DE4022348A1

DE4022348A1 - Verfahren zur herstellung von holzwerkstoffen

Info

Publication number: DE4022348A1
Application number: DE19904022348
Authority: DE
Inventors: Edmone Prof Dr Roffael; Helmut Miertzsch
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1990-07-13
Filing date: 1990-07-13
Publication date: 1992-01-16
Also published as: DE4022348C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Holzwerkstoffen mit alkalisch-härtenden Phenolformaldehydharzen als Bindemittel.

Solche Verfahren, die zur Herstellung von Holzwerkstoffen, wie z. B. Span-, Sperrholz- und Faserplatten dienen, bei denen als Bindemittel alkalischhärtende Phenolformaldehydharze (PF-Harze) eingesetzt werden, sind bekannt. Diese Bindemittel enthalten besonders starke Alkalien, wie Natriumhydroxid, welche als Katalysator zur Herstellung der Verbindung zwischen Phenol- und Formaldehyd notwendig sind. Alkalisch härtende Phenolformaldehydharze für die Spanplatten-Industrie werden technisch in der Regel in einem Molverhältnis Phenol zu Formaldehyd von 1 zu 1,8 bis 1 zu 3,0 hergestellt. Dabei beträgt die Menge des Alkalis bis zu etwa 1 Mol je Mol Phenol. Die Verwendung von Alkali bei der Kondensation von PF-Harzen ist chemisch, technisch und wirtschaftlich notwendig, um einen optimalen Kondensationsgrad (bei einem möglichst hohen Harzgehalt der Leimflotte) und eine technisch vertretbare Viskosität zu erreichen. Der Alkaligehalt in Spanplattenbindemittel auf Basis von Phenolformaldehyd beträgt im allgemeinen 4% bis 15% (bezogen auf eine 50%ige Harzflotte). Bei der Verleimung von Spänen extraktreicher Holzarten wie Kastanie oder Eiche werden PF-Harze mit einem noch höheren Alkaligehalt verwendet oder es wird dem Harz vor der Verwendung als Bindemittel zusätzliches Alkali zugefügt.

Zur Beschleunigung der Vernetzungsreaktion durch Wärmeeinwirkung der alkalisch-härtenden PF-Harze werden den letzteren Beschleuniger zugegeben. Als Härtungsbeschleuniger eignen sich insbesondere alkalihaltige Stoffe wie Kaliumcarbonat oder Paraformaldehyd bzw. Natriumhydroxid. Andere Härtungsbeschleuniger wie Resorcin oder Tannine können auch zugesetzt werden, diese sind jedoch mit einem erheblichen Nachteil behaftet: sie sind teuer.

Es wurde versucht, die mechanisch-technologischen Eigenschaften der nach dem gattungsgemäßen Verfahren hergestellten Werkstoffe positiv zu beeinflus sen. Die Biege- und Zugfestigkeit soll erhöht, die Dickenquellung verringert werden. Die Erhöhung der Biege- und Zugfestigkeit soll durch Erhöhung des Bindemittelanteiles bzw. bei der Verleimung von extraktreichen Holzarten wie Eiche oder Edelkastanie durch Erhöhung des Alkaligehaltes in den PF-Harzen erreicht werden. (Clad, W. (1967): Phenol-Formaldehydkondensate als Binde mittel für die Herstellung von Spanplatten. Holz als Roh- und Werkstoff, 25, 137 . . . 147 Platten; Klauditz, W., Ulbricht, H. J. und Kratz, W. (1958): Über die Herstellung und Eigenschaften leichter Holzspanplatten. Holz als Roh- und Werkstoff, 16, 459 . . . 466; Roffael, E. (1978): Beitrag zur Verwendung von Eichen holz in phenolformaldehydharzgebundenen Spanplatten. Forstarchiv 49, 152 . . . 156; Schmidt-Hellerau, Ch. (1968): Möglichkeiten zur Qualitätssteigerung von Phenolspanplatten. Holz-Zentralblatt 94, 1327 . . . 1328.) Die Verringerung der Dickenquellung soll durch eine thermische Nachbehandlung erreicht wer den. Diese Verfahren sind jedoch mit erheblichen Nachteilen behaftet. Es ist bekannt, daß ein hoher Alkaligehalt von PF-harzgebundenen Platten zur Ver sprödung der Platten im Deckschichtenbereich führt. Ferner wird durch Erhö hung des Alkaligehaltes das Sorptionsverhalten der Platten negativ beeinflußt. Dies ist nachteilig. Die Verringerung der Dickenquellung durch thermische Nachbehandlung ist insofern nachteilig, als die Biegefestigkeit und die Querzug festigkeit dabei zurückgehen können.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Festigkeitseigenschaften von Phenolformaldehydharz gebundenen Holzwerkstoffen zu verbessern, ohne den Bindemittelanteil der Platten oder den Alkaligehalt der PF-Harze erhöhen zu müssen.

