DE4017602C2 - Verfahren zur Verleimung von Lignocellulosematerial mit gasförmigen Estern - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verleimung von Lignocellulosematerial, wie Fasern, Flocken, Schnitzel und Späne um Platten zu machen, wie Faserplatten, Flockenplatten, Schnitzelplatten, Spanplatten und Hartplatten. Insbesondere benutzt das Verfahren einen gasförmigen Esterkatalysator in Verbindung mit Dämpfen in einer Presse.

Phenolharze werden in weitem Umfang als Klebstoffe und Bindemittel bei vielen Erzeugnissen benutzt einschließlich von Holzerzeugnissen für Bauzwecke wie Schnitzelplatten, Faserplatten oder orientierten Spanplatten. Diese Phenolharze sind im allgemeinen wässerige Phenol-Formaldehydresolbinder. Die Verwendung solcher Binder ist nun durch die Härtungsgeschwindigkeit des Binders in den Heißpressen beschränkt. Kürzlich wurden Methoden eingeführt, welche die Injektion von Frischdampf in die Fasermatte als Teil des Heißpreßzyklus anwenden. Die Verwendung der Dampfinjektion in eine Heißpresse ergibt eine raschere Härtung des Binders verglichen mit der Verwendung einer heißen Presse allein. Phenolharze sind jedoch im allgemeinen bei Dampfinjektionspressen nicht verwendbar. Dies ist auf das Ausbluten von Phenolharz zurückzuführen, wenn Dampfdruck angewandt wird. Das Phenolharz wird zu einer fließfähigen Flüssigkeit verdünnt und durchdringt die Füllung und wandert zu den Kanten der Platte, was eine an Harz verarmte Mitte mit schlechten physikalischen Eigenschaften ergibt. Zusätzlich ist selbst in der Dampfinjektionspresse die Härtung der Phenolharze beträchtlich langsamer als mit Isocyanatbindern.

Bei der Herstellung von Platten aus Lignocellulosematerial wird ein Phenolbinder, z. B. Phenol-Formaldehydresol, mit den Holzteilchen unter Bildung einer Matte gemischt. Die Matte wird dann zwischen zwei Platten eingebracht und zur Verbundplatte gepreßt. Herkömmlich wird während des Pressens Hitze der Matte zugeführt, um sie zu plastifizieren, wodurch man die Matte leichter zusammenpressen und auch den hitzehärtenden Binder härten kann. Die zum Pressen benötigte Zeit ist die hauptsächliche Engstelle bei der Herstellung von Verbundplatten.

Bei späteren Methoden zur Herstellung solcher Platten wird Dampf direkt in die Matte injiziert. Solche Methoden sind beschrieben in den US-PSen 3 280 237 (18.10.1983), US-PS 3 891 738 (24.6.1975), US-PS 4 393 019 (12.7.1983) und US-PS 4 517 147 (14.5.1985). Zusätzlich sind die Dampfinjektionsmethoden in "Proceedings, 16th International Particleboard Symposium, W.S.U., 1982, in einem Artikel von R.L. Geimer, Seite 115-134 mit dem Titel "Dampfinjektionspressen" und einem anderen Artikel von R.L. Geimer und E.W. Price, S. 367-384 in Proceedings, 20th International Particleboard/Composite Materials Symposium, W.S.U., 1986, mit dem Titel "Dampfinjektionspressen - Die Fabrikation großer Platten mit südlichen Harthölzern" beschrieben. Diese Dampfinjektionsverfahren sind aber immer noch langsam, wenn Phenolharze benutzt werden im Vergleich zu Isocyanaten und - wie früher erwähnt - werden Phenolharze im allgemeinen aus der Füllung ausgewaschen.

Die DE-PS 23 12 159 (19.9.1974) diskutiert ein Verfahren zur Pressung von Spanplatten, wobei eine oder beide Preßplatten mit Öffnungen versehen sind, durch welche fluide Medien injiziert oder abgezogen werden können, welche die Preßzeit oder die Spanplattenqualität beeinflussen. Die Injektion kann periodisch nach einem Zeitplan bewirkt werden.

In der oben erwähnten US-PS 4 393 019 wird die Verwendung eines gasförmigen Katalysators erwähnt, der in die Matte in Verbindung mit den Dämpfen injiziert wird, um die Härtung zu beschleunigen. Dieses Patent erwähnt, daß die Härtung von Phenolharzen mit Ammoniak und starken Aminen, wie Trimethylamin, katalysiert werden kann.

