DE3330124A1 - Process for producing mineral-bonded wood materials, using a latent hydraulic binder - Google Patents

Process for producing mineral-bonded wood materials, using a latent hydraulic binder

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Abstract

The invention relates to a process for producing mineral-bonded wood chipboard or wood fibreboard or wood mouldings by hardening a water-containing mixture of wood chips and/or wood fibres and an inorganic binder in a mould under the action of pressure and heat, wherein undried wood chips or wood fibres are mixed with finely particulate magnesium sulphate and/or magnesium chloride containing water of crystallisation, this mixture is then mixed with a latent hydraulic binder, consisting essentially of trass and/or coal fly ash and/or ground blast-furnace slag and/or silicate dust, and a latent alkaline activator of caustically burnt magnesite and/or magnesia and/or semiburnt dolomite in a binder/activator weight ratio of between 0.2:1 and 4:1 and preferably between 0.3:1 and 3:1, and the overall mixture obtained is hardened in the mould within a few minutes at temperatures between 100 and 120 DEG C, preferably about 110 DEG C.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mineralisch gebundenen Holzwerkstoffen, wie Spanplatten oder Faserplatten oder Formteile, die ein latent hydraulisches Bindemittel enthalten und unter Einfluß von Druck und Wärme innerhalb von Minuten erhärten.The invention relates to a method for the production of minerally bonded wood materials, such as chipboard or Fiberboard or molded parts that contain a latent hydraulic binder and are exposed to pressure and heat harden within minutes.

Latent hydraulische Bindemittel sind natürlich vorkommende oder künstlich erzeugte Puzzolane, die mit Hilfe eines alkalischen Anregers urfd Wasser zu wasserunlöslichen Silikaten hydratisieren . Als alkalischer Anreger dient in den meisten Fällen entweder Kalkwasser oder Portlandzement, der bei der Hydratisierung Calciumhydroxid freisetzt. Jedoch sind lange Erhärtungszeiten erforderlich, so daß die Herstellung von Holzwerkstoffen unter Verwendung von latent hydraulischen Bindemitteln nicht auf ähnliche Weise geschehen kann wie die Herstellung von Holzspanplatten.Latent hydraulic binders are naturally occurring or artificially produced pozzolans that are made with the help of an alkaline The stimulator urfd water to hydrate to water-insoluble silicates. Most of them serve as an alkaline stimulator Cases either lime water or portland cement, which releases calcium hydroxide when hydrated. However, they are long Hardening times required so that the production of Wood-based materials using latent hydraulic binders cannot be done in a similar way to production of chipboard.

Bekannterweise werden bei der Herstellung von Holzspanplatten getrocknete Holzspäne bestimmter Dimensionen mit einem Kunstharz vermischt, auf Flachformen gestreut und anschließend unter Einfluß von Druck und Wärme zu plattenförmigen Werkstoffen verpreßt. Auch die Herstellung von Faserplatten nach dem Halbtrockenoder Trocken-Verfahren geschieht auf fast ähnliche Weise.It is known that in the production of chipboard, dried wood chips of certain dimensions are mixed with a synthetic resin mixed, sprinkled on flat molds and then pressed under the influence of pressure and heat to form sheet-like materials. The production of fiberboard using the semi-dry or dry process is also carried out in an almost similar way.

Die Erfindung ermöglicht es nun, Holzwerkstoffe wie Holzspanplatten oder Holzfaserplatten oder Formteile mit einem latent hydraulischen Bindemittel zu erzeugen, wobei die bereits bekannten Holzspanplattenanlagen und Holzfaserplattenanlagen nach einer geringfügigen Änderung der Mischvorrichtungen verwendet werden können.The invention now makes it possible to use wood-based materials such as chipboard or fibreboard or molded parts with a latent to produce hydraulic binders, with the already known chipboard plants and fibreboard plants according to a slight change in the mixing devices can be used.

Latent hydraulische Bindemittel wie Traß, Flugstaub, fein gemahlene Hochofenschlacke oder Silikastaub aus der Herstellung von Eisen-Silizium-Verbindungen stehen als Rohstoffe in ausreichenden Mengen und zu einem vertretbaren Preis zur Verfügung. Flugstaub und Silikastaub sind darüber hinaus Abfallstoffe, deren Beseitigung und Nutzbarmachung angestrebt wird. Somit ist das Verfahren auch umweltfreundlich.Latent hydraulic binders such as trass, fly ash, finely ground Blast furnace slag or silica dust from the production of iron-silicon compounds are available as sufficient raw materials Quantities available at a reasonable price. Airborne dust and silica dust are also waste materials, the removal and utilization of which is sought. Thus the process is also environmentally friendly.

