DE3718297A1

DE3718297A1 - Verfahren zum herstellen einer spanplatte und nach diesem verfahren hergestellte spanplatte

Info

Publication number: DE3718297A1
Application number: DE19873718297
Authority: DE
Inventors: Gerd Thoene
Original assignee: KHW BAUCHEMIE GmbH
Current assignee: KHW UMWELTDIENST GMBH, 50997 KOELN, DE
Priority date: 1987-05-30
Filing date: 1987-05-30
Publication date: 1988-12-15

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Spanplatte nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und nach diesem Verfahren hergestellte Spanplatten.

Spanplatten sind plattenförmige Werkstoffe, zumeist Holzwerkstoffe aus Holzspänen und/oder anderen verholzten Fasermaterialien (z. B. Flachsschäben, Reisstroh), die unter Druck und Wärme zumeist unter Zusatz eines Bindemittels hergestellt sind. Als Bindemittel werden häufig Phenolharze verwendet. Derartige Harze sind jedoch gesundheitsschädlich, so daß man mehr und mehr dazu übergeht, den Phenolanteil möglichst gering zu halten. Dies beeinflußt aber wiederum die Festigkeit der Platten.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein neues Bindemittel für eine Spanplatte anzugeben, das sich als unmittelbarer Ersatz für die bisher verwendeten Phenolharze eignet, so daß die Spanplatten mit denselben Vorrichtungen hergestellt, also insbesondere gemischt, erwärmt und gepreßt werden können, sowie später weiterverarbeitet, also insbesondere zersägt, gebohrt und von Schrauben durchgriffen werden können, wie dies für phenolharzgebundene Spanplatten bekannt ist. Dabei soll das neue Bindemittel jedoch gesundheitsunschädlich sein und eine kostengünstige Herstellung von Spanplatten ermöglichen.

Diese Aufgabe wird verfahrensmäßig durch ein Verfahren zur Herstellung einer Spanplatte der eingangsgenannten Art gelöst, bei dem als Leimflotte (somit als Bindemittel) ein Gemisch aus Wasserglas, einem Alkandisäure-Dimäthylester oder -Äthylester bzw. einem Gemisch dieser Ester und einem vernetzbaren, feuchtigkeitshärtenden Isozyanat verwendet wird.

Die Alkandisäureester sind ein organischer Härter für das Wasserglas, bei Zusammenfügen von Wasserglas und dem Härter verseift der Ester aufgrund der vorhandenen Natronlauge, es entsteht eine Säure und ein Alkohol. Vorteilhaft ist hierbei, daß dieser Prozeß einerseits nicht spontan abläuft, so daß sich kontrollierbare Topfzeiten erreichen lassen, und andererseits, daß bei der Aushärtung Wasser abgespalten wird und durch CO₂ die Aushärtung begünstigt werden kann. Das abgespaltene Wasser wird für die Aushärtung und Vernetzung des Isozyanats aufgenommen, das bei seinem Aushärtevorgang wiederum das CO₂ abgibt. Insgesamt ergibt sich hierdurch eine günstige Wechselwirkung zwischen den beiden aushärtenden Bestandteilen Wasserglas und Isozyanat.

Überraschend ergibt sich bei dem Verfahren, daß das Wasserglas und das einkomponentige Isozyanatharz miteinander vermischbar sind. Der Zusatz von Isozyanatharz soll mindestens 0,5 Gewichtsprozent betragen, bei Zusatz von Isozyanatharz in diesem geringen Anteil wird eine Wasserabweisung erreicht, die zu einer Wasserfestigkeit der Spanplatte führt. Bei größeren Isozyanatharz-Anteilen, beispielsweise einem Gewichtsverhältnis zwischen Wasserglas und Isozyanatharz von 5 : 1, härtet das Bindemittelgemisch völlig durch und ist durch einen Anteil an Polyurethanbindung nachweisbar.

Das erfindungsgemäße Bindemittel hat eine Topfzeit von etwa einer Stunde. Die sofortige Abbindung läßt sich durch Zuführen von Prozeßwärme, beispielsweise Pressen bei 120 Grad C, erreichen. Durch die Wasserglaskomponente ist die Spanplatte zumindest schwer entflammbar, sie kann so weiterentwickelt werden, daß die noch vorhandene Entflammung eliminiert ist.

Die Vorteile der Spanplatten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt in der hohen Wasserfestigkeit, großen Querzugsfestigkeit und darin, daß die Spanplatte in den für Phenolharz-Bindemittel vorhandenen Vorrichtungen hergestellt und bearbeitet werden kann. Gegenüber derartigen phenolharzgebundenen Spanplatten ist die erfindungsgemäße Spanplatte nicht gesundheitsgefährdend, hierauf wurde bereits hingewiesen, sie ist zudem preislich gegenüber der bekannten Spanplatte günstig und verbessert wasserfest sowie brandgeschützt.