Ganz allgemein sind verschiedene flüssige Katalysatoren für die Beschleunigung oder Härtung von Phenolharzen in Holzerzeugnissen wohl bekannt, wie die Verwendung von Flüssigkeiten mit Esterfunktionalität, wie sie in folgenden Publikationen gezeigt ist: DE-PS 16 53 266 (11.1.1967), FR-PS 1 550 847 (11.1.1987), DE-PS 10 65 605 (17.9.1959) US-PS 3 949 149 (6.4.1976) und JP-Kokai-40392 (15.4.1974).

Zusätzlich zeigen die US-Patentanmeldungen Nr. 149 102 (AT: 27.1.1988) und ihre Stammanmeldungen und die US-Anmeldung Nr. 102 665 (AT: 30.9.1987) die Verwendung von flüssigen Verbindungen mit Esterfunktionalität. Flüssige Ester, wie diejenigen in der USSN 149 102 können mit Phenolharzen in der Dampfinjektionspresse benutzt werden. Wenn jedoch Dampf angelegt wird, bewirkt der Ester die Verdickung des Harzes und in einigen Fällen beginnt das Phenolharz zu verdicken bevor Dampf angelegt wird, wenn die Verweilzeit nach dem Anlegen lang genug ist. Das Begasen von Gießformen, die Phenolharz als Binder benutzen, mit ziemlich den gleichen Estern wie diejenigen der vorliegenden Erfindung, ist in der Reissue US-PS 32 720 (26.7.1988) gezeigt. Weiter ist die Verwendung von Phenolharzen bei der Herstellung von Gießformen aus der EP-A 162 562 bekannt.

Aus der EP-A-0 259 042 ist es bekannt, Preßplatten, welche durch Phenolformaldehyd gebunden sind, derart herzustellen, daß die Härtung im alkalischen Milieu in Gegenwart von Estern, Lactonen oder organischen Carbonaten durchgeführt wird.

Aus der DE-A 36 39 061 ist ein Verfahren zur Herstellung von Holzwerkstoffplatten bekannt, bei dem Holzwerkstoffteilchen mit einem härterfreien Bindemittel beleimt, anschließend zu einem Vlies gestreut und dann verpreßt werden.

Die der Erfindung zugrundeliegende Problemstellung liegt darin, ein Verfahren zur Beschleunigung der Härtung von wäßrigen alkalischen Phenolformaldehydresolharzen (PF-Harzen) in Lignocellulosematten zur Herstellung von Verbundplatten bereitzustellen, wobei solche Matten, die einen Phenolharzleim haben, sehr rasch mit Estern in gasförmiger Form mit einem Siedepunkt von weniger als 80°C gehärtet werden sollen. Bei diesem Verfahren kann die Matte durch Hitze aus den Preßplatten erweicht werden, bevor sie mit dem Ester gehärtet wird oder die Erweichung der Matte kann mit Dampf, zusammen mit den erhitzten Preßplatten bewirkt werden, bevor mit dem Ester begast wird. Bei einem bevorzugten Verfahren soll daher der Ester in die Matte, betragen von Dampf, injiziert werden. Weiterhin gehört es zur Problemstellung der Erfindung, Verbundplatten unter Verwendung von PF-Harzleimen zur Verfügung zu stellen, wobei die Platten gute physikalische Eigenschaften haben sollen und nur geringe Mengen an Formaldehyd freigeben.

