DE3333032A1

DE3333032A1 - Verfahren zur herstellung von verbunderzeugnissen aus lignozellulosematerialien

Info

Publication number: DE3333032A1
Application number: DE19833333032
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: OHOTA SHOJI
Current assignee: OHOTA SHOJI
Priority date: 1983-07-07
Filing date: 1983-09-13
Publication date: 1985-01-24
Also published as: JPS6030309A; IT1169684B; GB2142943B; IN161051B; GB2142943A; KR850001345A; DK554583D0; PH19188A; KR920000756B1; GB8323003D0; NL8302960A; IT8323636A0; SU1212318A3; FR2549768A1; DK554583A; ZA838301B; MX172616B; BR8306450A

Description

PATENTANWSLTE

DR.-ΐΝβ. H. FINCKE -^-^--^

DIP L.-ING. H.BOHR / MOIIorstreSe 31 O 0 0 O U ό Ζ.

Dipl.-INe. s. STA E G E R \ eooo mdnchen b, 13„September

DIPL-ING. R, SPERLING @ (OE?) «26 MiO

_v DIPL.-WIRTSCH.-ING. ί Claims München

EUROPEANPATENTATTORNEVS · Telex: S23903 claim d PAe Dr. Finds · Bohr · Stocger · Spsrling · MOIIersfr. 31 · 8000 München 5

Shoji OHOTA
18-5, 4-chome,
Izumi, Suginami-ku

Tokyo, JAPAN

Itire/Your Rof.i Unoers/Our Ref.:

C 063 - St/Ro

" VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON VERBUNDERZSUG-NISSEN AUS LIGNOZELLULOSEf4ÄTERIALIEN"

Priorität vom 7.Juli 1983, Japan Nr. 124224

Bonkwbindung ι Boytr. Vtrtinibank MOnchtn, Konto 620 404 (BLZ 700 202 70)

Poilschadtkontoi MOndicn 27044-802 (BlZ 70010080) (nur PA Dipl.-Ing. S. Slatgtr)

10

5 C 063

20

Die Erfindung befaßt sich mit der Herstellung von Verbunderzeugnissen aus Zuckerrohrbagasse , Sorgumhalmen, Getreide- bzw. Maishalmen, Sonnenblumenhalmen, Flachshalmen oder anderen Lignozellulosematerialien, insbesondere von nicht-holzigen Pflanzen, die Zucker, Kohlenhydrate oder Saccharide enthalten, die wasserlöslich
und leicht extrahierbar sind,

Ganz besonders bezieht sich die Erfindung auf die Herstellung von Verbunderzeugnissen aus zuckerhaltigen
Lignozellulosematerialien, wie Zuckerrohrbagasse,
Sorgumhalmen, Getreidehalmen, Sonnenblumenhalmen, Flachshalmen und dergleichen, ohne die Zugabe von Klebbindemitteln oder Bindemitteln. Dies wird dadurch erreicht, indem freie Zucker, Kohlenhydrate oder Saccharide sowohl als Binde- als auch Verfestigungsmittel bei Hitzeein-

1 wirkung genutzt werden=

Bei der herkömmlichen Herstellung von Zuckerrohrbagasse plattenprodukten sind traditionsgemäß synthetische hitzehärtende Harzbindemittel, wie Phenol/Formaldehyd- und Harnstoff/Formaldehyd-Harze eingesetzt worden, wobei das teuerere Phenol/Formaldehyd-Harz für Produkte mit herausragender Qualität eingesetzt wurde. Herkömmliche Harzbindemittel führen zu einem großen Anteil der Gesamtmaterialkosten der Verbunderzeugnisse. Es ist ökonomisch interessanter, Verbunderzeugnisse ohne derartige teuere Harzbindemittel herzustellen. Darüber hinaus vereinfacht ein bindemittelloses Herstellungssystem die Herstellungskosten und vermindert die Pro- duktionskosten durch den Ausschluß der Vermischungsmaßnahme und der -ausrüstung. Daher wäre es sehr geschätzt, bei der Herstellung von Verbunderzeugnissen ein Verfahren anzuwenden, das ohne Bindemittel arbeitet und im Hinblick auf wirtschaftliche und technologische