Diese Aufgabe wurde durch die in den Ansprüchen 1 und 2 angegebene Erfin dung gelöst. Es wurde überraschend gefunden, daß Antrachinon und Antra chinonmonosulfonat in Salzform bei der Verleimung von Holzzerkleine rungsprodukten mit alkalischen PF-Harzen, die Festigkeit der Holzwerkstoffe erhöhen und ihre Dickenquellung verringern.

Die Menge des eingesetzten Antrachinons bzw. Antrachinonmonosulfonats be trägt 0,01% bis 5%, vorzugsweise 0,01% bis 2%, bezogen auf das Gewicht der Holzspäne. Schon geringe Mengen dieser Stoffe bewirken eine Verbesserung der mechanisch-technologischen Eigenschaften der damit hergestellten Holz werkstoffe.

Eine weitere vorteilhafte Verfahrensmaßnahme liegt darin, daß handelsübliche PF-Harze eingesetzt werden können, die vorzugsweise einen Alkaligehalt von 3% bis 15% aufweisen und mit Resorcin, Tanninen oder Sulfitablaugen modifi ziert sein können.

In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Antrachinon bzw. Antrachinonmonosulfat nur den Deckschichten bzw. nur der Mittel schicht zugegeben werden. Dies ist besonders dann von Bedeutung, wenn ent weder vorwiegend die Biegefestigkeit erhöht oder die Querzugfestigkeit verbes sert werden soll.

Sind einzelne Schichten der mehrschichtigen Spanplatten mit verschiedenen Bindemitteln gebunden, so kann das Antrachinon oder Antrachinonmonosulfat nur den mit alkalisch-härtenden Phenolharzen gebundenen Schichten zugege ben werden.

Für die Erzielung der Qualitätsverbesserung hat sich als irrelevant erwiesen, ob das Antrachinon bzw. Antrachinonmonosulfonat den Spänen oder dem Harz zugegeben wird.

Tabelle 1 gibt beispielhaft die Eigenschaften von, mit einem PF-Harz (Alkali gehalt 9,5%) ohne und mit Zusatz von Antrachinon hergestellten Buchenholz spanplatte an.

Aus den tabellierten Angaben ist ersichtlich, daß durch die Zugabe von Antra chinon die Querzugfestigkeit (V 20 nach DIN 52 365) und die Kochquerzug-fe stigkeit (V 10 nach DIN 68 763) deutlich erhöht werden. Die Biegefestigkeit (nach DIN 52 362) der hergestellten Platten wurde erhöht. Die Dickenquel lungswerte (nach DIN 52 364) und die Wasseraufnahme (in Anlehnung an DIN 52 351 an Prüfkörpern der Abmessung 25 mm × 25 mm × Dicke bestimmt) der unter Zusatz von Antrachinon hergestellten Platten weisen gegenüber den ohne Antrachinon hergestellten Platten eine deutliche Verringerung auf.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Holzwerkstoffen aus Holzzerkleinerungs produkten mit alkalischen Phenolformaldehydharzen als Bindemittel, ins besondere von Spanplatten, dadurch gekennzeichnet, daß den Holzzerklei nerungsprodukten vor, während oder nach der Beleimung mit dem alka lisch-härtenden Phenolformaldehydharz Antrachinon (C₁₄H₈O₂) zuge geben wird.

2. Verfahren zur Herstellung von Holzwerkstoffen aus Holzzerkleinerungs produkten mit alkalischen Phenolformaldehydharzen als Bindemittel, ins besondere von Spanplatten, dadurch gekennzeichnet, daß den Holzzerklei nerungsprodukten vor, während oder nach der Beleimung mit dem alka lisch-härtenden Phenolformaldehydharz Antrachinonmonosulfonat zuge geben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das An trachinon oder das Antrachinonmonosulfonat in Mengen von 0,01% bis 5%, bezogen auf das Gewicht der Holzspäne, zugegeben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Antrachinon oder Antrachinonmonosulfonat in Mengen von 0,01% bis 2%, bezogen auf das Gewicht der Holzspäne, zugegeben wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete alkalisch-härtende Phenol formaldehydharz vorzugsweise einen Alkaligehalt von 3% bis 15%, auf eine 50%ige Leimflotte bezogen, aufweist und gegebenenfalls mit Resorcin, Tanninen oder Sulfitablaugen modifiziert ist.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antrachinon oder Antrachinonmonosul fonat nur den Spänen der Mittelschicht einer durchgehend mit alkalisch- härtenden Phenolharzen gebundenen Spanplatte beigegeben wird.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß das Antrachinon oder Antrachinonmonosulfonat nur den Spänen der Deckschicht einer mit alkalisch-härtenden Phenolhar zen gebundenen Spanplatte beigegeben wird.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antrachinon oder Antrachinonmono sulfonat in mehrschichtigen Spanplatten, deren Schichten mit verschie denen Bindemitteln gebunden sind, in die mit alkalisch-härtenden Phe nolharzen gebundenen Schichten eingebracht wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antrachinon oder Antrachinonmonosulfonat den Spänen oder dem Harz vor-, während oder nach der Kondensation des Phenols mit dem Formaldehyd zugegeben wird.