Unter Einfluß von Wasser und in Gegenwart von Zusatzmitteln wird die Erhärtung der latent hydraulischen Bindemittel wie Traß, Flugstaub, feingemahlene Hochofensehlacke oder Silikastaub durch den alkalischen Anreger beschleunigt. Diese Erhärtungsreaktion wird durch eine Temperaturerhöhung stark beschleunigt. Sie läßt sich auf einfache Weise durch die Messung der Hydratationstemperatur und der elektrischen Leitfähigkeit verfolgen. Oberhalb von 1100C ist die Erhöhung der Erhärtungsgeschwindigkeit unbedeutend, weshalb in diesem Verfahren die Pressentemperatur vorzugsweise bei dieser Temperatur gehalten wird. Sie ist verhältnismäßig niedrig im Vergleich zu den üblichen Temperaturen bei der Herstellung von Holzspan- und Holzfaserplatten.Under the influence of water and in the presence of additives, the hardening of the latent hydraulic binders such as tassel, fly ash, finely ground blast furnace slag or silica dust is accelerated by the alkaline stimulator. This hardening reaction is greatly accelerated by increasing the temperature. It can be followed in a simple manner by measuring the hydration temperature and the electrical conductivity. Above 110 ° C., the increase in the hardening rate is insignificant, which is why the press temperature is preferably kept at this temperature in this process. It is relatively low compared to the usual temperatures in the manufacture of chipboard and fibreboard.

Niedrigere Temperaturen bedeuten einen geringeren Energiebedarf. Weiterhin ist die Gefahr von Mittenplatzern bei der Herstellung von Spanplatten geringer, weil niedrigere Temperaturen entsprechend niedrigere Partialdrücke innerhalb der Platte hervorrufen. Auch die Preßzeiten, berechnet pro mm Plattenstärke, können auf diese Weise verkürzt werden.Lower temperatures mean lower energy requirements. There is also the risk of center bursts during manufacture of chipboard, because lower temperatures result in correspondingly lower partial pressures within the board. The pressing times, calculated per mm of panel thickness, can also be shortened in this way.

Das Verfahren zur Herstellung von mineralisch gebundenen Holzwerkstoffen erfordert der Erfindung entsprechend Holzspäne mit den gleichen Dimensionen, wie sie üblicherweise zur Herstellung von harzgebundenen Spanplatten verwendet werden. Im Gegensatz zu diesem üblichen Verfahren brauchen die Späne jedoch nicht getrocknet zu werden. Es ist sogar ein Vorteil, wenn die Holzspäne einen Feuchtigkeitsgehalt aufweisen, der über dem Fasersättigungspunkt liegt. Dieses Wasser wird bei dem Mischvorgang mit kristallwasserhaltigem Zusatzmittel wie Magnesiumsulfat oder Magnesiumchlorid teilweise dazu benützt, das Zusatzmittel in Lösung zu bringen.The process for the production of minerally bound wood-based materials requires according to the invention wood chips with the same dimensions as they are usually used for production can be used by resin-bonded chipboard. In contrast however, the chips do not need to be dried for this conventional process. It's even a benefit if the wood shavings have a moisture content which is above the fiber saturation point. This water is with the mixing process Additives containing water of crystallization, such as magnesium sulfate or magnesium chloride, are sometimes used to convert the additive into Bring solution.

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Die Vorteile des der Erfindung entsprechenden Verfahrens lassen sich folgenderweise zusammenfassen:The advantages of the method according to the invention can be summarized as follows:

1. Verwendung eines'anorganischen Bindemittels, das in ausreichender Menge zu einem vertretbaren Preis zur Verfügung ! steht. Es ist umweltfreundlich, weil Flugstaub und Silikastaub Abfallstoffe darstellen. i1. Use an'inorganischen binder, which in sufficient Amount available at a reasonable price! stands. It is environmentally friendly because of fly ash and silica dust Represent waste materials. i

2. Verwendung von geringeren Mengen an latent alkalischem Anreger.2. Use of smaller amounts of latent alkaline exciter.

3. Anwendung niedrigerer Pressentemperaturen, die energiegünstig sind und auch die Gefahr von Mittenplatzern verringern bei gleichzeitiger Verkürzung der Preßzeiten.3. Use of lower press temperatures, which are energy efficient and also reduce the risk of center bursts with simultaneous shortening of the pressing times.