20 Gesichtspunkte vorteilhaft ist*

Bei dem herkömmlichen Herstellungsverfahren von Bagasseplattenprodukten ist die Entfernung von Holzmark und restlichen freien Zuckern wesentlich, um Plattenprodukte guter Qualität zu erhalten. Das Holzmark, wenn es mit der tatsächlichen Faser verglichen wird, ist eine sehr kurze und dünnwandige Zelle und enthält einen höheren Anteil an Zuckern, verleiht jedoch dem Fertigprodukt keine Festigkeit. Da es flockig ist, absorbiert das Holzmark übermäßig Harzbindemittel, was insbesondere dann gilt, wenn flüssiges Harz verwendet wird. Holzmark wirkt wie ein Schwamm und saugt Wasser auf, wobei es übermäßig quillt, wenn es nicht von den Bagasseverbundplatten entfernt wird. Des weiteren enthält die Bagasse normalerweise 2 bis 6% restlichen Zucker, was von der Art des Zuckerrohrs, seiner Reife, den Ernteverfahren und schließlich von der Wirksamkeit der Zuckermahlanlage abhängt. Die restlichen Zucker in der

Bagasse können, wenn sie nicht vor der Behandlung entfernt oder auf ein Minimum herabgesetzt werden, Probleme bei der Plattenherstellung und folglich bei deren Verwendung hervorrufen» So kann es sein, daß die Zucker mit den herkömmlichen Harzbindemitteln,die bei der Bagasseplattenherstellung verwendet werden, chemisch nicht verträglich sind und mit der Bindung in Wechselwirkung treten, woraus eine schlechte Festigkeit resultiert« Wenn die restlichen Zucker nicht chemisch modifiziert oder während des Heißverpressens verbraucht werden, dann beginnen sie zu fermentieren, wenn die Bagasseplatte feuchten Bedingungen ausgesetzt wird, so daß ein unangenehmer Geruch entsteht, was zu einem chemischen und biologischen Abbau führt. Dies würde zu einer wesentlichen Verkürzung der Gebrauchsdauer der Bagasseplatten beim Einsatz führen„

Folglich sind Entmarkungs- und Entzuckerungsmaßnahmen erforderlich, wenn man die Herstellung von zufriedenstellenden Produkten aus Zuckerrohrbagasse anstrebt. Diese Maßnahmen erhöhen nicht nur die Herstellungskosten, sondern komplizieren auch das Verfahren.

Im Gegensatz zu den herkömmlichen Verfahren ist gefunden worden? daß Verbundbagasseerzeugnisse, wie Gebäudeplatten, wiedereinsetzbares Bauholz bzw. Nutzholz und andere Formkörper, hergestellt werden können, ohne daß Harzbindemittel verwendet und ohne daß Holzmark und restliche Zucker entfernt werden. Zucker, Kohlenhydrate oder Saccharine liefern nicht nur das Bindemittel,, sondern auch das verfestigende Element in den Lignozellulosematerialien, was zu einem Verbunderzeugnis mit guter Festigkeitseigenschaft und überlegener Maßstabilität führt.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von Verbunderzeugnissen aus zerkleinerten zuckerhaltigen Lignozellulosematerialien ohne Zugabe

von Klebbindemitteln, das gekennzeichnet ist durch Auftrennen der Rohmaterialien in Teilchen, Fasern, Faserbündel und Flocken, Trocknen der zerkleinerten Rohmaterialien, Verformen der vorher getrockneten Rohmaterialien zu einer gewünschten Masse, Verpressen und Erhitzen der geformten Masse bei 180⁰C oder mehr und einem Druck und einer Zeit, die ausreichen,die Masse zu einem Formkörper zu verfestigen, während eine Klebverbindung und ein Hitzeabbinden in situ erfolgen, überführen und PoIymerisieren der zucker- und wasserlöslichen Materialien in eine unlösliche und nicht-schmelzbare vernetzte Substanz als Binde- und Verfestigungsmittel, das gegenüber der Einwirkung von siedendem Wasser und sauerer Hydrolyse beständig ist.