Diese Aufgaben werden durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschleunigung der Härtung von wässerigen alkalischen Phenolformaldehydresolharzen (PF Harzen) in Lignocellulosematten zur Herstellung von Verbundplatten durch die Verwendung von Methylformiat als Esterhärtungsmittel in gasförmiger Form. Die Ester werden in Verbindung mit erhitzten Preßplatten und Dampf angewandt. Erfindungsgemäß wird eine Matte aus Lignocellulosematerial, die ein PF-Harz (Phenolformaldehydresolharz) enthält zwischen zwei erhitzte Preßplatten in der Presse gelegt, die sich für die Dampfinjektion der Matte eignen. Gesättigter Dampf wird dann in die Matte aus diesen Preßplatten injiziert, während die Matte zu einer mittleren Dichte und Dicke gepreßt wird; die Matte wird weiter zwischen diesen Preßplatten zu einer höheren Dichte und geringeren Dicke gepreßt, um sie weiter zu verfestigen. Dann wird die Matte mit diesem Ester in einer ausreichenden Menge begast, um wenigstens einen Teil dieses Harzes zu härten und Hochdruckdampf wird in die Matte aus diesen Preßplatten injiziert, um das Harz weiter zu härten oder freies Formaldehyd zu entfernen. Die Preßzeit zur Bildung von Platten mit dieser Erfindung ist sehr kurz, wie z. B. weniger als etwa 100 Sekunden für eine Platte von ca. 19 mm (3/4 Zoll) Dicke, z. B. eine orientierte Spanplatte.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform werden die Verbundplatten der vorliegenden Erfindung aus Lignocellulosematerial in Faserform, Flockenform, Teilchenform, Spanform oder anderen auf diesem Gebiet der Industrie bekannten Formen erhalten und es ergeben sich Platten, wie Faserplatten, Waferplatten, Spanplatten, Flockenplatten oder Teilchenplatten.

Die Erfindung löst Probleme bei der Verwendung von Dampfpressen zur Härtung von Lignocelluloseverbundplatten mit einem Phenolharzbinder und liefert eine schnellere Härtung als sie sonst erzielbar ist. Probleme des Standes der Technik, wie das Ausbluten des Phenolharzes werden durch das Begasen mit den Estern beseitigt. Das Begasen liefert eine sehr rasche Härtung für den Phenolharzbinder und gleichzeitig gestattet es die Vorteile, die typisch für die Dampfinjektionspresse sind. Bei der vorliegenden Erfindung werden das Phenolharz und das gasförmige Härtungsmittel getrennt zugegeben und daher erfolgt keine Verdickung oder teilweise Härtung des Harzes, wie man sie bei flüssigen Estern feststellt, die dem flüssigen Harz vor dem Aufsprühen auf die Füllung zugefügt werden. Der Kontakt des Härtungsmittels und des Phenolharzes erfolgt gemäß der vorliegenden Erfindung nachdem die Matte in der Presse unter gewissem Druck ist. Dies bedeutet, daß die Vorhärtungszeit des Gemisches von Füllung und Phenolharz verlängert wird. Die gasförmigen Härtungsmittel dieser Erfindung härten in etwa dem gleichen Zeitraum wie die Isocyanate, d. h. fast sofort. Die Verwendung der gasförmigen Esterhärtungsmittel kann das Gesundheitsrisiko von Isocyanat ausschalten.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielsweise beschrieben:

Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm, das die Elemente im Esterbegasungssystem zeigt.

Fig. 1 ist eine schematische Abbildung einer Ausführungsform des erfindungsgemäß verwendeten Pressensystems. Es zeigt ein Paar Preßplatten 10, 12, die voneinander im Abstand angeordnet sind und somit einen Hohlraum zwischen ihnen haben. Im typischen Fall sind die Preßplatten große, praktisch flache Metallplatten, die an einer Stützstruktur befestigt sind und Innenleitungen für den Durchfluß von Gas haben. Die Platten sind in ein Heißpreßsystem praktisch nach bekannten Methoden eingeplant und eingebaut. Eine oder beide Preßplatten eines entgegengesetzt gelegenen Paares ist bzw. sind zueinander und voneinander weg beweglich, um die Presse zu öffnen und zu schließen. Wenn die Presse offen ist, wird die Matte 8 aus Verbundmaterial, welche die Teilchen des Verbundes oder der Füllung, beschichtet mit dem Phenolharzbinder, enthält, in die Presse durch bekannte Beladungsvorrichtungen (nicht gezeigt) eingeführt und auf der Bodenplatte 12 abgelegt. Im typischen Fall werden die Preßplatten durch geeignete Schließvorrichtungen unter Verwendung von hydraulischen Zylindern, wie den Kolben 22 eines Zylinders (nicht gezeigt) geöffnet und geschlossen.