4. Verwendung von ungetrockneten Holzspänen.4. Use of undried wood chips.

5. Nach einer kleinen Änderung der Mischanlagen ist die Verwendung von bereits bestehenden Holzspan-und Faserplatten-Anlagen zur Herstellung von mineralisch gebundenen Spanplatten |5. After a small change to the mixing equipment, the use of existing wood chip and fiberboard plants for the production of mineral-bonded chipboard |

i möglich. ji possible. j

i Beispiel: i example:

1050 g ungetrocknete Fichtenspäne (Feuchtigkeitsgehalt 70 %,' bezogen auf atro Holz), die zur Herstellung der Mittelschicht von Holzspanplatten geeignet waren, wurden mit 334 g gepulvertes Bittersalz in einem Zwangsmischer während 3 Minuten vermischt. Anschließend dosierte man ein Gemisch aus 326 g Magnesia und 761 g Flugstaub hinzu und mischte nochmals 3 Minuten.1050 g undried spruce chips (moisture content 70%, ' based on absolutely dry wood), which were suitable for producing the middle layer of chipboard, were powdered with 334 g Epsom salt mixed in a compulsory mixer for 3 minutes. A mixture of 326 g of magnesia and 761 g of fly ash were added and the mixture was mixed again for 3 minutes.

Die streufähige Mischung wurde gleichmäßig in einen Holzrahmen (44 χ 44 cm) gestreut und vorgepreßt (Druck ca. 0,004 N/mm2). Der Spänekuchen wurde anschließend zwischen zwei geölten Edelstahlblechen bei einem spezifischen Preßdruck von 1,6 N/mm2 bei 1100C während 7 Minuten mit Hilfe von Distanzleisten zu einer 12 mm dicken Spanplatte verpreßt.The spreadable mixture was sprinkled evenly into a wooden frame (44 × 44 cm) and pre-pressed (pressure approx. 0.004 N / mm 2 ). The chip cake was then oiled between two stainless steel sheets at a specific pressure of 1.6 N / mm 2 at 110 0 C for 7 minutes with the aid of spacer strips to a 12 mm thick particle board pressed.

COPYCOPY

Nach einer 2-wöchigen Lagerung bei einem Normklima (Temp. 2O0C und rel. Feuchtigkeit 65%) zeigte die Versuchsplatte die folgenden technologischen Kenndaten auf: Rohdichte 1080 kg/m3 bei einem Feuchtigkeitsgehalt von 12 %, Biegefestigkeit 12 N/mm2, Querzugfestigkeit 0,7 N/mm2. Die Quellung nach Wasserlagerung beträgt nach 2 h 2,5 % und nach 24 h 5,1 %. Wegen der grauen Farbe des Flugstaubes gleicht die Platte äußerlich einer zementgebundenen Spanplatte. Bei der Anwendung von heller, fein gemahlener Hochofenschlacke als Bindemittel ist die Platte weiß wie eine Gipsplatte.(.. Temp 2O 0 C and relative humidity 65%) after a 2-week storage at a standard atmosphere, the test plate showed the following technological characteristics: bulk density 1080 kg / m 3 at a moisture content of 12%, flexural strength of 12 N / mm 2 , Transverse tensile strength 0.7 N / mm 2 . The swelling after immersion in water is 2.5% after 2 hours and 5.1% after 24 hours. Because of the gray color of the fly ash, the board looks like cement-bonded chipboard. When using light-colored, finely ground blast furnace slag as a binding agent, the board is white like a plasterboard.

Für eine Beurteilung der Patentfähigkeit in Betracht gezogene Druckschriften: DT: P 24 52 378 und DT: P 25 50 857.Publications considered for an assessment of patentability: DT: P 24 52 378 and DT: P 25 50 857.

Claims (8)