15

Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert im wesentlichen eine verkleinerte Bagassemasse oder andere Lignozellulosematerialien, die einen hohen Anteil an freien Zuckern enthalten, insbesondere solche Materialien von nichtholzigen Pflanzen. Die zerkleinerte Masse wird zunächst auf einen niedrigen Feuchtigkeitsgehalt, vorzugsweise von 2 bis 8%, bezogen auf das Gewicht nach Ofentrocknung, getrocknet. Diese Masse wird vollständig verwendet oder teilweise kombiniert mit anderen Lignozellulose- oder Nicht-Lignozellulosematerialien. Die Masse wird ohne zugegebene Harzbindemittel bei einer Temperatur von mindestens 180⁰C und einem Druck, der ausreicht, das Material zu einem Formkörper zu verbinden, erhitzt, was während einer ausreichend langen Zeitdauer erfolgt, um eine Bindung in situ zu entwickeln bzw. durch Hitzehärtung entstehen zu lassen, wodurch die restlichen Zucker in eine unlösliche und nicht-schmelzbare polymere Substanz überführt werden, die gegenüber der Einwirkung siedenden Wassers und sauerer Hydrolyse hoch-

35 beständig ist.

Die Zerkleinerung der Rohmaterialien ist besonders zweckmäßig, da die einzelnen Teilchen, Flocken bzw. Schuppen oder Faserbündel die Verformungs- bzw. Formmaßnahmen erleichtern und verbessern. Darüber hinaus vermindert die Zerkleinerung auch das epidermale Material aus den Halmen der Pflanzen bzw. setzt deren Gegenwart auf ein Minimum herab. Die dünne äußere Schicht der Epidermis, die normalerweise aus Kutikulamaterial besteht, ist für Wasser und für klebende Bindungen undurchlässig. In einem bindemittellosen System erzeugen feinere Teilchen bessere Erzeugnisse. Dies geht auf die gleichmäßige und enge Kompaktheit zwischen den einzelnen Teilchen zurück, was zu einer festen Bindung und einer festen und glatten Textur führt. Im Gegensatz dazu ist das herkömmliche Verfahren nicht imstande , in wirtschaftlicher Weise feine Teilchen zu verwenden, da feinere Teilchen eine erhöhte Menge an teuerem synthetischem Harzbindemittel erfordern. Die vorliegende Erfindung bevorzugt die Verwendung extrem feiner Teilchen, wenn sie mit anderen nicht-zuckerhaltigen Lignozellulosematerialxen bei der Herstellung von Verbunderzeugnissen kombiniert werden. Insbesondere wirken die feinen Teilchen als ein pulvriges Harzbindemittel bei dem herkömmlichen Herstellungsverfahren.

Der vorteilhafte Effekt der Verwendung von Zuckerrohrbagasse und anderen zuckerhaltigen Lignozellulosematerialxen, insbesondere von nicht-holzigen Pflanzen, kann den Zuckern und wasserlöslichen Materialien, die darin vorkommen, zugeschrieben werden, die während des Heißverformens schmelzen und polymerisieren und das Lignozellulosematerial in situ binden. Des weiteren werden die zucker- und wasserlöslichen Materialien, die innerhalb der Zellwand des Lignozellulosegewebes wandern bzw. diese durchdringen, auch in eine vernetzte feste Substanz überführt bzw. hitzegebunden, wodurch sie als Verfestigungsmittel· innerhalb des gesamten Formkörpers wirken. Somit zeigen die Formkörper hervorra-

gende Festigkeitseigenschaften, Formstabilität und Beständigkeit gegenüber siedendem Wasser und saurer Hydrolyse. Diese Ergebnisse werden größtenteils erhalten, wenn die Lignozellulosematerialien einen hohen Anteil an zucker- und wasserlöslichen Materialien enthalten.