Bei einer stromaufwärtsgelegenen Formstation (nicht gezeigt) werden das Lignocellulosematerial und das Phenolharz zu einer Matte mit dem vorbestimmten Grundgewicht geformt, um eine lose verdichtete Matte 8 mit der richtigen Schüttdichte für das Pressen zu Platten zu haben, die eine vorbestimmte Dicke und Dichte haben. Die Preßplatten 10, 12 können durch ein Paar von Unterstützungsplatten 14 und 16 erhitzt werden, durch welche Dampf oder heißes Öl mittels der Einlaßleitungen 18 und 20 und der Auslaßleitungen 24 bzw. 25 fließt. Diese Unterstützungsplatten liefern den Platten 10 und 12 Hitze und die Temperatur der Platten 10 und 12 kann von etwa Raumtemperatur auf etwa 230°C oder vorzugsweise von etwa 150°C bis 215°C schwanken. Die entgegengesetzten Flächen der Preßplatten 10, 12 sind praktisch identisch und haben eine Mehrzahl von Öffnungen 26, die mit der Gasquelle 32, 34 durch Verteiler 27, 28, 29 und 30 verbunden sind, so daß Gas mittels der Zuleitungen (nicht gezeigt) in die Platten 10 und 12 durch die Öffnungen 26 der einen oder der beiden Platten in die Matte 8 strömen kann.

Die verschiedenen Gase, wie Hochdruckdampf oder gesättigter Dampf und gasförmiger Ester in einem Träger werden in eine Matte 8 durch die Ventile 70 und 72 und die Leitungen 34, 32 und die Verteiler 27, 28, 29 und 30 aus der Quelle 36 für den gesättigter Dampf, der Quelle 44 für den Hochdruckdampf und der Quelle 48 für das Härtungsmittel eingeführt.

Das Ventilsystem dient zur Steuerung für die Anwendung der Gase, der Art von Gas, seinen Druck an der Mattenoberfläche und für die Zeitdauer. Temperaturfühler (nicht gezeigt) steuern die Temperatur der Preßplatten und der Gase. Das Ventilsystem, die Schließvorrichtung für die Presse und der Druck für das System für Dampf oder anderes Gas können durch einen kleinen Computer oder durch die Verwendung von mehreren Mikroprozessoren gesteuert und programmiert werden. Die Pressenschließvorrichtungen bewirken die Bewegung der Unterstützungsplatten 14 und 16, die ihrerseits die Preßplatten 10 und 12 in kontrollierter Weise von der öffnen Stellung zur geschlossenen Stellung der Presse bewegen mit der Fähigkeit, die gewählte Einstellung zu halten und die Schließgeschwindigkeiten zu variieren, um die Stufen dieser Erfindung durchzuführen. Die geschlossene Stellung der Presse ist diejenige Stellung, bei welcher die Matte zu ihrer endgültigen vorbestimmten Dicke in der Presse verdichtet ist. Das Ventilsystem steuert auch das Belüften und das Anlegen von Vakuum an die Oberfläche der Matte. Ein Steuerventil 54 für die Zufuhr gesättigtem Dampf gestattet den Zutritt von Dampf bei geeigneter vorbestimmter Temperatur und entsprechendem Druck zum Pressensystem aus der Quelle 36 durch die Leitung 56. Eine geeignete Meßvorrichtung in der Leitung 60, die schematisch mit 58 bezeichnet ist, dient zum Abfühlen des Druckes und der Temperatur, um die Dampfquelle 36 geeignet zu steuern. Die Strömungsmeßvorrichtung 62 mißt die Fließgeschwindigkeit des gesättigten Dampfes in der Leitung 60. An dem T-Stück in der Leitung 60 läuft die Dampfleitung 66 für gesättigten Dampf durch das Ventil 70 und die Gasleitung 67, die Leitung 32 und die Verteiler zur oberen Platte 10 und eine Dampfleitung 68 läuft zur Bodenplatte 12 durch das Ventil 72, die Gasleitung 69, die Leitung 34 und die Verteiler 29 und 30. Die Gasventile 70 und 72 dienen zur Öffnung oder Schließung der Leitungen 66, 68 sowie der Leitungen 37, 47, 39 und 49 wenn verschiedene Gase benötigt werden. Die Leitung 66 mündet durch das Ventil 70 und die Leitung 67 in die Leitung 32, die dann an einem weiteren T-Stück verteilt wird und die Leitungen oder Verteiler 27 und 28 führen zu entgegengesetzten Seiten der oberen Preßplatte 10. Gaseinlaßtemperatur und -druck für die obere Preßplatte werden durch eine geeignete Vorrichtung (nicht gezeigt) gemessen. Auch die Preßplattentemperatur wird gemessen und gesteuert, da sie einige Grad höher gehalten wird als die maximale Injektionstemperatur für Dampf, um Dampfkondensation in der Preßplatte zu verhindern.