Verfahren zur Herstellung von mineralisch gebundenen Holzwerkstoffen unter Verwendung eines latent hydraulischen Bindemittels Patentansprüche: Verfahren zur Herstellung von mineralisch gebundenen Holzspanplatten oder Holzfaserplatten oder Formteilen, bei denen Holzspäne oder Holzfasern mit einem anorganischen Bindemittel und Zusatzmitteln und in Formen gestreut und unter Einwirkung von Wärme und Druck zur Aushärtung gebracht werden. Es ist dadurch gekennzeichnet, daßProcess for the production of minerally bound wood-based materials using a latent hydraulic binder Patent claims: Process for the production of minerally bound wood chipboard or wood fiber boards or molded parts in which wood chips or wood fibers with an inorganic binder and additives and scattered in forms and under the action of heat and pressure for Curing are brought. It is characterized in that 1. das Bindemittel aus einem latent hydraulischen Bindemittel wie Traß, Flugstaub aus kohlebefeuerten Anlagen, fein gemahlene Hochofenschlacke, Silikastaub aus der Herstellung von Eisen-Silizium-Verbindungen und einem alkalischen Anreger besteht;1. the binder from a latent hydraulic binder such as trass, fly ash from coal-fired plants, finely ground blast furnace slag, silica dust from production consists of iron-silicon compounds and an alkaline stimulator; 2. der alkalische Anreger sich nach der Zugabe von Wasser aus einem latent alkalischen Anreger wie kaustisch gebranntem2. The alkaline stimulator evolves from a latent alkaline stimulator such as caustic burnt after the addition of water ""-. Magnesit oder Magnesia oder halbgebranntem Dolomit oder Gemischen aus Magnesia oder halbgebranntem Dolomit bildet;"" -. Magnesite or magnesia or semi-burnt dolomite or Forms mixtures of magnesia or semi-burnt dolomite; 3. das Gewichtsverhältnis der latent hydraulischen Bindemittel wie Traß oder Flugstaub oder fein gemahlene Hochofenschlacke oder Silikastaub aus der Herstellung von Eisen-Silizium-Verbindungen oder Gemischer der erwähnten latent hydraulischen Bindemittel zu dem latent alkalischen Anreger, wie kaustisch gebrannter Magnesit oder Magnesia oder halbgebrannter Dolomit oder Gemische der beiden latent alkalischen Anreger, im Bereich von 4 Gewichtsteilen (GT) zu 1 GT bis 0,2 GT zu 1 GT, vorzugsweise zwischen 3 GT zu 1 GT und 0,3 -GT zu 1 GT, liegt;3. the weight ratio of the latent hydraulic binders such as trass or fly ash or finely ground blast furnace slag or silica fume from the manufacture of iron-silicon compounds or mixtures of the latent hydraulic ones mentioned Binding agent for the latent alkaline exciter, such as caustic burned magnesite or magnesia or half-burned Dolomite or mixtures of the two latently alkaline stimulators, in the range from 4 parts by weight (parts by weight) to 1 part by weight 0.2 GT to 1 GT, preferably between 3 GT to 1 GT and 0.3 GT to 1 GT; 4. ein Teil des hierzu benötigten Wasser, den zugegebenen feuchten oder nassen Holzspänen oder Holzfasern während des Mischvorgangs entzogen wird;4. some of the water required for this, the added moist or wet wood chips or wood fibers during the mixing process is withdrawn; 5. ein weiterer Teil des benötigten Wassers dem kristallwasserhaltigen Zusatzmittel Magnesiumsulfat, wie z.B. Kieserit oder Bittersalz, oder kristallwasserhaltigem Magnesiumchlorid oder Gemischen aus kristallwasserhaltigem "Magnesiumsulfat und Magnesiumchlorid während des Mischvorgangs entzogen wird;5. Another part of the water required is the one that contains water of crystallization Additives magnesium sulfate, such as kieserite or Epsom salt, or those containing water of crystallization Magnesium chloride or mixtures of "magnesium sulfate" containing water of crystallization and magnesium chloride during the mixing process is withdrawn; 6. das kristallwasserhaltige Magnesiumsulfat oder Magnesiumchlorid oder Gemische aus den beiden Magnesiumsalzen in Form eines Pulvers oder als feinkristalline Verbindung zugegeben wird,6. Magnesium sulfate or magnesium chloride containing water of crystallization or mixtures of the two magnesium salts are added in the form of a powder or as a finely crystalline compound will, 7. der Mischyorgang folgenderweise stattfindet:7. the mixing process takes place as follows: Vormischung der nassen Holzspäne oder Holzfasern mit kristallwasserhaltigem Magnesiumsulfat oder Magnesiumchlorid oder mit Gemischen der beiden Magnesiumsalze und anschließend Zugabe der latent alkalischen Anreger sowie der latent hydraulischen Bindemittel mit abschließender Nachmischung;Premixing of the wet wood chips or wood fibers with water of crystallization Magnesium sulfate or magnesium chloride or with mixtures of the two magnesium salts and then Addition of the latent alkaline stimulators and the latent hydraulic binders with subsequent mixing; 8. das Gemenge in Formen gestreut wird, wie sie üblicherweise bei der Herstellung von kunstharzgebundenen Holzspanplatten oder von Holzfaserplatten nach dem Halbtrocken- oder Trocken-Verfahren oder von Formkörpern verwendet werden, und anschließend unter Einwirkung von Druck und einer Presstemperatur, die im Bereich von knapp oberhalb des Wassersiedepunktes bis 1200C liegt, vorzugsweise bei 1100C, verpreßt wird.8. the mixture is scattered in forms, as they are usually used in the production of synthetic resin-bonded wood chipboard or wood fiberboard by the semi-dry or dry process or molded bodies, and then under the action of pressure and a pressing temperature in the range of just under is above the water boiling point up to 120 0 C, preferably at 110 0 C, is pressed.
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