Als Wasserglas wird vorzugsweise ein Alkalisilikat und hier wiederum vorzugsweise Natronwasserglas eingesetzt. Als günstig hat es sich herausgestellt, wenn Wasserglas mit einer Grädigkeit von 30 bis 50, vorzugsweise 40 Grad, baume eingesetzt wird. Der Wasseranteil ermöglicht eine so ausreichend flüssige Leimflotte, daß diese auf die im Zwangsmischer befindlichen Späne gesprüht werden kann.

Das Gewichtsverhältnis zwischen Wasserglas und Isozyanatharz kann recht groß gewählt werden, der Anteil des Isozyanatharzes im Bindemittel soll aber gewichtsmäßig nicht unter 0,5% liegen, weil bei tieferen Werten das Haftvermögen der Leimflotte und die wasserabweisende Eigenschaft nicht mehr gewährleistet sind. Bei geringeren Isozyanatharz- Anteilen können die Späne durch das abgespaltene Wasser aufquellen. Isozyanatharze sind recht teuer, bleibt ihr Anteil innerhalb des Bindemittels gering, so wirken sich die hohen Kosten des Isozyanatharzes nur gering auf den Herstellungspreis der Spanplatte aus. Bei höheren Isozyanatharz-Gehalten erhöhen sich zwar die Herstellungskosten, die Festigkeit der hergestellten Spanplatten, die Klebrigkeit der Leimflotte und die Wasserfestigkeit der Spanplatte werden aber verbessert.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, der Leimflotte zusätzlich Kalk beizugeben. Dabei kann bis zu 50% des Isozyanatharzes durch einen in Pulverform vorliegenden Kalk ersetzt werden. Es ist bekannt, daß Wasserglas in Anwesenheit von reaktivem Kalk zu Calciumsilikat aushärtet. Dabei hat es sich überraschend herausgestellt, daß die erfindungsgemäße Leimflotte sehr hart aushärtet und zu festen Spanplatten führt, wenn Kalk in Form von beispielsweise Calcit, Kreide, Dolomitmehl oder dergleichen dem Gemisch aus Wasserglas und organischem Härter zugegeben wird. Bei Zugabe von Kalk kann man den Anteil an Leimflotte im Verhältnis zum Anteil der Späne reduzieren, hierdurch wiederum wird der Herstellungspreis der Spanplatte verringert.

In einer bevorzugten Weiterbildung besteht das Wasserglas aus drei Gewichtsteilen festem Wasserglas, insbesondere Alkalisilikatpulver und vier Gewichtsteilen Wasser.

Anstelle von Holzspänen können auch anorganische Bestandteile, beispielsweise Blähglimmer eingesetzt werden. Auf diese Weise erhält man praktisch unbrennbare Spanplatten.

Als Isozyanatharz wird vorzugsweise ein Di-Isozyanat eingesetzt. Grundsätzlich können aber auch andere Polyisozyanate Verwendung finden. Ein konkretes Beispiel für ein im Rahmen der Erfindung verwendbares Isozyanatharz ist Diphenylmethan-4,4′-Di-Isozyanat, auch MDI genannt.

Die verwendeten organischen Härter sind Mischungen von Methyl- und Äthylestern der zweibasigen Säuren Bernsteinsäure, Glutarsäure und Adipinsäure, die gemeinsam auch als Alkandisäuren bezeichnet werden. Die Zusammensetzung der organischen Härter läßt sich allgemein durch die beiden nachstehenden Formeln wiedergeben:

und

n = 2, 3, 4

Anstelle einer Mischung kann aber auch ein einzelner dieser Ester verwendet werden.

Im folgenden werden nicht einschränkend zu verstehende Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben:

Beispiel 1

Eine Leimflotte aus 25 Kilogramm einkomponentigem Polyisozyanatharz, 20 Kilogramm Kaliwasserglas 50 baume, 5 Kilogramm eines Gemisches aus Alkandisäure-Dimethylestern oder -Äthylestern und 1 Kilogramm Calcitmehl wird zu einem dünnflüssigen Brei vermischt und mittels einer Sprühvorrichtung auf 200 kg Holzspäne diverser Zusammensetzung aufgesprüht, die sich in einem Zwangsmischer befinden.

Die Holzspäne werden sodann in eine Form eingefüllt und bei 150 Grad C gepreßt. Die erhaltene Spanplatte ist schwer entflammbar nach DIN 4102, Teil B, Bl. Sie läßt sich wie eine normale phenolharzgebundene Spanplatte schneiden, schrauben und anderweitig verarbeiten.

