DE3920218A1

DE3920218A1 - Verfahren zur herstellung einer spanplatte und nach diesem verfahren hergestellte spanplatte

Info

Publication number: DE3920218A1
Application number: DE3920218A
Authority: DE
Inventors: Gerd Thoene
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-06-21
Filing date: 1989-06-21
Publication date: 1991-01-03
Also published as: AU5822790A; ZA904829B; WO1990015834A1; CN1048719A; CA2019382A1

Description

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

Unter Spanplatten werden allgemein plattenförmige Werkstoffe verstan den, die aus Holzspänen und/oder mineralischen Spänen oder Fasern und/oder anderen Fasermaterialien unter Zusatz einer Leimflotte herge stellt sind. Die Herstellung erfolgt allgemein unter Druck und bei Zuführung von Prozeßwärme. Als Leimflotte (Bindemittel) werden zumeist Harze eingesetzt.

Bei dem aus der DE-OS 37 18 297 vorbekannten Verfahren der eingangs genannten Art und den nach diesem Verfahren hergestellten Spanplatten wird als Leimflotte ein Gemisch aus (a) Wasserglas, (b) einem Alkandi säure-Dimethylester oder -ethylester oder einem Gemisch dieser Ester und (c) einem einkomponentigen, vernetzbaren Isocyanatharz eingesetzt. Die mit einer derartigen Leimflotte besprühten Späne werden in eine Form eingefüllt und unter Zufuhr von Prozeßwärme, beispielsweise bei 150°C, und Druck zu Platten verpreßt. Als Verarbeitungszeit (offene Zeit) wird eine Stunde angegeben.

Die DE-OS 27 28 074 bzw. das entsprechende US-Patent 49 10 459 lehrt ein Verfahren zur Herstellung von Mineralfasermatten. Dabei wird eine Emulsion aus Wasserglas und Isocyanat als Leimflotte eingesetzt, die Emulsion wird auf die Späne aufgesprüht. Bei diesem Verfahren hat sich die relativ kurze Verarbeitungszeit (offene Zeit) von ca. 30 min. als nachteilig herausgestellt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend von den vorbekannten Leimflot ten ein neues Bindemittel für Spanplatten, die aus Spänen allgemeiner Art aufgebaut sind, anzugeben, das eine offene Zeit von zumindest einigen Stunden aufweist und eine präzise ablaufende Reaktion hat.

Ausgehend von dem Verfahren und der danach hergestellten Spanplatte der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe verfahrensmäßig dadurch gelöst, daß die zweite Komponente zudem eine geringe Menge, insbeson dere 0,5 bis maximal 50 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht des Isocyanats, an oxyliliertem Metallstearat enthält und daß entweder die Mischung der beiden Komponenten (wie an sich bekannt) oder die Komponen ten separat auf die in einem Mischer befindlichen Späne aufgetragen, vorzugsweise aufgesprüht wird bzw. werden.

Vorrichtungsmäßig wird diese Aufgabe gelöst durch eine Spanplatte, die gekennzeichnet ist durch eine gebundene Leimflotte aus Wasserglas, einem oxyliertem Metallstearat und einem vernetzbaren, einkomponenti gen Isocyanat.

Verfahrensmäßig wird die zweite Komponente zunächst einsatzfertig hergestellt, es werden also Isocyanat und Metallstearat miteinander vermischt. Diese Mischung ist über lange Zeit lagerstabil. Die zweite Komponente wird entsprechend ihrer Funktion auch als Härterkomponente bezeichnet.

Werden die erste und die zweite Komponente zusammengebracht, so ergibt sich bei Raumtemperatur eine relativ lange, offene Zeit, sie beträgt etwa acht Stunden. Die Reaktion kann sofort sehr schnell in Gang ge setzt werden, wenn zusätzlich Wärme zugeführt wird. Dadurch läßt sich die Bindung selbst sehr präzise auslösen und steuern. Verarbeitungs mäßig ergibt sich der Vorteil, daß auch bei einer Mischung der beiden Komponenten eine ausreichend lange Zeit für normale betriebliche Ab läufe zur Verfügung steht, um die Mischungen der Leimflotte mit den Spänen und eventuellen Zusatzmitteln vorzubereiten, in eine Form zu füllen und zu pressen.

Die eigentliche Reaktion verläuft exotherm, das Gemisch härtet zu einem sehr harten Silikat aus. Eine Erklärung für die günstige, rela tiv lange Topfzeit scheint darin zu liegen, daß das Isocyanat von den Stearaten geschützt wird, so daß die normale Reaktion mit Wasser nicht unmittelbar - wie bei dem vorbekannten Verfahren - abläuft, sondern verlangsamt wird.