Dampf aus der Leitung 68 durch Ventil 72 und die Gasleitung 69 fließt in die Leitung 34, die ebenso in getrennte Fließleitungen oder Verteiler 29, 30 aufgeteilt wird, die entgegengesetzten Seiten der Bodenplatte 12 zugeführt werden. In entsprechender Weise wie bei der oberen Preßplatte 10 werden Einlaßtemperatur und -druck für Gas und die Preßplattentemperatur gemessen und zu Kontrollzwecken überwacht und geeignete Signale zum Kontrollsystem des Verfahrensablaufes gesandt. Die Ablaßventile 74, 76 sind steuerbar und verbinden, wenn sie offen sind, die Preßplatten mit der Ablaßleitung 78, die zu einem Dreiwegeventil 80 führt, das entweder offen zur Vakuumquelle 40 oder zur Atmosphäre bei 38 ist.

Die Leitung 82 dient zum Ableiten von Kondensat, das in den verschiedenen Gasleitungen gebildet wird, die durch die Ventile 70 und 72 gesteuert werden. Eine Abzweigung von der Dampfleitung 60 nach dem Zufuhrventil 54 ist die Leitung 86, die zu einem Überdruckventil bzw. Sicherheitsventil 88 führt.

Hochdruckdampf wird auch in die Ventile 70 und 72 eingelassen, die ihrerseits evtl. Fluid in die oberen und unteren Preßplatten 10 bzw. 12 durch Zweigleitungen 37 bzw. 39 führen, die von der Leitung 41 abzweigen. Der Dampf in Leitung 41 wird durch das Ventil 42 bei der Hochdruckdampfquelle 44 gesteuert. Diese Hochdruckdampf­ leitungen haben auch Monitore, Meßgeräte und Sicherheitsventile und werden durch das Ventil 42 mittels Steuervorrichtungen (nicht gezeigt) gesteuert.

Die Bezugszahl 50 bedeutet eine Quelle für Trägergas, wie Sattdampf, Hochdruckdampf, Luft oder Stickstoff, das durch das Ventil 52 in die Quelle für Esterhärtungsmittel gelangt, wo es Ester aufnimmt und in die Leitung 46 trägt. Die Leitung 46 hat ein erstes T-Stück, von dem ein Arm in das Ventil 70 für die obere Preßplatte und schließlich in die obere Preßplatte 10 geht und der zweite Arm in das Ventil 72 und schließlich in die untere Preßplatte 12 geht. Wie bei den anderen in die Platten 10 und 12 eingeführten Gasen wird der Ester zusammen mit einem Trägergas, wie Dampf, in die Mattenfüllung 8 durch Öffnungen 26 der oberen und unteren Preßplatten injiziert. Nicht gezeigt im Esterhärtungssystem sind Temperatur-, Druck- und Sicherheitsventile, die in ziemlich der gleichen Weise gesteuert werden, wie dies für das Sattdampfsystem beschrieben ist.

Das Lignocellulosematerial wird mit einem Phenolresolharz verleimt. Solche Harze werden überlicherweise bei der Herstellung von Holzerzeugnissen für Bauzwecke verwendet. Erfindungsgemäß beträgt das molare Verhältnis von Formaldehyd zu Phenol oder anderen Phenolderivaten bei diesen Phenolharzen etwa 2 : 1 bis 2,7 : 1. Das Harz liegt in Form einer wässerigen Lösung vor und hat einen Alkalinitätsgehalt, d. h. enthält eine Base, im Bereich von 2 bis 8 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Harzlösung, wenn die Base Natriumhydroxid ist. Wenn eine andere Base verwendet wird, ist der Alkalinitätsgehalt proportional äquivalent auf molarer Basis. Um z. B. einen Alkalinitätsgehalt von 4% Natriumhydroxid Aquivalentgewicht zu erzielen sind 4 g Natriumhydroxid in 100 g einer Harzlösung erforderlich, jedoch 5,61 g von Kaliumhydroxid in 100 g der Harzlösung, um den gleichen Alkalinitätsgehalt zu erreichen. Zusätzliche Base kann zu einem handelsüblichen Resolharz zugesetzt werden, um es auf den gewünschten Alkalinitätsgehalt zu bringen. Die Base kann eine Alkali- oder Erdalkaliverbindung sein, wie ein Hydroxid oder Oxid.

