DE3147407A1 - Pressplatte und verfahren zu deren herstellung - Google Patents
Pressplatte und verfahren zu deren herstellungInfo
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Description
Pressplatte und Verfahren zu deren Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf Polyisocyanat-Reaktionsprodukte und insbesondere auf das Reaktionsprodukt aus
Polyisocyanaten und gegerbten Lederabfällen.
Polyisocyanate sind dafür bekannt, daß sie mit zahlreichen funktionellen Gruppen reagieren und werden
deshalb zur Herstellung von Überzügen^ Schaumstoffen, Laminaten und anderen gewerblichen Erzeugnissen verwendet.
Der ausgedehnteste Anwendungsbereich für Polyisocyanate ist die Herstellung von Polyurethanen,
die typischerweise Reaktionsprodukte aus einem PoIyisocyanat und einer Polyhydroxyverbindung sind. Weiterhin
ist bekannt, daß Polyisocyanate aufgrund der reaktionsfähigen Isocyanatgruppe mit Carboxylgruppen,
Wasser und Amingruppen unter Ausbildung von Harnstoffoder Biuretbindungen sowie gemischten Urethanen umgesetzt
werden können«,
Gemäß einer speziellen Verwendung von Polyisocyanaten
werden diese mit Sägemehl, Holzspänen und ähnlichem unter Hitze und Druck umgesetzt unter Bildung von
/2
Spanplatten. Diese speziellen Spanplatten sind im Bauwesen und in der Möbelindustrie weit verbreitet,
da sie in zahlreichen Fällen hinsichtlich ihrer physikalischen Eigenschaften den kostspieligen
Harthölzern ähnlich oder gleich sind und bei Bearbeitung ader Fertigstellung in entsprechender
Weise vergleichbare ästhetische Merkmale aufweisen* Darüberhinaus weisen solche Spanplatten ein stabiles
Gefüge auf und eignen sich für zahlreiche Verwendungszwecke.
Ein weiterer Vorteil solcher aus Holzabfällen hergestellten Spanplatten liegt darin, daß die Herstellungskosten und die Ausgangsraaterialien billiger sind als
im Falle von Massivplatten. Holz wird aufgrund des zurückgehenden Einschlags sehr teuer im Vergleich
mit anderen Baumaterialien bzw. Werkstoffen für die Bauindustrie. Die Verwendung von Holzabfällen und/oder
Sägemehl, die als Nebenprodukt in der Holz-verarbeitenden Industrie anfallen, hat den Vorteil, deß hier ein
Material zur Verfügung gestellt wird, das billig ist und das mit Polyisocyanaten unter Hitze und Druck
zu wünschenswerten Produkten umgesetzt werden kann.
Ein Nachteil der aus Holzabfällen hergestellten Spanplatten liegt darin, daß sie aufgrund des hohen
Cellulosegehaltes leicht brennen; sie müssen daher durch Einbau von flammverzögernden Mitteln flammfest
bzw. feuerfest ausgerüstet werden. Diese flammverzögernden Zusätze sind üblicherweise Halogen
und Phosphor enthaltende Stoffe; sie können auch Antimon enthalten sowie eine Reihe anderer spezieller
chemischer Stoffe, wodurch die Gestehungskosten der Spanplatten in nachteiliger Weise erhöht werden.
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Die Industrie hat sich seit langem um die Herstellung eines billig herstellbaren Produktes bemüht„ das jedoch
den Zusammenhalt und die Bearbeitbarkeit von Spanplatten bzw-, von Holz aufweist und das unter Beibehaltung
niedriger Gestehungskosten die erforderlichen Feuerfest-Flammverzögerungseigenschaften
aufweist*
Erfindungsgemäß wird nun ein Erzeugnis bereitgestelltp
das im Hinblick auf Zusammenhalt s Bearbeitbarkeit und
wirtschaftliche Vorteile die gestellte Aufgabe voll erfüllt und gleichzeitig sich in vorteilhafterweise
als flammverzögernd erweist.