Da die Reaktion selbst exotherm abläuft, wird ein Teil der Prozeßwärme durch die Reaktionswärme geliefert. Ohne Zufuhr von Prozeßwärme kommt es ebenfalls zu einem Aushärten, der Zeitpunkt, an dem dieses Aushär ten einsetzt, ist jedoch von vielen Einflüssen, insbesondere der Tem peratur, abhängig. Die Reaktion selbst läuft in Minuten ab, gegenüber den Verfahren der vorbekannten Art spart man Verarbeitungszeit, die Preßzeit verringert sich gegenüber phenolharzgebundenen Spanplatten ca. um die Hälfte.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Spanplatten lassen sich ebenso wie die bisher auf dem Markt befindlichen, bei spielsweise die phenolharzgebundenen Platten verarbeiten. Die erfin dungsgemäßen Spanplatten haben keine toxischen Ausdünstungen und sind preiswerter herzustellen als vergleichbare Spanplatten. Hinsichtlich der physikalischen Eigenschaften ist bei Umstellung im einem Verarbei terbetrieb (z. B. Möbelhersteller, Schreinerei) von phenolharzgebunde nen auf die erfindungsgemäß gebundenen Platten praktisch keine Ände rung notwendig, die erfindungsgemäßen Platten lassen sich unter ande rem auch ebenso überkleben und beschichten wie herkömmliche Spanplat ten.

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° Baum´ eingesetzt wird. Durch den Wasseranteil kann eine so ausreichend flüssige Leimflotte eingestellt werden, daß diese auf die im Zwangsmischer befindlichen Späne gesprüht werden kann.

Das Gewichtsverhältnis zwischen Wasserglas und Isocyanatharz kann recht groß gewählt werden, der Anteil des Isocyanatharzes im Bindemit tel soll aber gewichtsmäßig nicht unter 0,5% liegen, weil bei tiefe ren Werten das Haftvermögen der Leimflotte nicht mehr gewährleistet ist. Isocyanatharz ist recht teuer, bleibt der Anteil innerhalb des Bindemittels gering, so wirkt sich dies positiv auf die Herstellungs kosten der Spanplatte aus. Bei höheren Isocyanatgehalten erhöhen sich zwar die Herstellungskosten, die Festigkeit der hergestellten Span platten, die Klebrigkeit der Leimflotte und die Wasserfestigkeit wer den aber verbessert.

Als Isocyanatharz wird vorzugsweise ein Di-Isocyanat eingesetzt. Grundsätzlich können aber auch andere Polyisocyanate Verwendung fin den. Ein konkretes Beispiel für im Rahmen der Erfindung verwendbares Isocyanat ist Diphenylmethan-4,4′-Di-Isocyanat, auch MDI genannt.

Als oxyliertes Metallstearat wird vorzugsweise Aluminiumstearat oder Titanstearat eingesetzt. Das Metallstearat wird gelöst in einem alko holischen oder aromatischen Lösungsmittel zugesetzt. Metallstearate besitzen sehr stark wasserabweisende Eigenschaften, bei dem erfin dungsgemäßen Verfahren bzw. der danach hergestellten Spanplatte führt ihr Einsatz zu weitgehend wasserfesten Qualitäten.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, der ersten Komponente dimeres Alkylketen in wäßriger Emulsion zuzugeben. Hierdurch können aus Holzspänen hergestellte Spanplatten wasserabwei send ausgebildet werden. Zwischen dem Holz und dem Keten kommt es zu einer Bindung, die die Späne wasserabweisend macht, so daß die sonst üblicherweise festzustellende Quellung der holzhaltigen Spanplatten fast unterbunden wird.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Spanplatten härten homogen durch, dies wird u. a. auch auf die exotherme Reaktion zurück geführt. Weiterhin ist vorteilhaft, daß Späne nicht bis auf 3% Feuch te getrocknet werden müssen, wie dies nach den gängigen Verfahren, die Stand der Technik sind, gefordert wird. Späne mit Feuchtigkeiten von 12 Gewichtsprozenten lassen sich problemlos verarbeiten.

Im folgenden werden nicht einschränkend zu verstehende Ausführungsbei spiele der Erfindung beschrieben:

Beispiel 1

100 g Späne atro wurden mit einer Leimflotte aus 30 g Natronwasser glas, 5 bis 30 g Isocyanat und 0,1 g bis 5 g oxyliertem Metallstearat, vorzugsweise oxyliertes Aluminiumstearat in einem Mischer besprüht.

Die erhaltene Mischung wurde sodann in eine Form eingefüllt und bei 200°C gepreßt. Preßzeit 4 min. Die erhaltene Spanplatte läßt sich wie eine phenolharzgebundene Spanplatte, die unter Verwendung gleicher Späne hergestellt ist, schneiden, schrauben und anderweitig verarbei ten.