Beispiel 2

Man erhält eine Spanplatte mit den Werten einer Platte V 100, also eine praktisch wasserfeste Spanplatte, wenn man wie folgt vorgeht:

200 Gramm Holzspäne verschiedener Zusammensetzung, Trockengewicht 1850 g werden in einem Zwangsmischer mit 780 g Leimflotte besprüht. Diese hat die folgende Zusammensetzung: 600 g Wasserglas 50 baume, 60 g Härter in Form eines Gemischs aus Alkandisäure-Dimethylestern und -Äthylestern, 60 g Polyisozyanatharz, einkomponentig, insbesondere Diphenylmethan-Di-Isozyanatharz und 60 g Wasser.

Die Leimflotte hat eine Topfzeit von etwa einer Stunde, dies ist für die Fabrikationsvorgänge in einer Fabrik ausreichend. Die genannte Mischung ergibt einen Bindemittelzusatz von 15% Festkörper auf Trockengewicht Holz. Die Bindemittelzugaben können zwischen 5 und 50% variieren, entsprechend ändert sich auch die Qualität der erhaltenen Spanplatten.

Die erhaltene Spanplatte ist untoxisch, sie zeigt sehr geringe Wasserquellung. Schrauben lassen sich gut in sie eindrehen und haben einen ausreichend hohen Auszugswert. Die Spanplatte ist schwer entflammbar. Sie läßt sich auf den gleichen Maschinen wie harnstoffgebundene Spanplatten bearbeiten. Sie wird bei 150 Grad C für vier Minuten gepreßt. Gegenüber harnstoffgebundenen Spanplatten, die normalerweise bei 210 Grad C für sechs Minuten gepreßt werden, ergibt sich eine Energie- und Zeitersparung.

Beispiel 3

Als Späne werden 30 kg Holzspäne diverser Zusammensetzung und 170 kg Vermiculite diverser Körnung (Blähglimmer) eingesetzt. Diesen Spänen wird eine Leimflotte (Bindemittel) gemischt aus 20 kg einkomponentigem Isozyanatharz, 20 kg Kaliwasserglas 50 baume, vier Kilogramm eines Gemisches aus Alkandisäure-Dimethylestern und -Äthylestern und ein Kilogramm Dolomitmehl zugegeben. Die erhaltene Spanplatte ist unbrennbar nach DIN 4102, Teil B, A2.

Beispiel 4

200 kg Vermiculite (Blähglimmer) verschiedener Körnung werden mit einer Leimflotte aus 200 Teilen Wasserglas, 40 kg der genannten Ester und 30 kg Kreide vermischt. Man erhält eine silikatgebundene, unbrennbare Dämmplatte.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Spanplatte aus Spänen, insbesondere Holzspänen und einer Leimflotte, bei dem auf die in einem Mischer befindlichen Späne die Leimflotte aufgetragen, insbesondere aufgesprüht wird und die erhaltene Mischung unter Zufuhr von Prozeßwärme und Druck zu Platten gepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man als Leimflotte ein Gemisch aus Wasserglas, einem Alkandisäure- Dimethylester oder -Äthylester oder einem Gemisch dieser Ester und einem einkomponentigen, vernetzbaren Isozyanatharz, vorzugsweise Di-Isozyanatharz, verwendet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Wasserglas mit einer Grädigkeit verwendet wird, die eine versprühbare Mischung der drei Bestandteile der Leimflotte ergibt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichtsanteil der Leimflotte bezogen auf den Gewichtsanteil der Späne zwischen 5 und 50%, vorzugsweise bei 15%, liegt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von Wasserglas zu Härter 5 bis 15 zu 1 und vorzugsweise 10 zu 1 beträgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis zwischen Wasserglas und Isozyanat bei 5 zu 1 liegt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserglas aus drei Gewichtsteilen festem Wasserglas, insbesondere Alkalisilikatpulver und vier Gewichtsteilen Wasser besteht oder daß das Wasserglas eine Grädigkeit von 30 bis 50, vorzugsweise 40 Grad, baume aufweist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus Spänen und Leimflotte bei 150 Grad C für vier Minuten gepreßt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichtsanteil an Isozyanatharz nicht kleiner als 0,5% bezogen auf das Gewicht der Leimflotte ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Leimflotte zusätzlich reaktiver Kalk in Form von pulverförmigem Calcitmehl, Quarzmehl, Dolomit, Kreide, Kalk oder dergleichen zugegeben wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß bis zu maximal 50% der eingesetzten Isozyanatmenge durch Kalk ersetzt wird.

11. Spanplatte, die nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 hergestellt ist, gekennzeichnet durch eine gebundene Leimflotte aus Wasserglas, einem Alkandisäure-Dimethylester oder -Äthylester oder einem Gemisch dieser Ester und einem vernetzbaren, einkomponentigen Isozyanat, vorzugsweise Di-Isozyanat.