Das erfindungsgemäße Erzeugnis ist das Reaktionsprodukt aus einem Polyisocyanat und gegerbten Lederabfällen»
Das Erzeugnis kann gesägt und genagelt werden und zwar in praktisch der gleichen Weise wie
Spanplatten und weist auch gleichartige Eigenschaften
aufo
"Gegerbte Lederabfälle" im Sinne der Erfindung sind Nebenprodukte der Ledererzeugung und zwar die beim
Schaben und Schneiden anfallenden Abfälle von gegerbtem Leder j das auf LedererzeugnisBe verarbeitet
wird. Die gegerbten Lederabfälle haben üblicherweise sehr unterschiedliche Abmessungen, d&e von der Größe
von Pulverteilchen bis zu dünnen biegsamen Folien oder Lederabschnitten mit einer Dicke von etwa
25 bis 762 /um reichen können0 Die gegerbten Lederabfalle
und insbesondere die beim Schaben von chromgegerbtem Leder anfallenden Abfälle enthalten
üblicherweise viel ¥asser9 doho etwa 50 %a Es kann
deshalb wünschenswert sein» die Abfälle von gegerbtem Leder zunächst auf einen vorgegebenen Feuchtigkeits-
3K7407 -Λ
gehalt zu trocknen, da bekannt!icher Weise Isocyanat
mit Wasser unter Ausbildung von Harnstoffbindungen reagieren. Um ein konsistentes, d.h. gleichmässiges
Produkt zu erhalten, ist es daher wünschenswert solche Abfälle von gegerbtem Leder zu verarbeiten,
die einen gleichmäßigen Feuchtigkeitsgehalt aufweisen. Insbesondere wird bevorzugt, die gegerbten
Lederabfälle bis zum Gleichgewichtszustand zu trocknen, d.h. bis sie etwa 6 bis 12 Gew.-% Wasser
enthalten, wobei jedoch noch auf geringere Feuchtigkeitsgehalte
getrocknet werden kann. Sobald die gegerbten Lederabfälle mit der umgebenden Atmosphäre
in Berührung kommen, wird sich der Gleichgewichts-Feuchtigkeitsgehalt von 6 bis 12 % einstellen.
Am meisten werden chromgegerbte Lederabfälle bevorzugt, die beim Schaben und Schneiden von chromgegerbtem
Leder abfallen. Die chromgegerbten Abfälle werden erzeugt, nachdem eine Haut mit einem Chrom enthaltenden
Gerbmittel behandelt worden ist, um die Fäulnis zu verhindern. Die chromgegerbte Haut wird geschabt'-oder
gefeilt oder auch geschnitten, um die gewünschte Dicke zu erhalten. Diese Abfälle werden als chromgegerbte
Lederabfälle bzw. kurz Chromlßderabiälle bezeichnet.
Diese chromgegerbten Lederabfälle unterscheiden sich von den Lederabfällen,die im weiteren Verarbeitungsprozeß
bei der Ledererzeugung anfallen. Die chromgegerbten Abfälle sind hydrophil, während die anderen
Lederabfälle Fette sowie Reste der beim Zurichten verwendeten Chemikalien enthalten, die dem Endprodukt
hydrophobe Eigenschaften verleihen.
