,85
108,4
0,85
108,4
731
14,1
10,0
14,1
10,0
18,6
0,45
57,3
0,45
57,3
720
13,5
9,6
13,5
9,6
18,5
0,50
64,2
0,50
64,2
Fortsetzung
Versuch
26 10552 | 2,5% EMDIPP | 10 | 5% EMDIPP |
53,8 | 5% EMDl | 21,8 | |
2,5% EMDI | 0,9 | 22,2 | 0,7 |
38,1 | 127,4 | 0,7 | 79,7 |
0,8 | 16,2 | 75,6 | 21,3 |
113,6 | 1,71 | 24,6 | 3,58 |
14 | 1240 | 3,39 | 760 |
1,74 | VuU | ||
1060 | |||
24 Stunden Wassereintauchen
Stärkezunahme %
Längenzunahme %
Gewichtszunahme %
Längenzunahme %
Gewichtszunahme %
Biegeeigenschaften
Spannung MN m~2
Verformung %
Modul MN πΓ2
Zugfestigkeit
Zugfestigkeit
KNm"2
260 330
460
570
Die Stabilität der Emulsion war derart, daß sie bis zu </2 h bei 20 bis 220C benutzt werden konnte. Es war
möglich, vollkommen befriedigende Platten zu erhalten, selbst wenn die frisch besprühten Schnitzel 1 h lang bei
20 bis 22° C gehalten wurden, bevor sie zu einer Platte verpreßt wurden.
Durch Zusatz eines Katalysators zu der Emulsion ist es möglich, die Aushärtung zu beschleunigen, was
entweder einen kürzeren Arbeitsgang bei 90 bis 95° C oder ein Arbeiten bei niedrigerer Temperatur ermöglichte.
Wenn beispielsweise 1% Dimethylhexadexylamin, bezogen auf das Gewicht des EMDIPP, der
Emulsion zugesetzt wurde, wurde die Stabilität derart verringert, daß sie innerhalb von 2 min versprüht
werden mußte. Die besprühten Schnitzel mußten dann innerhalb von 5 min verpreßt werden, jedoch war dabei
die Platte in 3 min bei 95° C oder in 5 min bei 70° C ausgehärtet.
Eine Verbesserung der Wasserbeständigkeit ist zu erwarten, wenn zusätzlich wasserabstoßende Mittel in
ähnlicher Weise zugesetzt werden, wie es bei den üblichen Systemen mit den üblicherweise mit Harnstoff/
Formaldehyd oder Phenol/Formaldehyd gebundenen Faserplatten der Fall ist.
Vier emulgierbare MDI-Vorpolymere (I) bis (IV), die
durch Vermischen von 100 Teilen MDI, 10 Teilen PEG MG 650 und folgender Polyole:
in (I) 30 Teile oxypropyliertes Glycerin,
OH-Wert 160
OH-Wert 160
in (II) 9 Teile oxypropyliertes Glycerin,
OH-Wert 540
OH-Wert 540
in (III) 9TeIIe eines Polyesters,
OH-Wert 540, der sich ableitet von Adipinsäurediäthylenglycol und Glycerin
in (IV) 30 Teile Rizinusöl, OH-Wert 160
hergestellt worden waren, wurden mit Wasser in einem Gewichtsverhältnis von 1 :1 emulgiert
Der NCO-Gehalt jeder Emulsion wurde nach 2 h bei
22° C unter Anwendung der üblichen Methode bestimmt,
und zwar durch Zusatz eines Oberschusses von Di-n-butylamin zu einer 40%igen wäßrigen Emulsion
und nachfolgende Rücktitrierung mit Salzsäure. Es 50
ergab sich folgender Verlust an Aktivität bei jeder Emulsion:
Emulsion von (I) — 55%
Emulsion von (II) — 30%
Emulsion von (III) — 24%
Emulsion von (IV) — 17%
Diese Ergebnisse zeigen, daß die Verarbeitungszeit der Emulsion um so größer ist, je stärker hydrophob das
bei der Herstellung des Vorpolymers verwendete Polyol ist.
