DE3346908C2

DE3346908C2 -

Info

Publication number: DE3346908C2
Application number: DE19833346908
Authority: DE
Inventors: Karl Dr. 6457 Meintal De Schnee; Heinrich 4134 Rheinberg De Leenders
Original assignee: Hornitex Werke Gebr Kuennemeyer & Co Kg 4934 Horn-Bad Meinberg De GmbH
Current assignee: Hornitex Werke Gebr Kuennemeyer & Co Kg 4934 Horn-Bad Meinberg De GmbH
Priority date: 1983-12-24
Filing date: 1983-12-24
Publication date: 1988-12-22
Also published as: DK596984A; FI74647C; FI844992L; GB8432231D0; ATA392284A; DK159248C; SE8406582L; BE901268A; DK596984D0; SE461773B; DD234253A5; CH665995A5; AU567785B2; GB2152063B; SE8406582D0; DK159248B; DE3346908A1; AT386378B; GB2152063A; FI74647B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung brandgeschützter Spanplatten oder Holzspanformteile, durch Vermischen der Holzspäne mit Brandschutzstoffen, Leimharz und Füllstoffen, Verstreuen der so behandelten Holzspäne und deren Verpressen.

Der Einsatz nicht oder nur wenig brandgeschützter Holzspanplatten und Holzspanformteile im Bausektor ist stark eingeschränkt. Man hat daher versucht, das Brandverhalten der Holzspanplatten und der Holzspanformteile weiter zu verbessern. Soweit man durch weitgehenden Ersatz der Holzspananteile eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen Flammeinwirkung erreicht hat, muß man diesen Vorteil mit einem weitgehenden Verlust der technologischen Eigenschaften der Platten und Formteile erkaufen. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, anstelle der organischen Bindemittel, insbesondere der Leimharze, mit anorganischen Bindemitteln wie beispielsweise Zement oder Wasserglas zu arbeiten. Soweit man den Holzspananteil weitgehend durch anorganische Füllstoffe ersetzt hat, hat dies zu deutlichen Festigkeitsverlusten insbesondere in den Deckschichten geführt. Bei einem Einsatz von Magnesitgemischen als Bindemittel (DE-PS 25 50 857) wurde festgestellt, daß die Platten nach dem Verpressen und nach mehrtägiger Lagerung eine deutliche Hygroskopizität aufwiesen. Auch die Weiterverarbeitung und Veredelung derartiger brandgeschützter Platten ist problematisch. Dekorative Direktbeschichtungen derartiger Spanplatten mit zum Beispiel melaminharzimprägnierten Papieren sind nicht möglich. Für die Weiterverarbeitung werden auch spezielle Werkzeuge erforderlich und es müssen besondere Absaugvorrichtungen installiert werden, da bei derartigen Materialien mit anorganischen Bindemitteln wie zum Beispiel Zement spezifisch relativ schwerer Staub anfällt.

Bei einem Verfahren der gattungsgemäßen Art (DE-OS 30 44 861) wird in einem einstufigen Verfahren zwar Säure, und zwar Schwefelsäure oder Phosphorsäure, zugesetzt, dies jedoch nicht, um das Leimharz sauer einzustellen, sondern um aus dem Bormineral Colemanit, einem Kalziumborat, freie Borsäure herzustellen, die dann als Brandschutzmittel wirkt. Wird mit Schwefelsäure gearbeitet, entsteht Borsäure und Gips. Wird mit Phosphorsäure gearbeitet, entsteht Borsäure und Kalziumphosphat. Zwar läßt sich auf diese Weise die im Prinzip relativ teure Borsäure kalkulatorisch günstig in das Material einbringen, doch ist auf diese Weise die Einbringungsmöglichkeit insgesamt an Brandschutzstoffen weiterhin unzureichend. Darüber hinaus werden dort zweckmäßig zuvor die Späne mit alkalischen Zusätzen vorbehandelt und damit vorab neutralisiert, was dann aber ihre Imprägnierbarkeit herabsetzt. Dabei ist es andererseits für sich genommen bei gattungsmäßig abweichenden Verfahren zur Herstellung von Kunstholzmassen (DE-PS 9 66 041) bekannt, Holzabfälle durch eine Vorhydrolisierung mit einer organischen Säure aufzuschließen, damit die Leimsubstanz tiefer in die Zellen eindringen kann.

Bei allen vorbekannten Verfahren besteht das Problem, daß die hier bevorzugt zum Einsatz kommenden Leimharze, sobald sie mit den gängigen Brandschutzstoffen, insbesondere Borsäure, in Berührung kommen, zum vorzeitigen Aushärten neigen.