Es ist bekannt, daß die Abfälle von gegerbtem Leder, das in der Tat behandelndes Kollagen ist, zahlreiche
an den.Polypeptidketten hängende funktionelle Gruppen
/5
aufweisen. Diese funktioneilen Gruppen sind Hydroxyl-, Carboxyl-, Thio- oder Amingruppen und
anderes mehr. Es ist bekannt, daß diese funktionellen Gruppen per se mit Isocyanaten reagieren. Es
wird nun angenommen, daß diese funktionellen Gruppen in den Abfällen von gegerbtem Leder mit dem Isocyanat
in einem gewissen Ausmaße reagieren,, auch wenn nicht alle funktionellen Gruppen in den gegerbten
Lederabfällen umgesetzt werden aufgrund möglicher sterischer Hinderungen der Polypeptidketten,
die eine Reaktion mit dem Isocyanat verhindern«, Es ist ebenfalls nicht bekannt, ob das
Gleichgewichts-Wasser, das in den gegerbten Lederabfällen vorhanden ist, mit dem Isocyanat reagiert
oder ob es ausreichend innerhalb der Proteinstruktur gebunden ist und daher für die Reaktion
mit dem Isocyanat nicht zur Verfügung steht. Auf jeden Fall ist überschüssiges Wasser^ das
mit reaktionsfähigen Polyisocyanaten Harnstoffe bildet, nicht unerwünsiit insofern,, als es tatsächlich
zur Erhöhung des Molekulargewichts beiträgt und, solange in der Polypeptidkette vorhandene
funktionelle Gruppen mit den Isocyanatgruppen des Polyisocyanats reagieren, die gewünschte
strukturelle (Gefüge)Einheit des End-Produktes bewirkt werden kanno Das Polyisocyanat
wirkt als Bindemittel für die Chromleder-Abfälleβ
Die erfindungsgemäß brauchbaren Polyisocyanate sind solche Polyisocyanate, die mindestens zwei
Isocyanatgruppen, vorzugsweise drei oder mehr
Isocyanatgruppen je Molekül ausweisen» Typische Diisocyanates die zur Herstellung des Reaktionsproduktes nach der Erfindung verwendet werden
■ /6
können , sind:
Toluylendiisocyanat, m-Phenylendiisocyanat;
Biphenylen-4,4'-diisocyanat, Methylen-bis(4-phenylisocyanat),
4-Chlor-1,3-phenylendiisocyanaiB,
Naphthylen-1,5-diisocyanat, Tetraraethylen-1,4-diisocyanat,
Hexamethylen-1,6-diisocyanatn
Decamethylen-1,10-diisocyanat, Cyclohexylen-1.,4=
diisocyanat, Methylen-bisC4-cyclohexylisocyanat) 9
Tetrahydronaphthylen-diisocyanat, Isophorondiisocyanat
und anderes mehr. Polyisocyanate für die Zwecke der Erfindung, die drei oder mehr
funktioneile (Vruppen aufweisen, können durch
Reaktion der oben aufgeführten Diisocyanate mit Polyhydroxyverbindungen, die mehr als zwei OH-Gruppen
je Molekül aufweisen,erhalten werden,
wobei die Umsetzung in einem stöchiometrischen Verhältnis von 1 mol Diisocyanat je Äquivalent
der OH-Gruppe vorgenommen wird und auf diese Weise alle OH-Gruppen entlang der Kette der
Polyhydroxyverbindung umgesetzt und damit eine gleiche Anzahl freier Isocyanatgruppen in Form
einer Polyisocyanatverbindung erhalten wird. In gleicher Weise können Polyamine, Polycarboxylgruppen,
Polyoxoverbindungen und Polycarboxylverbindungen und anderes mehr mit Diisocyanaten
oder anderen Polyisocyanaten umgesetzt werden unter Bereitstellung einer .hochfunktionellen
Polyisocyanatverbindung.
Besonders bevorzugte Polyisocyanate sind die polymeren Isocyanate, die Dimere, Trimere und
Oligomere der Diisocyanate und insbesondere der aromatischen Diisocyanate darstellen. Diese
Ii
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polymeren Isocyanate können per se verwendet
oder mit Diisocyanaten in gewünschten Mengenverhältnissen gemischt werden,,
Wenn Chromleder-Abfälle als Lederabfälle eingesetzt
werden, wird ein in Wasser dispergierbares oder wasserlösliches Polyisocyanat bevorzugt,,