Die in der Erfindung verwendete Phenolharzlösung hat einen Harzfeststoffgehalt von 40 bis 60 Gew.-%, Im allgemeinen sollte die Viskosität so sein, daß man die Phenolharzlösung auf die Füllung sprühen kann oder auf andere Weise die Teilchen der Füllung beschichten kann, wie dies auf diesem Fachgebiet üblich ist. So schwankt die Viskosität im allgemeinen von 0,1-0,25 Pa·s (100 bis 250 cP) bei 25°C, bestimmt in einem Brookfield RVF-Viskosimeter mit einer Spindelnummer 2 bei 20 Umdrehungen Minute^-1 bei 25°C.

Die hier verwendbaren "Phenolharze" sind Harze, die durch Umsetzung von Phenol, Kresol, Resorcin, 3,5-Dimethylphenol, Bisphenol A oder anderen substituierten Phenolen oder Gemischen davon mit Formaldehyd erhalten werden können. Die Umsetzung des Phenols oder Phenolderivates mit Aldehyd für die Phenolharze, die erfindungsgemäß verwendet werden, erfolgt in Gegenwart von alkalischen Materialien, wie Natrium- oder Kaliumhydroxid.

Die als Binder für das Lignocellulosematerial verwendete Menge an Phenolharz hängt im allgemeinen von den im Endprodukt erforderlichen Eigenschaften ab. Im allgemeinen kann die Menge an Binder bzw. Leim von etwa 2 bis etwa 8 Gew.-% an Harzfeststoffen, bezogen auf das Gewicht der trockenen fertigen Platte schwanken. Es können mehr Harzfeststoffe als 8 Gew.-% verwendet werden, jedoch ist eine größere Menge derzeit nicht kostengünstig. Der in dieser Erfindung benutzte Phenolformaldehydleim (PF-Binder) besteht im allgemeinen aus Phenolformaldehydresolharz, Wasser und einem basischen Material, wie Natriumhydroxid.

Das Esterhärtungsmittel ist Methylformiat. Wenigstens ein Teil der Härtung für das PF-Harz wird durch Begasen mit Ester bewirkt. Der Ester wird nicht als reines Gas verwendet, sondern als Gas oder Aerosol in einem inerten Trägergas. Unter dem Ausdruck "inertes Trägergas" ist ein Gas zu verstehen, das keine nachteilige Wirkung auf die Härtungsreaktion oder die Eigenschaften des Produktes hat. Zu geeigneten inerten Trägergasen gehören z. B. Luft, Stickstoff und Dampf.

Der Esterkatalysator Methylformiat wird in einer Menge von etwa 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Phenolharzlösung verwendet. Um eine ausreichende Menge des Esters in der Gasphase zur wirksamen Härtung mitzuschleppen wird der Ester auf nahe seinen Siedepunkt erhitzt und durch einen Strom des Trägergases getragen, das ebenfalls vorerhitzt wird, z. B. auf etwa 100°C. Das bevorzugte Trägergas ist Dampf.

Eine Alternative zur wirklichen Verdampfung des Esters ist die Bildung eines Aerosols im Trägergas, obwohl Methylformiat so flüchtig ist, daß dies unpraktisch ist. Ein praktischer Vorteil für die Verwendung von Methylformiat ist die verhältnismäßig geringe Toxizität und die Tatsache, daß die Toxizität gut untersucht ist.

Die Konzentration des Esterkatalysators im Trägergas beträgt 0,5 bis 5 Vol.-%. Die zur ausreichenden Begasung benötigte Zeit hängt von der Größe der Lignocellulosematte, dem besonderen verwendeten Harz und der benutzten Temperatur ab. Dadurch kann die Zeit zur ausreichenden Begasung mit Ester so kurz sein wie 0,1 sec, liegt jedoch gewöhnlicher im Bereich von 0,5 sec bis 20 sec. Ein Überschuß an Esterhärtungsmittel kann zurückgewonnen werden, wie beispielsweise durch Anlegen eines Vakuums auf die verpreßte Matte während sie noch in der Presse ist. Eine andere Methode zur Rückgewinnung des Esters besteht in der Injizierung des Esters nur durch die Bodenplatte, wobei man das nicht verbrauchte Gas durch die Matte nach oben zu den Öffnungen der Oberplatte dringen läßt, von wo sie durch Vakuum gesammelt werden. Alternativ kann nur die tatsächlich benötigte Menge oder ein geringer Überschuß des Esters verwendet werden, so daß wenig oder kein Überschuß des Härtungsmittels zurückzugewinnen ist.