Der vorliegenden Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art aufzuzeigen, mit dem sich ein sehr guter Brandschutz in Verbindung mit dem weitgehenden Erhalt der technologischen Eigenschaften der Holzspanwerkstoffe erreichen läßt, so daß sich diese Holzspanplatten und Holzspanformteile wie nicht brandgeschützte Platten und Formteile problemlos weiterbearbeiten und weiterveredeln lassen.

Die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeigt mehrere überraschende Effekte. Versetzt man die hier in Frage kommenden Leimharze, zum Beispiel Melaminharze, mit nur wenig Säure, wirkt die Säure zunächst als Härter. Das Harz/Säure- Gemisch ist wenig stabil und härtet auch bei Raumtemperatur so schnell aus, daß eine anschließende Verleimung mit den Spänen kaum noch stattfindet. Stellt man nun aber erfindungsgemäß das Leimharz durch das Zumischen der Brandschutzstoffe stark sauer ein, erhält man eine stabile, kationaktive Leimharzlösung, die so langfristig viskositätsstabil bleibt, daß die Verleimung der Späne problemlos durchgeführt werden kann. Darüber hinaus hat diese Leimharzlösung ein besonders hohes Imprägniervermögen für die Späne. Es läßt sich somit in diesem ersten Schritt problemlos ein beträchtlicher Teil der Brandschutzstoffe in das Material einbringen. Ein weiterer Teil an Brandschutzstoffen und die Brandausbildung verhindernden Stoffen wird dann erfindungsgemäß durch Zumischen dieser Füllstoffe auf die mit der Leimharzlösung schon vorbeleimten Holzspäne eingebracht, was für sich genommen problemlos und insbesondere homogen durchzuführen ist, weil die Vorbeleimung der Holzspäne dazu führt, daß diese üblicherweise pulverförmig zugeführten Füllstoffe sich insbesondere beim späteren Verstreuen nicht wieder entmischen. Darüber hinaus wird gleichzeitig durch die Neutralisation mittels dieser ebenfalls die Brandausbildung verhindernden Füllstoffe die Aushärtungszeit wieder auf das im Verfahrensablauf insgesamt erforderliche Maß zurückgeführt. Es ergibt sich auf diese Weise ein in hohem Maße brandgeschütztes Endprodukt unter weitgehender Beibehaltung der technologischen Eigenschaften eines Holzspanproduktes, und zwar in Verbindung mit den Festigkeitswerten und den Verarbeitungsmöglichkeiten, die sich insbesondere auch aus dem Einsatz üblicher Leimharze für die Spanplattenherstellung ergeben. Irgendeine Vorbehandlung der Späne im übrigen entfällt. Das Verfahren kann mit nur geringen Veränderungen auf üblichen Spanplattenanlagen durchgeführt werden. Dabei hat es sich weiter gezeigt, daß trotz des einen sehr guten Brandschutz ergebenden Füllstoffanteiles, der notwendigerweise zu einer gewissen Verringerung des Holzspananteiles im Endprodukt führt, sich bei dieser Verfahrensweise praktisch nur der gleiche Bindemittelbedarf wie bei einer ungeschützten Platte einstellt, was auf einen gewissen Extendereffekt der Salze und Zuschlagstoffe schließen läßt. Trotz des Füllstoffanteiles haben die Endprodukte auch eine überraschend hohe Festigkeit und dabei andererseits eine sehr geringe Rauchgasdichte beim Verbrennen. Es hat sich ferner gezeigt, daß einige der bekannten technologischen Eigenschaften nicht brandgeschützter Holzspanplatten sogar noch erheblich verbessert werden, insbesondere bezüglich Wasseraufnahme, Dickenquellung und Rauchentwicklung. So haben Versuche gezeigt, daß bei nach diesem Verfahren hergestellten Platten die 2- Stunden-Quellungen bei ca. 2% und die 24-Stunden- Quellungen bei 3 bis 4% lagen. Die Rauchgasdichten lagen bei etwa 10%. Durchgeführte Brandversuche ergaben, daß noch beträchtliche Restfestigkeitswerte vorhanden waren. Nach einem Brandversuch von 20 Minuten bei 700°C ging die Biegefestigkeit der Prüflinge nur auf etwa 1/3 der Biegefestigkeit der Rohplatte zurück.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Platten mit ihren hohen Festigkeitswerten insbesondere im Deckschichtbereich können wie nicht brandgeschützte Spanplatten problemlos veredelt, zum Beispiel furniert, oder mit harzimprägnierten Papieren beschichtet werden. Die Verarbeitung der beschichteten oder furnierten Platten kann mit den für die Spanplattenbearbeitung bekannten Werkzeugen erfolgen.