Weiterhin wurde festgestellt, daß der Aktivitätsverlust von Emulsionen, die sich von 7 Teilen eines
emulgierbaren Vorpolymers und 12 Teilen Wasser ableiteten, und entsprechenden Emulsionen, die als
Verdünnungsmittel ein chloriertes Paraffinwachs (C. P.) enthielten, wie folgt war:
Rizinusölvorpolymer — 27,3%
Rizinusölvorpolymer+4 Teile C. P. - 18,9%
Vorpolymer aus hydriertem Rizinusöl — 22,9%
vorpolymer aus hydriertem Rizinusöl
+4 Teile C. P. - 13,7%
Vorpolymer aus oxypropyliertem
Glycerin (OH-Wert 540) - 30,4%
Vorpolymer aus oxypropyliertem
Glycerin (OH-Wert 540)+4 Teile C. P. - 17,2%
Vorpolymer aus oxypropyliertem
Glycerin (OH-Wert 540)+ 7 Teile C. P. - 13,5%
Diese Ergebnisse zeigen, daß beim Zusatz eines Paraffinwachses zu einer wäßrigen Emulsion eines
Vorpolymers die Verarbeitungszeit der Emulsion verlängert wird.
bo Durch Vermischen folgender Bestandteile wurde ein Vorpolymer hergestellt
100 Teile MDI
30 Teile Rizinusöl (erste Pressung), OH-Wert 160 und
10 Teile Methoxy-PEG MG 650.
65
Die Mischung wurde über Nacht auf 8O0C erwärmt
und dann abgekühlt Durch Vermischen folgender
Bestandteile wurden zwei Emulsionen (a) und (b) hergestellt:
(a) 4 Teile des oben angegebenen Rizinusölvorpolymers und
10 Teile Wasser;
10 Teile Wasser;
(b) 6 Teile einer Mischung aus 4 Teilen des oben
angegebenen Rizinusölvorpolymers und aus 2 Teilen chloriertem Paraffinwachs und
10 Teile Wasser.
Es wurden zwei Spanplattenproben hergestellt durch getrenntes Besprühen von 102 Teilen Holzschnitzeln
eines Feuchtigkeitsgehalts von 2% unter Umwälzen mit den oben angegebenen Emulsionen, die genügend
fließfähig waren, um eine gute Atomisierung zu ermöglichen. Jede Charge der behandelten Schnitzel
wurde in einem Rahmen verteilt, der auf einer unbeweglichen Platte lag, um einen Kuchen zu ergeben,
welcher nach dem Entfernen des Rahmens mit einer Aluminiumplatte abgedeckt wurde. Beide Metallplatten
wurden auf ihrer Oberfläche vorher mit einem Entformungsmittel auf Wachsbasis behandelt. Die
Kuchen wurden in einer hydraulischen Presse mit Platten von 1750C unter einem Druck von 135 kg/cm2
komprimiert. Eine Abstandsplatte wurde eingelegt, um die Komprimierung auf 19 mm zu begrenzen und die
Menge an Schnitzeln wurde derart gewählt, daß eine endgültige Dichte der Spanplatte von etwa 680 kg/m3
erhalten wurde. Die Preßdauer betrug 43A min. Als der Druck verringert wurde, zeigte sich, daß die Haftungen
der mit dem Zusatz von chloriertem Paraffinwachs zum Bindemittel hergestellten Platten besser war als bei der
Platte (a), welche eine gewisse Tendenz der Haftung ergab, insbesondere an der Stahlplatte.