Die chemischen Reaktionen, die in dem Abbindesystem erfindungsgemäß ablaufen, sind noch nicht vollständig erklärbar. Es ist wohl bekannt, daß Zucker zu Verbindüngen mit kleinerem Molekulargewicht durch die Einwirkung von Säuren und Alkalien abgebaut werden, wobei das Zuckermolekül Wasser verliert. Wenn eine schwache Säure oder selbst reines Wasser bei einer Temperatur von 130 bis 170⁰C und unter Druck mit Zucker reagieren, dann werden etwa 20% Hydroxymethylfurfural erzeugt. Andere Zwischenprodukte und Furfural-Derivate können unter ähnlichen Bedingungen auch aus Kohlenhydraten erzeugt werden. Diese Derivate sind sehr reaktiv und können des weiteren polymerisieren und umgesetzt werden, um unlösliche und nicht-schmelzbare vernetzte Substanzen bei erhöhter Temperatur zu liefern. Somit ist die derartig entstandene hitzegehärtete Bindung sehr beständig gegen Einwirkung siedenden Wassers und saurer Hydrolyse.

Es ist anzunehmen, daß alle oder einige der vorgenannten Reaktionen bei dem Bindungsbildungsverfahren gemäß der Erfindung ablaufen können. Des weiteren wird angenommen, daß die chemische umsetzung der zucker- und der wasserlöslichen Materialien bei erhöhter Temperatur eine irreversibele chemische und physikalische Veränderung hervorruft und für die vorliegende Erfindung wesentlich ist. Es wird vermutet, daß die polymerisierte gebundene und verfestigte Substanz gemäß der Erfindung ein Furandehydrationsprodukt des Kohlenhydrats ist, das im wesentlichen aus Hydroxymethylfurfural besteht.

Es wurde gefunden, daß die physikalischen und mechanischen

Eigenschaften der Zuckerrohrbagassenplatten , die erfindungsgemäß erzeugt wurden, mindestens mit den Eigenschaften herkömmlicher Bagassenplatten vergleichbar oder gar besser sind, die bisher unter Verwendung eines teueren

5 synthetischen Harzbindemittels erzeugt wurden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen näher erläutert.

10 Beispiel 1

Getrocknete Zuckerrohrbagasse , die 3,8% Feuchtigkeitsgehalt aufwies, wurde in einer herkömmlichen Zuckermahlfabrik erhalten. Sie enthielt 7,2 Gew.-% wasserlösliche Materialien, von denen 4,7 Gew.-% auf reduzierende Zucker

!5 (als Glukose),bestimmt durch das schwedische Zelluloseindustrieverfahren CCA-11, entfielen. Weitere Experimente zeigten, daß die Bargasse etwa 70 Gew.-% tatsächliche Faser und 30 Gew.-% Holzmark enthielt.

Die Bagasse wurde in einer Hammermühle behandelt, um zwei Teilchenfraktionen zu erhalten. Partikel, die durch ein Sieb einer Lichtmaschenweite von 1,00 mm (16 mesh Tyler-Sieb) traten, wurden als Oberflächenschicht und Teilchen, die nicht durch ein Sieb der erwähnten Maschenweite traten, wurden als Kernmaterial eines 3-schichtigen Materials verwendet. Das Oberflächen/Kern-Verhältnis betrug im Hinblick auf das trockene Ofengewicht 1:1. Aus dieser Masse wurde eine Platte von 500 χ 500 χ 11,1 mm durch Heißverpressen während 12 min bis zu einem spezifi-