Beispiel 2

Dimeres Alkylketen, in wäßriger Emulsion der Komponente 1, also dem Wasserglas zugegeben, bewirkt eine Verbindung zwischen Holz und Keten, die die Späne wasserabweisend macht. 1000 g Holzspäne atro wurden mit einer Leimflotte aus 30 g Natron-Wasserglas, 20 g dimeres Alkylketen, 5 bis 30 g Isocyanat und 0,1 bis 5 g oxyliertes Metallstearat be sprüht. Die erhaltene Spanplatte entspricht der Spanplatte gemäß Bei spiel 1, jedoch mit dem Zusatz, daß die Quellwerte deutlich verringert sind: Gemessen nach British Standard ist nach 2 Stunden das Quellver mögen 2,22%, die Wasseraufnahme 11,4%; nach 24 Stunden ist die Quel lung 3,1%, die Wasseraufnahme 27,5%.

Beispiel 3

Zur Herstellung von wasserfestem Sperrholz in Marinequalität wird eine Emulsion hergestellt aus

100 g Wasser
5 g Karboxymethylzellulose 4000
1000 g Natronwasserglas 50° Baum´
100 g dimeres Alkylketen
100 bis 300 g Isocyanat und
10 bis 20 g oxyliertes Metallstearat.

Die Bestandteile werden in einem Dissolver mit ca. 1500 bis 2000 Umdre hungen pro Minute zu einer Emulsion zusammengemischt und über Pumpen zu Auftragsmaschinen gepumpt. Hier werden die gemesserten Holzschich ten beleimt, bei querlaufender Faser aufeinandergelegt und in einer kalten Presse vorgepreßt. Von dort kommen sie in die heiße Presse, die Preßzeit beträgt wenige Minuten, im allgemeinen die Hälfte wie bei Einsatz von Phenolformaldehyden.

Beispiel 4

100 g Hobelspäne, die sich in einem Zwangsmischer befinden, werden gleichzeitig besprüht mit einerseits einer Mischung aus 10 g Natron wasserglas und 20 g dimeres Alkylketen, diese Mischung wird aus ersten Sprühdüsen aufgesprüht, und einer Mischung aus 2 bis 10 Isocyanat und 0,1 bis 5 g oxyliertes Metallstearat. Letztere Mischung wird aus zwei ten Düsen auf die Hobelspäne gegeben. Die so besprühten Späne werden in eine Form gegeben und unter Zufuhr von Prozeßwärme gepreßt, wobei die Reaktion in der Leimflotte ausgelöst wird.

Beispiel 5

Faser- und Glasfaserbindung: Zellulose- und/oder Glasfasern werden gesichtet und in einem Windkanal ein- oder zweikomponentig besprüht mit einer Emulsion aus 1000 g Wasser, 1000 g Natronwasserglas, 50° Baum´, 200 g Isocyanat und 10 g oxyliertes Metallstearat. Diese Aufsprühmenge reicht für 10 kg Glasfasern oder 4 kg Zellulosefasern. Nach Aufsprühen des Bindemittels wird heiß gepreßt. Es wird eine sehr hart abgebundene Faserplatte erhalten.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Spanplatte aus Spänen allgemeiner Art, insbesondere Holzspänen oder mineralischen Spänen und einer Leimflotte, bei dem als Leimflotte eine Mischung aus einer ersten Komponente, die Wasserglas enthält und einer zweiten Komponente, die ein einkomponentiges vernetzbares Isocyanat aufweist, herge stellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Komponente zudem eine gerin ge Menge, insbesondere 0,1 bis 50 Gewichtsprozent auf das Gewicht des Isocyanats bezogen an oxyliertem Metallstearat enthält und daß entweder die Mischung der beiden Komponenten - wie an sich bekannt - oder die Komponenten separat auf die in einem Mischer befindlichen Späne aufgetragen, vorzugsweise aufgesprüht wird bzw. werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ersten Komponente ein dimeres Alkylketen, vorzugsweise 10 bis 50 Gewichts prozent bezogen auf das Gewicht des Isozyanats, in wäßriger Emul sion zugesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bezo gen auf das Gewicht des Wasserglases 1 bis 100 Gewichtsprozent Isocyanat eingesetzt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichtsanteil der Leimflotte bezogen auf den Gewichtsan teil der Späne zwischen 1 und 10% liegt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserglas eine Grädigkeit von 30 bis 50, vorzugsweise 40° Baum´ aufweist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus Spänen und Leimflotte bei 200°C in ca. 4 min. gepreßt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß 0,3 bis 10 Gewichtsprozent oxyliertes Metallstearat bezogen auf das Gewicht des Isocyanats zugegeben wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das oxylierte Metallstearat gelöst in einem alkoholischen oder aromatischen Lösungsmittel zugegeben wird.

9. Spanplatte, die nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellt ist, gekennzeichnet durch eine gebundene Leimflotte aus Wasserglas, einem einkomponentigen, vernetzbaren Isocyanat und oxyliertem Metallstearat.