DE4422541A1

DE4422541A1 - Vacuum treatment of derived timber products

Info

Publication number: DE4422541A1
Application number: DE4422541A
Authority: DE
Inventors: Albrecht Dr Epple
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-06-28
Filing date: 1994-06-28
Publication date: 1996-01-04

Abstract

The derived timber products, as an endless length or as individual pieces, are subjected to a vacuum treatment after the hot pressing in a still press-warmed condition. The vacuum treatment is carried out in a continuous pass or interrupted. The press-warmed timber material is moistened on its surface before or during the vacuum treatment process. The heat capacity of the press-warmed material is used for heat recovery.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Vakuumbehandlung von planen oder geformten Holzwerkstoffen (Spanplatten Faserplatten Preßholzformteile, Sperrholz, Furnierschichtholz usw.) zur beschleunigten Formaldehydabgabe bei formaldehydhaltigen Klebe- bzw. Bindemitteln und zum beschleunigten Feuchteausgleich innerhalb der Holzwerkstoffe nach dem Verpressen.The invention relates to the vacuum treatment of plans or molded wood materials (chipboard fiberboard molded wood parts, Plywood, laminated veneer lumber, etc.) for accelerated release of formaldehyde for formaldehyde-containing adhesives or binders and for accelerated Moisture compensation within the wood materials after pressing.

Die meisten Holzwerkstoffe werden nach wie vor mit formaldehydhaltigen Klebe- bzw. Bindemitteln hergestellt. Der Formaldehyd ist wegen seiner her vorragenden chemischen Eigenschaften ein wichtiger Bestandteil der Verkle bung. Dabei wird zumindest ein Teil des Formaldehyds bei der Aushärtung des Leims chemisch umgesetzt. Je nach der Formulierung des Leimharzes und den Verfahrensbedingungen bleibt ein mehr oder weniger großer Anteil des Formaldehyds potentiell ungebunden und wird im Laufe der Gebrauchsdauer als Gas an die Umgebung abgegeben.Most wood-based materials are still made with formaldehyde Adhesives or binders produced. The formaldehyde is there because of it excellent chemical properties an important part of the adhesive exercise. At least part of the formaldehyde is cured when the Glue implemented chemically. Depending on the formulation of the glue resin and the Process conditions remain a more or less large part of the Formaldehyde is potentially unbound and is released over the course of its useful life released as gas to the environment.

Die Menge Formaldehyd, die ein Gebrauchsgegenstand an die Umgebung ab geben darf, ist durch Verordnung - z. B. Gefahrstoffverordnung in Deutsch land - begrenzt. Es gibt nun verschiedene Ansätze, das Formaldehydabgabe potential von mit Formaldehydharzleim verleimten Holzwerkstoffen zu redu zieren.The amount of formaldehyde that a commodity releases to the environment may give is by regulation - z. B. Ordinance on Hazardous Substances in German country - limited. There are now different approaches to formaldehyde release to reduce the potential of wood-based materials glued with formaldehyde resin glue adorn.

Die bedeutendste Methode ist die Verwendung von Leimharzformulierungen mit sehr geringem Formaldehydüberschuß. Der Nachteil dieser Leime ist der hohe Preis, gewisse Modifizierungen in der Verfahrenstechnik und die Ver minderung der Gebrauchseigenschaften. Hier sind in erster Linie die erhöhten Quellwerte zu nennen, die den Verarbeiter zwingen, teurere Mischharze zu verwenden oder die Leimdosierung zu erhöhen.The most important method is the use of glue resin formulations with very little excess of formaldehyde. The disadvantage of these glues is that high price, certain modifications in process engineering and the ver reduction in the properties of use. Here are the higher ones in the first place To mention source values that force the processor to use more expensive mixed resins use or increase the glue dosage.