QQ sehen Gewicht von 0,72 bei einer Temperatur von 235°C und einem Druck von 2,8 MPa hergestellt. Während des Heißverpressens wurde festgestellt, daß eine gewisse Menge eines Materials, bei dem es sich nicht um Feuchtigkeit handelte, in Form von Dampf bzw. auch verschiedenem Rauch verdampft. Der Gewichtsverlust der Masse betrug 8,4%, was weit mehr als der Feuchtigkeitsgehalt der ursprünglichen Masse von 3,8% war. Dieser besondere Gewichtsverlust zeigte die heftige chemische Reaktion unter angehobenen

1 Temperaturen. Die endgültige Analyse bestätigte, daß

lediglich 0,7% des reduzierenden Zuckers in der fertigen Platte verblieben waren.Das war weit weniger als in einer handelsüblichen Bagasseplatte.

Die Biegefestigkeitstests zeigten ein Bruchmodul BM

(trocken) von 16,3 Mpa und ein Elastizitätsmodul EM (trocken) von 3,8 Gpa. Das Bruchmodul (naß) betrug 8,6 Mpa. Die Naßbiegefestigkeit wurde dadurch bestimmt , ■j^O indem die Proben zwei Stunden lang in das Wasser getaucht wurden, wonach sie dann naß und kalt getestet wurden. Der Kochtest ist im Hinblick auf die kanadische Standardnorm 3-0188-2M78 für eine gegengesetzte Scheibenplatte (poplar waferboard) von äußerster Qualität erforderlich. Y5 Die kanadischen Minimalnormen für das Bruchmodul unter trocknen und naßen Bedingungen betragen 14 bzw. 7 Mpa. Im Ergebnis erfüllt die Ba gasseplatte sämtliche kanadischen Normen für Holzverbundplatten für. den speziellen äußersten Anwendungsfall.

Beispiel 2

Zurckerrohrrinden wurden aus Zuckerrohr mittels einer Abscheidemaschine hergestellt, die den inneren Zucker, der weiches Mark enthält, von der äußeren harten Schicht 2g oder von der Rinde der Zuckerrohrhalme abtrennt. Die Rindenbagasse enthielt 28,6% wasserlöslicher Materialien und 17,3% reduzierender Zucker, da Zucker daraus nicht extrahiert wurde-

„_n Die Rindenbagasse ; wurde zu Str-ängen bzw. Faserbündeln von 1,5 bis 3,2 mm Länge wie Breite ze rschnitten und enthielt etwa 5% Feuchtigkeit. Die Faserbündel zeigten eine Länge von 15 bis 300 mm und waren in einer Richtung orientiert, um zu einem Verbundbauholz (composite lumoer) ■ einer Dimension von 30 χ 50 χ 2.650 mm und eines spezifischen Gewichts von 0,65 verformt zu werden. Die Verformungstemperatur betrug 225⁰C bei einem Druck von 3,4 Mpa während 30 min. Die Biegefestigkeitstests zeigten

-1

ein Bruchmodul (trocken) von 31,6 Mpa und ein Bruchmodul (naß) von 18,6 Mpa.

Beispiel 3

Frische Zuckerrohrrinden, die mittels einer Zuckerrohrabscheidemaschine erzeugt wurden, wurden behandelt, um Zucker durch Sieden iji Wasser während unterschiedlicher Zeitdauern zu entfernen. Drei Chargen von Rinde wurden einem 5,10 bzw. 30 min langem Kochen unterzogen. Eine vierte Charge wurde nicht gekocht, jedoch bei dem Experiment als Vergleichsversuch herangezogen. Nach dem Kochen wurden die Rinden auf 8% Feuchtigkeitsgehalt getrocknet und dann zu einer Fraktion einer Teilchengröße von weniger oder mehr als 0,841 mm vermählen (-- 20 mesh Tyler-Sieb). Die chemische Analyse zeigte, daß die erhaltenen restlichen Zucker umgekehrt proportional zu dem Anstieg der Siegedauer lagen. Es wurde eine enge lineare Beziehung zwischen den wasserlöslichen Materialien und den reduzierenden Zuckern offenbar. Die folgende Tabelle 1 stellt eine Auflistung der Ergebnisse der Kochbehandlung dar.