damit dieses in die Kollagen-Struktur eindringt,,
In Übereinstimmung mit der Erfindung machen
die gegerbten Lederabfälle 50 bis 99 Gewo-?i9
vorzugsweise 80 bis 99 Gew«»% aus9 bezogen
auf das Gesamtgewicht des Erzeugnisses«, Die Polyisocyanat-Komponente ist (dementsprechend)
in einem Anteil von 1 bis 50 Gewe-%p Vorzugspreise
1 bis 20 GeWo-% vorhanden,, bezogen auf das
Gesamtgewicht des Erzeugnisses,,
Zusätzlich zu den Lederabfällen und dem PoIyisocyanat
können noch weitere Stoffe oder Komponenten vorhanden sein«, Beispielsweise
können Katalysatoren wie Zinnkatalysatoren und Äminkatalysatoren verwendet werden^ um
die Reaktion der Verbindung mit mehreren reaktiven Wasserstoffatomen und die Reaktion
des Polyisocyanats und der gegerbten Lederabfälle zu katalysieren,, Typische Zinnkatalysatoren
sind Zinn(II)octoat und Dibutylzinndilaurat«,
Die Äminkatalysatoren sind die allgemein bekannten und geläufigen Aminkatalysatoren0
Weiterhin können Sägemehl, Holzspäne und ähnliche Abfälle zugesetzt iirerden? sie sind aber nicht umbedingt er=
forderlich um die erfindungsgemäßen Erzeugnisse zu erhaltene
/8
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Die Herstellung der erfindungsgemäßen Erzeugnisse erfolgt in der Weise, daß das Polylsocyanat zunächst'
mit den Gerbleder-Abfällen zu einem möglichst homogenen Gemisch vermischt wird, wobei die
Homogenität von der physikalischen Form der Gerbleder-Abfälle
abhängt. Werden beispielsweise pulverige Gerbleder-Abfälle verwendet, so wird
ein in hohem Maße homogenes Gemisch erzeugt. Werden jedoch stückige Lederabfälle (beliebiger
Form) eingesetzt, so läßt sich ein wirklich homogenes Gemisch nur schwer erzeugen.
Nachdem die Ausgangsstoffe miteinander gemischt worden sind, werden sie in eine Presse gegeben
und auf die Temperatur erhitzt, die notwendig ist, um den Verbundwerkstoff auszuhärten. Es
wird ausreichender Druck angewandt, um eventuell vorhandene Luft zu verdrängen sowie ausreichende
Wärme ,um das Isocyanat mit den Gerbleder-Abfällen zur Reaktion zu bringen. Etwasveniger Hitze wird
unter Umständen benötigt, wenn ein Katalysator mit verwendet wird. Typischerweise wird zum
Aushärten des Materials ein Preßdruck von 3,43 bis 20,6 N/mm , vorzugsweise von 3,43 bis
17,2 N/mm angewandt. Je höher der angewandte Druck ist, um so dichter wird das Endprodukt,
Bei Drücken über 5,15 N/mm nehmen daher Zusammenhalt und Festigkeit des Materials zu. Als
Temperaturbereich kommen zur Herstellung des erfindungsgemäßen Erzeugnisses beliebige
Temperaturen im Bereich von Raumtemperatur, wenn unter Mitverwendung eines Katalysators
gearbeitet wird, bis zu 200 0C oder dem Zersetzungspunkt
der Gerbleder-Abfälle und des Polyisocyanats in Frage. Vorzugsweise wird
/9
in einem Temperaturbereich von etwa 70 bis 170 0C ausgehärtet.
Die erfindungsgemäß erhaltenen Erzeugnisse
können genagelt, gesägt und auf andere Weise bearbeitet werden, in der Art eines Baumaterials
„das vergleichbar ist mit Spanplatten«, Zusätzlich hat sich erwiesen, daß die erfindungsgemäßen
Erzeugnisse flammverzögernd und sogar selbst-verlöschend sind.
Weiterhin erweisen sich die erfindungsgemäßen Erzeugnisse, wenn zu ihrer Herstellung Gerbleder-Abfälle
verwendet worden sind, als widerstandsfähig gegenüber bakterieller afer duich
Pilze hervorgerufener oder anderer Zersetzung,, Schließlich sind die Chromleder-Abfälle
giftig, sodaß die Erzeugnisse insektizid oder, rodentizid wirken, wenn die Erzeugnisse
als Baumaterial Anwendung finden„
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert.