Man kann berechnen, daß die Verminderung der Preßzeit von 1 sec bei einer Anlage für gut 8 Millionen m² pro Jahr (90 Million square feet pro Jahr) an Spanplatten von ca. 19 mm (3/4 Zoll) Dicke zu einer Erhöhung der jährlichen Verkäufe von US-$ 35.000 führen kann. Typisch für die verbesserte Härtungszeit einer ca. 19 mm dicken orientierten Spanplatte, die mit einem Phenolharz verleimt ist, ist eine Preßzeit von etwa 7 Minuten bei herkömmlich beheizten Preßplatten, 6 bis 6 1/2 Minuten mit flüssigem Esterhärtungsmittel in dem konventionell beheizten Preßplatten und etwa 2 Minuten in einer Dampfinjektionspresse, so daß man rechnerisch im typischen Fall nur etwa 50 sec Preßzeit bei Verwendung des gasförmigen Esterhärtungsmittel benotigt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung bei Anlegen von Dampf an die Matte nach dem Begasen mit dem Ester besteht darin, daß Formaldehydemissionen verhindert werden können. Ein weiterer wichtiger Vorteil ist, daß man dicke Platten, wie 12,7 cm, 16,5 cm (5 Zoll bzw. 6,5 Zoll) oder selbst dickere Platten in sehr kurzer Zeit härten kann.

Die Preßzeit gemäß der Erfindung ist sehr kurz und kann von etwa 20 sec bis 120 sec schwanken, vorzugsweise von etwa 40 bis 80 sec für eine ca. 19 mm (3/4 Zoll) dicke Platte. Die Preßzeit wird hier definiert als beginnend, wenn die Matte in der Presse auf eine Dichte von 320 kg/m³ (20 lb/ft³) verdichtet ist oder zu dem Zeitpunkt, zu dem zuerst Dampf injiziert wird, wenn dies früher erfolgt als die Erreicherung der Dichte von 320 kg/m³ und sie endet in dem Moment, wo sich die Presse zu öffnen beginnt. Vorzugsweise wird Dampf in die Matte in üblicher Weise injiziert, z. B. vor dem Zusammenpressen der Matte auf eine Dichte von 432 kg/m³ (27 lb/ft³). Auch die Enddichte der Matte und der Preßdruck für die Platte sind so, wie dies auf diesem Gebiet zur Herstellung von Verbundplatten üblich ist.

Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung. Es wird die Herstellung einer 19 mm (3/4 Zoll) dicken Verbundplatte beschrieben. Rundholz (Espe oder Robinie) wird zu Spänen oder Langspänen geschnitzelt und in einem Trockner bei Einlaßtemperaturen von ca. 480°C (900°F) und einer Auslaßtemperatur von ca. 315°C (600°F) getrocknet. Man hat normalerweise drei Durchgänge der Füllung im Trockner mit einer Gesamtverweilzeit von 1 Minute. Die Durchschnittsfeuchtigkeit der Füllung, die in den Trockner geht, beträgt 30 bis 40 Gew.-% und die Austrittsfeuchtigkeit ist 2 bis 5 Gew.-%. Die Füllung wird dann dem Mischer für das Aufbringen der Phenolharzlösung zugeführt. Die Phenolharzlösung wird im typischen Fall in einer Menge von 3,4 Gew.-% aufgebracht, die als feiner Nebel aufgetragen wird, und die besprühte Füllung wird den Formstationen zugeführt. Das verwendete Phenolharz kann z. B. CASCOPHEN®IN-14 sein. Dieses Phenolharz ist ein Produkt der Firma Borden Packaging & Industrial Products, einer Abteilung von Borden, Inc. und hat ein Mol-Verhältnis von Formaldehyd zu Phenol von 2,3-2,4, einen Harzfeststoffgehalt von 56 Gew.-% und eine Viskosität (Brookfield VRF Nr. 2/20 U·min^-1/25°C) von 0,175 ± 0,075 Pa·s (175 +/- 7) und ein spezifisches Gewicht 25°/25°C von 1,247 +/- 0,010. An den Formstationen wird die obere Schicht abgelegt und in Maschinenrichtung orientiert, dann wird der Kern abgelegt und dieser quer zur Maschinenrichtung orientiert, worauf die zweite Oberschicht folgt, die wieder in Maschinenrichtung orientiert wird. Die Orientierung kann mechanisch oder elektrostatisch erfolgen. Diese beschichtete Matte, die auf eine Dichte von 128 - 320 kg/m³ (8 bis 20 lb/ft³) verdichtet werden kann, wird dann der Presse zugeführt. Die Matte wird auf die untere Platte gebracht und die obere Platte wird heruntergefahren, bis fast die endgültige Dichte erzielt ist, d. h. gerade bevor die Stoppanschläge für die Presse erreicht werden und eine Mattendichte von 368 kg/m³ (23 lb/ft³) erreicht ist. Die Platten sind auf eine Temperatur von 227°C erhitzt. Dann wird Niederdruckdampf von 1,013-2,026 bar (1 bis 2 Atmosphären) in die Matten sowohl durch die obere Preßplatte als auch die Bodenplatte für eine Zeitspanne von etwa 6 sec injiziert. Dann wird die Presse bis zum vollen Stoppanschlag gebracht, d. h. die endgültige Dicke der Matte in der Presse, was im allgemeinen über 510 kg/m³ (32 lb/ft³) bedeutet und gasförmiger Esterkatalysator, der im Niederdruckdampf mitgeschleppt wird, wird in die Matte 2 sec lang injiziert.