Tabelle 1. Zuckergehalt von 4 Chargen von Rinde, die

in Wasser gekocht wurden 25

Chargen	Behandlung	Gelöste	Reduzierende
Nr.	(Kochen)	Extrakte	Zucker
		(%)*	(%)*
#1	kein	24.4	15.2
η	5 min	16.0	11 .2
#3	1 0 min	12.3	10.2
#4	30 min	5.4	3.7

Anmerkung: * Gehalt bezogen auf das trockene Ofengewicht der Rindenfaser.

Jede Charge des bereitgestellten Rindenmaterials wurde verwendet, um sechs Platten von 500 χ 500 x11,1 mm und eines spezifischen Gewichtes von etwa 0,70 herzustellen, wobei drei verschiedene Verpressungstemperaturen (130,

5 210 und 240⁰C), zwei verschiedene Preßzeiten (10 und

20 min) und ein Verschlußdruck von 3,4 Mpa gewählt wurden. Der Feuchtigkeitsgehalt der oberen Schichtausstattung (weniger als 0,841 mm/- 20 mesh) betrug etwa 9,0% und · die Kernausstattung (mehr als 0,841 mm/+ 20 mesh) betrug 3,0%. Das Oberflächen/Kern-Verhältnis des trockenen Ofengewichts des Materials betrug 1:1. Die Versuchsergebnisse bei 48 Platten finden sich in der nachfolgenden Tabelle aufgelistet.

Aus diesen Testergebnissen, die in der Tabelle 2 gezeigt werden, wird es offensichtlich, daß die Platteneigenschaften verbessert werden, wenn der Zuckergehalt der Rinde ansteigt. Höhere Preßtemperatur und längere Preßdauer_· können ebenfalls die Plattenqualität verbessern. Die Rindenausstattungsplatte hatte eine feste, glatte Ober-. fläche und eine dunkelbraune Farbe, was hauptsächlich auf die extrem feinen Teilchen und den hohen Zucker- und Feuchtigkeitsgehalt in der oberen Schicht des Materials zurückgeht. Die Maßstabilität der Rindenbagassenplatten, insbesondere von denjenigen, die mit hohem Zuckergehalt und bei kräftigem Verpressen hergestellt wurden, war hervorragend, wenn mit Produkten herkömmlicher Verfahren verglichen wurde. Dies geht auf den bindenden und verfestigenden Effekt der polymerisierten Zucker zurück.

	Tabelle :	10	besondere	von Zuckerrohrrindenplatten.(1	BM (NPa)	23.0	5.2	*) IB ' .	1 ,1mrn). ). . . .	. zurückfedernd
Rindencharge	2 ο (Eigenschaften	20		EM -		22.3	7.7.	(kPa)	Quellung .	: . . . (.8)
Nr. 1	Druclcbedingungen	10	0o72	(GPa)	23.2	10.4	686	::..(%) ■:;	10.8
Vergleich	Temp(°C)	20	0,74	5.01	23.3	11.5	¹ 749	23	9.2
• (15,2% reduzie	180	10	0,72	5.12	20.7	11.0	i 658	18	7.1
render Zucker)		20	0.75	5.06	23.5	14.5	714	13	3.8
	210	10	0.74	5.20	17.3	3.0	679	9	1.6
		20	0.75	4.85	19.1	5.4	735	11	0.7
Nr. 2	240	10	0.73	5.24	19.0	8.3	644	7	13.3
5 min lcochpn		20	0.75	4.91	18.6	9.1	623	27	11.0
^ χ ι 'rl χ d^^^s^^x Lk^x χ* (11,2% reduzie	180	10	0.73	5.00	19.5	10.8	630	21	8.5
render Zucker)		20	0o76	4.85	19.2	11.4	679	19	3.1
	210	10	0o75	4.81	18.1	1.9	630	16	3.8
		20	0.75	5.01	18.4	3.8	602	16	2.7
Nr. 3	240	10	0.70	5.05	17.6	6.2	574	15	16.4
10 min kochen		20	0,72	4.75	18.8	7.4	616	29	13.7
(10,2% reduzie	180	10 ·	0„72	4.72	18.7	8.5	630	25	14,5 '
render Zucker)		20	0o73	4.59	18.3	9.2	637	24	11.6
	210	10	0.73	4.76	15.0	0.7	602	19	11.8
		20	0.75	4.66	16.6	2.1	623	18	9.2
Nr. 4	240	10	0.70	4.91	16.4	4.5	266	16	23.5
30 min kokhen		20	0'. 7 2	3.03	16.8	5.1	297	44	19.7
(3,7% reduzie	180	10	0.73	3.23	15.7	6.4	288	38	18.4
render -Zucker)		20	0.73	3.00	16.0	7.3	302	36	16.2
	210	0.74	2.88		416	25	17.1
		0.75	3.33	430	29	15.3
240	3.05	22