Spezielle Absauganlagen an den Verarbeitungsstätten sind nicht erforderlich.

Die nach dem Verfahren hergestellten Platten können mit den für Spanplatten üblichen Preßfaktoren und den üblichen Preßtemperaturen hergestellt werden. Es lassen sich nach dem Verfahren problemlos sowohl Einschicht- als auch Mehrschichtplatten sowie entsprechende Formteile herstellen.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet, die im wesentlichen die Verwendung bestimmter, ausgewählter, dem Leimharz zuzugebender Brandschutzmittel sowie die Verwendung bestimmter, ausgewählter, die Brandausbildung verhindernder Füllstoffe sowie die zweckmäßigen Mengenanteile der verschiedenen Komponenten betreffen.

Als Leimharz, d. h. als Bindemittel, können Melamin-Formaldehydkondensationsprodukte, Harnstoff-Formaldehydkonsationsprodukte oder Melamin-Harnstoff- Phenol-Formaldehydkondensationsprodukte oder Mischungen eingesetzt werden. Weiter sind Zusätze von bis zu 25% Isocyanate wie z. B. Diphenylmethan-4,4′-diisocyanat möglich. Dabei werden zweckmäßig den Aminharzen Härter zugefügt, beispielsweise ein Zusatz von 2-10% Ammoniumchlorid, Ammoniumsulfat oder Diammoniumperoxidisulfat in Form einer 10-30%igen wäßrigen Lösung. Als Brandschutzstoffe, die zu einer stark sauren Einstellung des Leimharz-Brandschutzstoffgemisches führen, werden zweckmäßig Phosphorsäure, Borsäure und Aluminiumsulfat zugegeben. Für diese sehr stark saure Einstellung des Gemisches kommt dabei der Phosphorsäure besondere Bedeutung zu.

Das Gewichtsverhältnis von Leimharz zu insbesondere Phosphorsäure kann in relativ weiten Grenzen variiert werden und liegt im Bereich von 4 : 1 bis 1 : 4, vorzugsweise bei 1 : 2 bis 2 : 1.

Die Konzentration der Leimharzsätze und der Brandschutzstoffe wird vorzugsweise so eingestellt, daß bei einer Ausgangsfeuchte der Späne von ca. 4% eine Feuchte der beleimten und mit Brandausbildung verhindernden Füllstoffen beaufschlagten Spänemischung von etwa 10-25% erreicht wird. Dadurch kann die Konzentration der Beleimungsansätze im Feststoffgehalt von 55-80% variieren.

Als organische Füllstoffe, die die Brandausbildung verhindern, haben sich insbesondere Aluminiumoxidhydrat, Aluminiumsulfat, Dolomit, Kaolin, Kieselgur und Schwerspat sowie Mischungen dieser Stoffe, in Gewichtsanteilen von jeweils ca. 10-ca. 50% als zweckmäßig erwiesen.

Eine etwa nach diesen Angaben hergestellte stark brandgeschützte Spanplatte besteht in etwa zu je einem Drittel aus Holzspänen, aus dem Bindemittel-Brandschutzstoffgemisch sowie den anorganischen, die Brandausbildung verhindernden Füllstoffen. Verschiedene Ausführungsbeispiele der Rohstoffmischungen für das erfindungsgemäße Verfahren werden nachstehend im einzelnen angegeben.

Beispiel 1:

1200 gHolzspäne mit einer Dicke von 0,2 bis 0,6 mm und einer Länge von 1-15 mm werden bei einer Restfeuchte von 4-5% mit 390 gMelaminharz (60%ig), Molverhältnis Melamin : Formaldehyd 1 : 2,0 8 gAmmoniumchlorid (25%ige wäßrige Lösung) 410 gPhosphorsäure (60%ig)
gemischt.
Anschließend wird auf die vorbeleimten Späne eine Mischung aus 500 gAluminiumsulfat 130 gBorsäure 340 gKieselgur und 360 gSchwerspat
zugegeben und weiter gemischt.

Die Spänemischung wird anschließend zu einem Spanvlies gestreut und in einer Etagenpresse gepreßt.

Die erhaltene Platte wird geschliffen und anschließend mit melaminharzimprägnierten Dekorpapieren beschichtet.

