DE4402341C2 - Bindemittellösungen für cellulosehaltige Produkte - Google Patents

Bindemittellösungen für cellulosehaltige Produkte

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Description

Die Erfindung betrifft wäßrige Lösungen von Bindemit­ teln, die insbesondere mit cellulosehaltigen Produkten in der Hitze gehärtet werden können. Diese Bindemittel sind zur Herstellung von Holzwerkstoffen wie z. B. Span­ platten, von Textilvlies auf Basis von Cellulosefasern oder von Dämmaterialien aus cellulosehaltigen Produkten geeignet.
Im Zuge der Suche nach natürlichen und insbesondere nachwachsenden Rohstoffen für die Herstellung von Bin­ demitteln für Holzwerkstoffe ist auch die Verwendung von Tanninen bekannt (J. Macromol. SCI.-Chem. A 16 (7), 1243-1250 (1981), die mit Diisocyanaten und Formaldehyd gehärtet werden.
Eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften dieser Bindemittel wird gemäß einer älteren Anmeldung (P 43 28 220.2) durch Auswahl bestimmter Tannin-Sorten, insbesondere des Tannins der Pekan-Nuß und deren Kombi­ nation mit in der Wärme Formaldehyd freisetzenden Stof­ fen erzielt.
Auch bei diesen Bindemitteln ist somit die Möglichkeit der unerwünschten Emission von Formaldehyd gegeben.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Bindemittel für celluslosehaltige Produkte auf Basis Tannin bereitzu­ stellen, die zwar die Herstellung hochwertiger Holz­ werkstoffe ermöglichen, aber keine Härterkomponenten enthalten, die toxisch sind oder toxische Komponenten abspalten können.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch tanninhaltige Bin­ demittellösungen gemäß der Ansprüche 1 und 2, durch Verwendung dieser Bindemittellösungen zur Herstellung von Werkstoffen auf Basis cellulosehaltiger Produkte gemäß Anspruch 3, sowie durch ein Verfahren zur Her­ stellung von cellulosehaltigen Werkstoffen gemäß An­ spruch 4.
Es wurde gefunden, daß gewisse Tannine in alkalischer Lösung eine Autokondensation erfahren, die bei Kontakt mit Cellulose beschleunigt abläuft. Wäßrige Lösungen dieser Tannine mit einem pH-Wert von etwa 13,5 gelieren bei Raumtemperatur innerhalb von 16-20 h. Bei höherem pH-Wert erfolgt eine Verkürzung, bei niedrigerem pH-Wert eine Verlängerung der Gelzeit. Durch Temperatu­ rerhöhung und bei Kontakt mit Cellulose wird die Auto­ kondensationsreaktion stark beschleunigt, so daß sich z. B. unter üblichen Bedingungen zur Herstellung von Spanplatten eine vollständige Aushärtung dieser alkali­ schen Tannine erzielen läßt. Da zudem entsprechend her­ gestellte Werkstoffe ausreichende Festigkeiten zeigen, sind wäßrige Lösungen dieser Tannine, die einen pH-Wert größer 9, bevorzugt größer 12 haben, zur Herstellung von cellulosehaltigen Werkstoffen geeignet.
Die erfindungsgemäß einsetzbaren Tannine sind solche, die Einheiten der allgemeinen Struktur
enthalten, wobei R Wasserstoff oder eine Hydroxylgruppe darstellt und die freien Bindungen an den Sauerstoffre­ sten entweder mit Wasserstoff abgesättigt oder Bindun­ gen zu anderen Molekülgruppen wie etwa Zuckerresten oder Reste anderer oder gleicher polyvalenter Verbin­ dungen mit phenolischen Hydroxylgruppen sind.
Entsprechende Tannine sind solche aus der Gruppe der Procyanidine und der Prodelphinidine, insbesondere Tan­ nin der Kiefernrinde oder Pekan-Nuß. Abmischungen die­ ser Tannine mit z. B. Mimosa- oder Quebracho-Tannin im Verhältnis 2 : 5-5 : 2 haben zwar eine verlängerte Aushär­ tungszeit, lassen sich aber noch einsetzen.
Da das Wasser der Bindemittellösungen vor der Härtung verdampfen muß, sollen die Lösungen einen möglichst hohen Bindemittelgehalt haben. Andererseits darf die Viskosität der Lösungen nicht so hoch sein, daß die Verarbeitbarkeit beeinträchtigt wird. Im allgemeinen enthalten die erfindungsgemäßen Bindemittellösungen 35-45 Gew.-% Tannin. Diese Lösungen eignen sich zur Herstellung von Werkstoffen aller Art auf Basis cellu­ losehaltiger Produkte.
Entsprechende cellulosehaltige Produkte sind z. B. Holz­ späne, Fasern auf Cellulosebasis wie z. B. Baumwolle oder Flachs oder auch Stroh, aus denen Spanplatten, Textilvliese oder Schall- und Wärmedämmaterialien her­ gestellt werden.
Die Herstellung der Werkstoffe erfolgt in der Art, daß die erfindungsgemäßen Bindemittellösungen mit cellulo­ sehaltigen Produkten vermischt, das Gemisch getrocknet, in eine Form gebracht und bei einer Temperatur unter­ halb der Zersetzungstemperatur des Tannins, bevorzugt bei 160 bis 210°C unter Druck gehärtet werden. Der Druck liegt dabei, je nach Einsatzmaterial und ge­ wünschter Dichte im Bereich von 0,1 bis 4 MPa/mm2.
So ist z. B. auch die Herstellung dreilagiger Spanplat­ ten möglich, mit einem Druck von 2 bis 3,5 MPa/mm2.
Die Menge der Bindemittellösung liegt je nach gewünsch­ tem Werkstoff und gewünschter Festigkeit im Bereich von 4 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das cellulosehaltige Pro­ dukt.
Beispiel
Holzspäne werden mit einer 40%igen wäßrigen Lösung (pH 13,5) der Pekán-Nuß, die 11 Gew.-% des Holzes an Tannin enthält, besprüht und getrocknet. Danach werden sie in an sich bekannter Weise (2,5 N/mm2; 195°C) zu Platten der Dimension 400 × 350 × 18 mm geformt, ge­ preßt und gehärtet.
Bei einer Preßzeit von 4 min, 30 s (15 s/mm) wird eine Querzugfestigkeit von 0,672 MPa erhalten. Bei einer Preßzeit von 3 min, 30 s (11,5 s/mm) beträgt die Quer­ zugfestigkeit 0,499 MPa.

Claims (4)

1. Lösungen hitzehärtender Bindemittel für cellulose­ haltige Produkte auf Basis Tannin, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es alkalische, wäßrige Lösungen von Tanninen sind, die Einheiten der allgemeinen Struktur
enthalten, wobei R Wasserstoff oder eine Hydroxyl­ gruppe darstellt und die freien Bindungen an den Sauerstoffresten entweder mit Wasserstoff abgesät­ tigt oder Bindungen zu anderen Molekülgruppen sind.
2. Bindemittellösungen nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der pH-Wert der Lösung größer 12 ist.
3. Verwendung der Bindemittellösungen gemäß der An­ sprüche 1 und 2 zur Herstellung von Werkstoffen auf Basis cellulosehaltiger Produkte.
4. Verfahren zur Herstellung von cellulosehaltigen Werkstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bin­ demittellösung gemäß der Ansprüche 1 und 2 mit cellulosehaltigem Produkt vermischt, das Gemisch getrocknet, in eine Form gebracht und dort bei einer Temperatur im Bereich von 160 bis 210°C und einem Druck im Bereich von 0,1 bis 4 MPa/mm2 behandelt wird.
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