*) Innenbindefestigkeit

GO CO CO CO CD CO hO

1 Beispiel 4

Dieses Beispiel erläutert Zuckerrohrbagasse in Kombination mit anderen Lignozellulosematerialien bei der Herstellung vermischter Verbunderzeugnisse. 5

Zuckerrohrbagasse , die etwa 19% reduzierende Zucker enthielt/ wurde mittels einer Hammermühle behandelt, wobei ein Material anfiel, daß durch ein Sieb einer Lichtmaschenweite von 0,841 mm durchtrat (20 mesh Tyler-Sieb). Diese Rindenbagassesplitter · wurden mit polaren Holzsplittern ähnlicher Größe in einem Verhältnis von 70 s 30 Gew.-% vermischt. Aus dieser Mischung wurde ein Material geformt, das bei 235⁰C bei einem Druck von 2,8 Mpa während 10 min heißverpreßt wurde, wodurch eine Platte von 5 χ 500 χ 11,1 mm mit einem spezifischen Gewicht von 0,72 erzeugt wurde. Die statischen Biegeversuche zeigten ein Bruchmodul (trocken) von 18,2 Mpa und ein Bruchmodul (naß) von 8,1 Mpa. Die Innenbiegeversuche zeigten eine senkrecht ermittelte Zugfestigkeit von 390 kPa. Alle Versuchswerte übertrafen die Minimalerfordernisse der kanadischen Norm 3-0188-2M78.

Beispiel 5

Dieses Beispiel zeigt, daß ähnliche Ergebnisse mit anderen zuckerhaltigen Lignozellulosematerialien erzielt werden können.

Süße Sorgumhalme, die etwa 15% reduzierende Zucker enthielten, wurden auf 3% Feuchtigkeit getrocknet und in einer Hammermühle behandelt. Die Teilchen traten durch ein Sieb einer lichtenMapchenweite von 0,841 mm (20 mesh Tyler-Sieb) hindurch. Mit dieser Zusammensetzung wurde eine Platte (5 χ 500 χ 11,1 mm und einem spezifischen Gewicht von 0,75) unter ähnlichen Druckbedingungen, die im Beispiel 4 angegeben sind, hergestellt. Die Versuchs-

35 ergebnisse zeigten ein Bruchmodul (trocken) von 18,5 Mpa, ein Bruchmodul (naß) von 9,2 Mpa und eine Innenbindungsfestigkeit von 480 kPa.