704 | 713 |
23,0 | 18,0 |
26,0 | 21,6 |
703 | 822 |
157 | 190 |
Die Spanplatten wurden dann abkühlen und konditionieren gelassen und schließlich geprüft, wobei folgende
Ergebnisse festgestellt wurden:
Dichte kg/m3
Wasserquellung nach 2 h, %
Wasserquellung nach 24 h, %
Deutscher V20/Test KN/m2
Deutscher VlOO/Test KN/m2
Wasserquellung nach 24 h, %
Deutscher V20/Test KN/m2
Deutscher VlOO/Test KN/m2
Eine Charge der gleichen Holzschnitzeltype mit 2% Feuchtigkeit wurde mit einer Emulsion besprüht, welche
hergestellt wurde aus:
6 Teilen einer Mischung des Rizinusölvorpolymers gemäß Beispiel 3 (4 Teile) und chloriertem
Paraffinwachs (2 Teile) und 6 Teilen Wasser, worauf dann
5 Teile einer 20%igen Paraffinwachsemulsion aufgesprüht
und die behandelten Schnitzel dann in der oben angegebenen Weise weiterbehandelt
wurden. Die abgekühlten konditionierten Platten wurden untersucht, wobei folgende Ergebnisse
festgestellt wurden:
Dichte | 690 |
Wasserquellung nach 2 h, % | 13,5 |
Wasserquellung nach 24 h, % | 22.0 |
V 20 KN/m2 | 790 |
Claims (12)
1. Verfahren zur Herstellung von Platten oder anderen Formgegenständen durch heißes Pressen
einer Masse aus stückigem Lignocellulosematerial und einem organischen Isocyanat als Bindemittel,
dadurch gekennzeichnet, daß das Isocyanat in Form einer wäßrigen Emulsion verwendet
wird, die ein oberflächenaktives Mittel der Formel
RO(CH2Ch2O)^CONHX
enthält, worin R für eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, η für eine solche ganze Zahl,
daß die Verbindung im Durchschnitt mindestens 5 Oxyäthylengruppen enthält, und X für den Rest
eines Di- oder Polyisocyanats, der mindestens eine freie Isocyanatgruppe enthält, stehen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß R für eine Methylgruppe steht
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem in der Emulsion ein inertes
hydrophobes Verdünnungsmittel, vorzugsweise ein chloriertes Paraffinwachs, enthalten ist
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Isocyanat ein aromatisches
Diisocyanat oder Polyisocyanat von höherer Funktionalität ist
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Isocyanat eine rohe
Mischung von Methylenbrücken aufweisenden PoIyphenylpolyisocyanaten
ist, welche Diisocyanate, Triisocyanate und Polyisocyanate höherer Funktionalität
enthalten.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Isocyanat ein
Isocyanatendgruppen aufweisendes Vorpolymer ist, das durch Umsetzen eines Überschusses eines
Diisocyanats oder eines Polyisocyanats höherer Funktionalität :nit einem Hydroxylendgruppen aufweisenden
Polyester oder Hydroxylendgruppen aufweisenden Polyäther oder mit einem einwertigen
Polyol oder einer Mischung von einwertigen Polyolen hergestellt worden ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Isocyanatgruppen aufweisende
Vorpolymer sich von einer rohen Mischung von Methylenbrücken aufweisenden Polyphenylpolyisocyanaten
ableitet, welche Diisocyanate, Triisocyanate und Polyisocyanat höherer Funktionalität enthält.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorpolymer unter
Verwendung eines hydrophoben Polyols, vorzugsweise Rizinusöl, hergestellt worden ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Formel des
oberflächenaktiven Mittels η einen Zahlenmittelwert von 5 bis 120, vorzugsweise von 10 bis 25,
bedeutet
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß solche
Emulsionen verwendet werden, in denen von 99 bis 25 Gew.-Teile, vorzugsweise von 75 bis 50
Gew.-Teile Wasser, vereinigt sind mit von 1 bis 75 Gew.-Teilen, vorzugsweise von 25 bis 50 Gew.-Teilen,
des organischen Isocyanats, und welche eine stabilisierende Menge des nicht-ionischen oberflächenaktiven
Mittels enthalten.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Menge
an oberflächenaktivem Mittel von 5 bis 15 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile des
organischen Isocyanats, betfägt
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Lignocellulosematerial mit
der Emulsion besprüht wird, in der 75 bis 50 Gew.-Teile Wasser vereinigt sind mit 25 bis 50
Gew.-Teilen des organischen Polyisocyanats, und dann die so imprägnierte Masse gegebenenfalls bei
20 bis 400C getrocknet wird, um einen Teil des
Wassers zu entfernen, und schließlich das besp.ühte Lignocellulose-Rohmaterial bei einer Temperatur
unter 2000C, insbesondere unter 1000C, vorzugsweise
bei 90 bis 950C, heiß verpreßt wird.
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