Die Dicke der Matte beträgt ca. 19 mm (3/4 Zoll) bei den vollen Stoppanschlägen der Presse. Die Menge an verwendetem Ester beträgt 20 Gew.-%, bezogen auf in der Matte verwendeter Phenolharzleimlösung. Unmittelbar nach der Esterbegasung wird Hochdruckdampf angewandt, z. B. 4,052 bar (4 Atmosphären) für 8 sec. Dann wird der Druck reduziert um, ohne die Mattendicke merklich zu beeinflussen, gerade an den Stoppanschlägen zu halten und ein Vakuum wird 6 sec angelegt, um einen Großteil des Dampfes und der anderen Gase zu entfernen. Die Presse wird dann geöffnet und die Platte entfernt. Die bei diesem Beispiel erforderliche Preßzeit beträgt etwa 30 sec.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung einer Platte aus einer Matte aus teilchenförmigem Lignocellulosematerial und einem alkalischen Phenol-Formaldehydresolleim, wobei der Leim ein molares Formaldehyd- zu Phenolverhältnis von 2 : 1 bis 2,7 : 1, einen Feststoffgehalt von 40 bis 60 Gew.-% und einen Alkalinitätsgehalt von 2 bis 8 Gew.-% hat, dadurch gekennzeichnet, daß man

• a) die Matte zwischen perforierte, auf eine Temperatur von über 100°C erhitzte Preßplatten einbringt, wobei diese Perforationen sich zum Durchleiten eines Gases in diese Matte eignen,
• b) die Matte zwischen den Preßplatten auf eine intermediäre Dicke, die größer ist als die Enddicke der Matte in dieser Presse, zusammenpreßt,
• c) gesättigten Dampf in wenigstens eine Hauptoberfläche dieser Matte durch die Perforationen dieser Preßplatte injiziert, während die Matte eine intermediäre Dicke hat,
• d) die Matte auf eine Enddicke innerhalb der Presse zusammen­ preßt, die geringer ist als die intermediäre Dicke, und Methylformiat, getragen von Dampf, in einer Konzentration von 0,5 bis 5 Vol.-% Methylformiat im Methylformiat-Dampf­ gemisch, aus den Perforationen der Preßplatte in die Matte injiziert, um den Leim zu härten und
• e) Hochdruckdampf aus den Perforationen der Preßplatten in die Matte injiziert, nachdem das Methylformiat-Dampfgemisch eingeblasen worden ist und sich die Matte im Bereich ihrer Enddicke in der Presse befindet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lignocellulosematerial in Form von Spänen, Schnitzeln, Scheiben oder Fasern vorliegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vakuum durch die Öffnungen von wenigstens einer der Preßplatten nach der Hochdruckdampfhärtung angelegt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitspanne vom Beginn des Bedampfungsschritts mit gesättigtem Dampf bis zum Ende des Hochdruckbedampfungsschritts weniger als 2 min beträgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitspanne für die Begasung mit dem Ester im Bereich von 0,1 bis 20 Sekunden liegt.