25

30

Getreidehalme (insbesondere Maishalme), die etwa 12% lösliche Materialien oder 7% reduzierende Zucker enthielten, wurden auf 3% Feuchtigkeitsgehalt getrocknet und in einer Hammermühle behandelt. Die Teilchen traten durch ein Sieb einer lichten Maschenweite von 0,841 mm (20 mesh tyler-Sieb) hindurch. Eine Platte (500 χ 500 χ 11,1 mm und eines spezifischen Gewichtes von 0,82) wurde mit dieser Zusammensetzung unter ähnlichen Druckbedingungen, wie sie .im Beispiel 4 genannt werden, hergestellt. Das Versuchsergebnis zeigte ein Bruchmodul (trocken) von 14,3 Mpa, Bruchmodul (naß) von 7,4 Mpa und eine Innenbindefestigkeit von 320 Kpa« *

15 35

Claims

15 Patentansprüche

1J Verfahren zur Herstellung von Verbunderzeugnissen

²^ aus zerkleinerten zuckerhaltigen Lignozellulosematerialien ohne Zugabe von Klebbindemitteln, gekennze ichnet durch Auftrennen der Rohmaterialien in Teilchen, Fasern, Faserbündel und Flocken,

²° Trocknen der zerkleinerten Rohmaterialien,

Verformen der vorher getrockneten Rohmaterialien zu einer gewünschten Masse,

Verpressen und Erhitzen der geformten Masse bei 180⁰C oder mehr und einem Druck und einer Zeit, die ausreichen, die Masse zu einem Formkörper zu verfestigen, während eine Klebverbindung und ein Hitzeabbinden in situ erfolgen,

Überführen und Polymerisieren der zucker- und wasserlöslichen Materialien in eine unlösliche und nichtschmelzbare vernetzte Substanz als Binde- und Verfestigungsmittel, das gegenüber der Einwirkung von siedendem Wasser und sauerer Hydrolyse beständig ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zuckerhaltigen Lignozellulosematerialien Zuckerrohrbagasse , Sorgumhalme, Getreidehalme, Sonnenblumenhalme, Flachshalme und andere nicht-holzige Pflanzen, die zucker- und wasserlösliche Materialien enthalten, darstellen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zucker freie Zucker, Kohlenhydrate oder Saccharide sind, die wasserlöslich und leicht extrahierbar und ohne weiteres unter Hintzeeinwirkung in eine unlösliche und nicht-schmelzbare Substanz, die zum Binden und Verfestigen imstande ist, überführt werden und hitzegehärtet werden können.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zucker- und wasserlöslichen Materialien, die in den Lignozellulosematerialien auftreten, chemisch unter erhöhter Temperatur von 180⁰C

20 oder mehr in eine unlösliche und nicht-schmelzbare

vernetzte polymere Substanz überführt und dann hitzeverfestigt werden, wobei sowohl Binde- als auch Verfestigungsmittel in dem Formkörper geschaffen werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformungs- und Verpreßtemperatur 220⁰C oder mehr beträgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zucker- und wasserlöslichen Materialien, die in den fertiggestellten Verbunderzeugnissen verbleiben, zu größten Teil durch die chemische Überführung und durch den Gewichtsverlust während der Verformungsmaßnahme bei erhöhter Temperatur von 180⁰C oder mehr reduziert werden.

7„ Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6„ dadurch gekennzeichnet, daß die zuckerhaltigen Lignozellulosematerialien zerkleinert und mit anderen Lignozellulose- oder Nicht-Lignozellulosematerialien kombiniert

5 werden, um Verbunderzeugnisse zu liefern.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zucker, die wasserlöslichen Materialien und das Holzmark vor der Herstellung teilweise oder nicht entfernt werden.

9ο Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zuckerhaltigen Lignozellulosematerialien zu extrem feinen Teilchen oder Fasern zur Herstellung der Verbunderzeugnisse mit starker Bindefestigkeit, hervorragender Maßbeständigkeit und einer festen, gleichmäßigen, glatten und feinen Textur zerkleinert werden.

10· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbunderzeugnisse Gebäudeplanken, Möbelplatten, wieder eingesetztes Nutz- bzw. Bauholz, zusammengesetzte Feuerklötze und Formkörper eine wasserbeständige Bindung auf v/eisen, die gegenüber der Einwirkung siedenden Wassers und sauerer Hydrolyse beständig ist.