70 Gew.-Teile Chromgerbleder-Abfälle wurden mit 30 GeWo-Teilen Polymethylen-polyphenylisocyanate
NCO-Gehalt 31 9 5 %s Äquivalent-Gewicht
132, Handelsbezeichnung Mondur MRS (Mobay Chemical Corporation), homogen vermischt,, Die
Masse wurde mit einem Druck von 0,04 N/mm (6 Ibs./sq«, inch) gepreßt und eine Stunde
bei 110 0C gehärtet« Nach dem Aushärten und Abkühlen auf Raumtemperatur wurde ein 29k mm
3H7407
starker Magal dureh das steife Erzeugnis ge
trieben und ©a erwies §iehB daS der Hagel
hielte Bsi Berührung mit ©ines? Flammt van
1204 0C (2SÖÖ 0F8) §ehmört@ das Materials as
entwickelte sieh aber weder üaueh noch brannte
dig Masse oder glühte w§it©rö sobald öl© Flamme
entfernt wurdeβ
64 feile ChFomgerbleder-eAbfalle mirä§ä alt
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gepreßt und bei 70 bis SO ®G währeai eiass*
stunde gehärtet« Das fertige Irgeugaie war
steif und wies ein© gut© P§§tigk@it bgw„-Stärke
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Viöfdgft sinä6 wurdin in d§r HäffiffigraüJäl©
behandelt und aniehligßtnd gg§i§b"tp um eia
Material mit einer Korngröße im I§^©igli
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dieser Abfälle wurden in einen fx*§fflael^
miächgf gegeben und mit i 6ewa-3eil@a ia
Wasser emulgierbarem Sipheaylfflettieii-äiisö»
cyanate N€O-Oeh< It6S bis 3O5S SS §ffiüigi@rfc
in V/asser* besprüh". 5 währead der Sr
miseher sieh drahtea Is wurd§ ein
Gemisch aus den Chroragerbleder-Abfällen und
dem Isocyanat hergestellte 1858 g (Feststoffgehalt) der Mischung wurden in einer Preßfora
zu einer rechteckigen Bahn geformte Das homogen
gemischte Material x-rurd© mit Unterbrechungen
bei 1500C in folgenderweise gepreßt8 60 Sekunden
unter einem Druck von 10?1 H/mm und 30 Sekunden
ohne Anwendung von Drucke Die Bahn oder Platte mit den Abmessungen 1D3 cm se 45i>7 cm χ 45P7 era
wurde aus der Presse herausgenommen und abkühlen gelassene Dieses Brett ließ sich
nageln und sägen und war zudem flammfest bzwo
Seuerabwe i send o
15
Die erfindungsgesiäß hergestellten Bahnaaaterialien
oder Platten können in gleiLdfrar Weise wie Span·=
platten als Baumaterial oder Koastruktionsmaterial
©ingesetzt werden«, Sie können weiterhin für Zwecke der thermischen und akustischen
Isolierung Verwendung finden0
7263
Claims (10)
1. Pressplatte in Form eines Reaktionsproduktes aus Gerblederabfällen und einem Polyisocyanat-Bindemittel.
5 2. Pressplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,· daß die Gerblederabfälle
50 bis 99 Gew.-% ausmachen.
3. Pressplatte nach Anspruch 2, dadurch g e 10 kennzeichnet, daß die Gerblederabfälle
80 bis 99 Gew.-% ausmachen.
15
4. Pressplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennze i chnet, daß der Polyisocyanatanteil
1 bis 50 Gew,-% ausmacht.
20
25
5. Erzeugnis nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyisocyanatanteil
1 bis 20 Gew.-% ausmacht.
6.J Verfahren zur Herstellung der Pressplatte
nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein homogenes
Gemisch aus Gerblederabfällen und einem PoIyisocyanat-Bindemittel unter Hitze und Druck
verformt wird«,
/2
7, Verfahren nach Anspruch 6, dadurch g e kennze
lehnet, daß Abfälle von
chromgegerbtem Leder verwendet werden.
chromgegerbtem Leder verwendet werden.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennze ichnet, daß Gerblederabfälle
mit einem Wassergehalt von 6 bis 12
Gew.-% verwendet werden.
Gew.-% verwendet werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis
8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Polyisocyaiiat mit mehr als zwei funktionellen
Gruppen verwendet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis
9, dadurch gekennzeichnet, daß 4,4I-Diphenylraethandiisocyanat verwendet wird.
7263
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