Es ist ferner Stand der Technik, daß den Harzen vom Verarbeiter bei der Verleimung Stoffe zugesetzt werden, die eine temporäre Formaldehydbinde kapazität haben. So wird der Leimflotte in geringen Mengen Harnstoff und/oder Ammoniak zugegeben, wobei auch Stoffe zur Anwendung kommen, die den Harnstoff oder das Ammoniak erst bei der Verleimung freisetzen. Diese Methode wird teilweise zusätzlich zur Verwendung von formaldehydarmen Leimen angewendet. Der Nachteil dieser Methode ist, daß das Formaldeyhd potential nur in geringem Umfang beeinflußt werden kann, und zudem der überschüssige Formaldehyd nicht dauerhaft gebunden werden kann.It is also state of the art that the resin from the processor at Gluing substances are added that have a temporary formaldehyde bond have capacity. So the glue liquor is in small amounts urea and / or Added ammonia, which also uses substances that only release the urea or ammonia when gluing. These Method is sometimes used in addition to the use of low formaldehyde Glue applied. The disadvantage of this method is that the Formaldeyhd potential can only be influenced to a small extent, and also the excess formaldehyde cannot be permanently bound.

Fertige Holzwerkstoffprodukte können durch Beschichten mit filmbildenden Stoffen wie beispielsweise kunstharzgetränkten Papieren oder Lacküberzügen in ihrem Formaldehydabgabeverhalten verbessert werden. Diese Methode besteht im Grunde nur in der Erhöhung des Diffusionswiderstands, wodurch sich die Formaldehydabgabe auf einen längeren Zeitraum erstreckt. Zur nach träglichen Senkung der Formaldehydabgabe sind auch formaldehydbindende Anstriche im Einsatz.Finished wood-based products can be coated with film-forming Fabrics such as resin-impregnated papers or varnish coatings be improved in their formaldehyde release behavior. This method basically consists only in increasing the diffusion resistance, whereby the formaldehyde release extends over a longer period of time. To after Sluggish reductions in formaldehyde release are also formaldehyde-binding Paintings in use.

Es ist ferner bekannt, daß an fertigen Möbeln oder Möbelteilen aus Holzwerk stoffen, überschüssiges Formaldehyd durch eine Vakuumbehandlung nach haltig gesenkt werden kann. Nachteil dieser Methode ist, daß die Holzwerk stoffe in der Kammer zuerst erwärmt werden müssen, was wegen der indi rekten Wärmeübertragung und der Begrenzung der zulässigen Holzfeuchte sehr viel Zeit in Anspruch nimmt. Um Holz schonend zu trocknen, ist es Stand der Technik, dafür Vakuum einzusetzen. Es ist aber kein Verfahren bekannt, bei dem Holzwerkstoffe unmittelbar nach dem Verpressen - in warmem Zu stand - einer Vakuumbehandlung zur Formaldehydreduzierung und zum beschleunigten Feuchteausgleich unterzogen werden.It is also known that finished furniture or furniture parts made of wood substances, excess formaldehyde by vacuum treatment can be permanently reduced. Disadvantage of this method is that the woodwork substances in the chamber must first be heated, which is due to the indi direct heat transfer and the limitation of the permissible wood moisture takes a lot of time. To dry wood gently, it is stand the technology to use vacuum for this. However, no method is known for the wood-based materials immediately after pressing - in warm conditions stand - a vacuum treatment for formaldehyde reduction and accelerated moisture equalization.

Die Erfindung setzt sich zum Ziel, die Nachteile der bekannten Systeme zu vermeiden. Dies wird erfindungsgemäß mit dem im Anspruch 1 gekenn zeichneten Verfahren erreicht. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Aus gestaltungen der Erfindung wiedergegeben.The aim of the invention is to overcome the disadvantages of the known systems avoid. This is known according to the invention with that in claim 1 recorded procedures achieved. In the dependent claims are advantageous reproduced designs of the invention.

Erfindungsgemäß werden also Holzwerkstoffe nach dem Verlassen der Heiß presse einer Vakuumbehandlung unterzogen. Die prinzipiellen physikalischen und chemischen Vorgänge bei der Herstellung bzw. der Verleimung sind bei allen Holzwerkstoffen ähnlich. Die Leimflotte, die für die Beleimung der Späne, Fasern oder Furniere eingesetzt wird, enthält neben dem Leimharz aus Gründen der Verarbeitbarkeit rd. 50% Wasser. According to the invention, wood materials become hot after leaving the hot press subjected to vacuum treatment. The basic physical and chemical processes in the manufacture or gluing are included similar to all wood-based materials. The glue liquor used for the gluing of the Chips, fibers or veneers are used in addition to the glue resin Processability reasons approx. 50% water.