Beispiel 2:

1200 gHolzspäne, Dicke 0,2-0,6 mm, Länge von 1-35 mm Feuchte: 4-5% 600 gMelaminharz (60%ig), Molverhältnis Melamin : Formaldehyd 1 : 1,6 60 gDiammoniumperoxidisulfat (10%ig) 400 gPhosphorsäure (60%ig) und 130 gBorsäure
gemischt.
Danach erfolgt die Zugabe von 500 gAluminiumsulfat 340 gKieselgur 360 gSchwerspat

Die Spänemischung wird zu einem Spanvlies gestreut und in einer Etagenpresse gepreßt. Die Holzspanplatte wird nach dem Schleifen mit einer 60%igen Melaminharzlösung beleimt, mit einem Holzfurnier belegt und in einer Etagenpresse gepreßt. Die so furnierte Spanplatte wird heiß entformt, das Furnier leicht angeschliffen und anschließend mit einem Brandschutzlack behandelt.

Beispiel 3:

1200 gHolzspäne, Dicke: 0,2-0,6 mm, Länge: 1-15 mm, Feuchte: 4-5% werden mit 800 gMelaminharnstoffharz (60%ig), Molverhältnis Melamin : Harnstoff 1 : 1 Molverhältnis Melamin/Harnstoff : Formaldehyd 1 : 1,4 400 gPhosphorsäure (60%ig) 80 gBorsäure
gemischt.
Anschließend werden auf die vorbeleimten Späne 500 gKieselgur 700 gSchwerspat
gegeben und weiter gemischt, bis eine gleichmäßige Verteilung entstanden ist.

Die Späne werden - wie unter Beispiel 1 beschrieben - weiter verarbeitet.

Beispiel 4:

1200 gHolzspäne, Dicke: 0,2-0,6 mm, Länge: 1-15 mm, Feuchte: 4-5% werden mit 400 gMelaminharz, Molverhältnis Melamin : Formaldehyd 1 : 1,4, dem als Härter 50 gAmmoniumsulfat, 30%ig, zugegeben wurde und 800 gPhosphorsäure (60%ig), sowie 250 gBorsäure gemischt und anschließend mit 250 gAluminiumoxidhydrat 300 gKieselgur und 700 gSchwerspat
versetzt und weiter gemischt.

Die so behandelten Späne werden - wie unter Beispiel 1 beschrieben - weiter verarbeitet.

Beispiel 5:

1200 gHolzspäne, Dicke: 0,4-0,8 mm. Länge: 5-25 mm, Feuchte: 4-5%, werden mit einer Mischung aus 600 gMelaminharz (60%ig), Molverhältnis Melamin : Formaldehyd 1 : 1,6 150 gPhosphorsäure (60%ig) und 200 gBorsäure
behandelt.
Anschließend wird auf die vorbeleimten Späne eine Mischung aus 400 gSchwerspat 400 gKaolin 400 gKieselgur
gegeben und weiter gemischt.

Die Späne werden für die Mittellage eingesetzt.

Beispiel 6:

1200 gHolzspäne, Dicke: 0,2-0,6 mm, Länge: 2-8 mm, Feuchte: ca. 5% werden mit einer Mischung aus 600 gMelaminharz (60%ig), Molverhältnis Melamin : Formaldehyd 1 : 1,6, 100 gBorsäure 400 gPhosphorsäure (60%ig) und 200 gAluminiumsulfat
beleimt und anschließend mit 500 gKaolin und 500 gKieselgur
weiter gemischt.

Die Späne werden für die Deckschicht eingesetzt.

Beispiel 7:

1200 gHolzspäne, Dicke: 0,2-0,6 mm, Länge: 2-8 mm, Feuchte: ca. 5% werden mit einer Mischung aus 400 gMelaminharz (60%ig), Molverhältnis Melamin : Formaldehyd 1 : 1,8 400 gPhosphorsäure (60%ig) 200 gAluminiumsulfat
beleimt und anschließend mit 500 gSchwerspat 500 gKaolin 400 gBorsäure
weiter gemischt.

Die Weiterverarbeitung der behandelten Holzspäne erfolgt wie in Beispiel 1 beschrieben.

Beispiel 8:

1200 gHolzspäne, Dicke: 0,2-0,6 mm, Länge: 2-15 mm, Feuchte: 4-5% werden mit 400 gMelaminharz (60%ig), Molverhältnis Melamin : Formaldehyd 1 : 1,8, 100 gPhosphorsäure (60%ig) und 150 gBorsäure gemischt und anschließend mit 400 gSchwerspat und 400 gAluminiumoxidhydrat
weiter gemischt.

Die Verarbeitung erfolgt wie in Beispiel 1 beschrieben.

Beispiel 9:

1200 gHolzspäne, Dicke: 0,2-0,6 mm, Länge: 1-15 mm, Feuchte: 4-5% werden mit einer Mischung aus 200 gMelaminharz (60%ig), Molverhältnis Melamin : Formaldehyd 1 : 2,0 200 gPhosphorsäure 200 gAluminiumsulfat
behandelt.
Anschließend wird die vorbeleimte Spänemischung mit 120 gBorsäure 120 gKieselgur 40 gKaolin 45 gDolomit
weiter gemischt.

Die Späne werden - wie in Beispiel 1 beschrieben - weiter verarbeitet.

Beispiel 10:

1200 gHolzspäne, Dicke: 0,2-0,6 mm, Feuchte: 4-5%, Länge: 1-15 mm werden mit 400 gMelaminharz (60%ig), Molverhältnis Melamin : Formaldehyd 1 : 1,6 200 gBorsäure 400 gPhosphorsäure
gemischt und anschließend eine Mischung aus 400 gSchwerspat 400 gAluminiumsulfat 400 gDolomit
zugesetzt und weiter gemischt.

Die so behandelten Späne werden - wie in Beispiel 1 beschrieben - weiter bearbeitet.

Beispiel 11:

1200 gHolzspäne, Dicke 0,2-0,6 mm, Länge: 1-15 mm, Feuchte: ca. 4% werden mit einer Mischung aus 400 gMelaminharnstofformaldehydharz 60 gDiphenylmethan-4,4′-diisocyanat 460 gPhosphorsäure (60%ig) 40 gDiammoniumperoxidisulfat (10%ig) und 640 gAluminiumsulfat
beleimt und anschließend 450 gKieselgur 150 gKaolin 150 gDicyandiamid und 450 gBorsäure
zugegeben und zu Ende gemischt.

Die so behandelten Späne werden - wie unter Beispiel 1 beschrieben - weiterverarbeitet.

Beispiel 12:

1200 gHolzspäne, Dicke: 0,2 - 0,6 mm, Länge 1-15 mm, Feuchte 5% werden mit 200 gDiphenylmethan-4,4′-diisocyanat 400 gPhosphorsäure (60%ig) 400 gAluminiumsulfat 200 gWasser
gemischt und anschließend eine Mischung aus 400 gKieselgur 150 gDolomit 100 gKaolin 400 gBorsäure
zugegeben und weiter gemischt.

Die behandelten Späne werden - wie unter Beispiel 1 beschrieben - weiterverarbeitet.

Beispiel 13:

1200 gHolzspäne, Dicke: 0,2-0,6 mm, Länge: 1-15 mm, Feuchte 4% werden mit 450 gHelamin-Harnstoff-Phenolformaldehydharz (60%ig) 200 gWasser 370 gBorsäure und 15 gNatronlauge (50%)
gemischt und anschließend eine Mischung aus 300 gAluminiumsulfat 100 gKaolin 250 gKieselgur 120 gDolomit
versetzt und weiter gemischt.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung brandgeschützter Spanplatten oder Holzspanformteile, durch Vermischen der Holzspäne mit Brandschutzstoffen, Leimharz und Füllstoffen, Verstreuen der so behandelten Holzspäne und deren Verpressen, dadurch gekennzeichnet, daß das Leimharz durch das Zumischen der Brandschutzstoffe vor Zugabe zu den Holzspänen stark sauer eingestellt wird und daß die mit diesem Leimharz vorbeleimten Holzspäne vor dem Verstreuen mit ebenfalls die Brandausbildung verhindernden Füllstoffen vermischt werden, wodurch das Leimharz-Holzspangemisch zumindest weitgehend neutralisiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des Leimharzes und der Brandschutzstoffe so eingestellt wird, daß sich bei einer Ausgangsfeuchte der Holzspäne von ca. 4% eine Feuchte der vorbeleimten und mit den die Brandausbildung verhindernden Füllstoffen beaufschlagten Spänemischung von etwa 10-25% ergibt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Leimharz Phosphorsäure zugemischt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Leimharz im Gewichtsverhältnis von 4 : 1 bis 1 : 4 Phosphorsäure zugemischt wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Leimharz Borsäure zugemischt wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Leimharz Aluminiumsulfat zugemischt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstoffe organische Stoffe, zum Beispiel Aluminiumoxidhydrat, Aluminiumsulfat, Dolomit, Kaolin, Kieselgur, Schwerspat oder Mischungen dieser Stoffe sind.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstoffe vorzugsweise in Gewichtsanteilen zwischen 10 und 50% - auf das Plattengewicht bezogen - zugemischt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß den vorbeleimten Holzspänen zusammen mit den Füllstoffen auch noch Phosphorsäure und/oder Borsäure zugeführt wird.