Zur Vereinfachung wird für die nachfolgende Beschreibung aus der Gruppe der Holzwerkstoffe die Spanplatte bzw. MDF-Platte herausgegriffen. Durch die üblicherweise zwischen 180°C und 230°C heißen Preßplatten oder Preß bänder verdampft in der Presse die Feuchtigkeit an der Plattenoberfläche. Da die Heizplatte dem Entweichen des Dampfes einen großen Widerstand entgegensetzt und die Kantenfläche klein ist, wird der Dampf überwiegend in die Plattenmitte gedrückt und erwärmt dabei die Mittelschicht. Dadurch trocknet die Deckschicht aus, während sich die Feuchte in der Mittelschicht sammelt. Wenn über diesen als sog. Dampfstoßeffekt bekannten Vorgang und über die Kontaktwärme rd. 100°C in der Mittelschicht der Platte erreicht werden, beginnt der Leim dort auszuhärten. Aus technologischen Gründen verbleibt die Preßplatte danach noch eine gewisse Zeit unter Wärmeeinfluß in der Presse, bis die Presse geöffnet werden kann. Wichtig in diesem Zusammenhang ist:For the sake of simplicity, the following description is taken from the group of the wood-based materials, the chipboard or MDF board. By the usually between 180 ° C and 230 ° C hot press plates or press belts evaporates the moisture on the plate surface in the press. There the heating plate has a great resistance to the escape of steam opposed and the edge area is small, the steam is predominantly in pressed the middle of the plate and warmed the middle layer. Thereby the top layer dries out, while the moisture in the middle layer collects. If about this process known as the so-called steam boost effect and about contact heat approx. 100 ° C reached in the middle layer of the plate the glue begins to harden there. For technological reasons the press plate then remains in under the influence of heat for a certain time the press until the press can be opened. Important in this Connection is:

(a) There is still steam in the middle layer, which is especially in The middle of the plate is overheated and has a pressure of over 1 bar;
(b) The temperature on the wood-based material surface has been exited the press between 175 ° C and 200 ° C, while in the middle of the plate at the edge 100 ° C and in the middle of the plate up to 130 ° C and above;
(c) there is a large moisture gradient over the plate thickness. At the Board surface, the wood moisture is practically zero, while in the middle layer moisture of over 20% can occur. The average humidity, the occurs after the moisture balance between the middle and top layers, is usually between 6% and 8%. This process, as air conditioning designated, takes several days. The plate thickness decreases in Longitudinal plate center by 0.1 mm to 0.2 mm, as the above explained relieves pressure.

Die Vakuumbehandlung der Platte nach der Presse bewirkt nun, daß der Wasserdampf aus der Plattenmitte sowohl über die Kanten als auch über die Oberflächen beschleunigt entweichen kann. Dadurch findet ein Feuchteaus gleich innerhalb der Platte statt. Da der Formaldehyd im Wasserdampf gut löslich ist, verringert sich als Nebenerscheinung der Formaldehydgehalt. Zusätzlich erniedrigt das Vakuum den Siedepunkt des Formaldehyds sehr stark, so daß über diesen Effekt weiterer Formaldehyd der Span- bzw. Faser platte entzogen wird. Dies geht auch dann weiter, wenn die Temperatur in der Platte unter 100°C gesunken ist.The vacuum treatment of the plate after the press now causes the Water vapor from the center of the plate both over the edges and over the Surfaces can escape faster. This causes moisture to escape right inside the plate instead. Because the formaldehyde in water vapor is good is soluble, the formaldehyde content decreases as a by-product. In addition, the vacuum lowers the boiling point of formaldehyde very much strong, so that this effect further formaldehyde of the chip or fiber plate is withdrawn. This continues even when the temperature in the Plate has dropped below 100 ° C.

Der wichtigste Vorteil der Erfindung ist die Möglichkeit zur nachhaltigen Reduzierung der Formaldehydabgabe von Holzwerkstoffen. So ist es möglich, mit Leimen, die einen höheren Formaldehydüberschuß haben, Platten mit guten mechanischen Eigenschaften herzustellen, die den Anforderungen an die zulässige Formaldehydabgabe sicher einhalten und sogar unterschreiten. Ein weiterer Vorteil ist der raschere Feuchteausgleich in der fertigen Platte. Da durch kann die sonst verfahrenstechnisch notwendige Kühlstation wegfallen. Auch die Reifezeit (Konditionierung) kann verkürzt werden. Darüber hinaus wird die Maßhaltigkeit der Plattendicke beim Schleifen erhöht, da kein nach trägliches Schrumpfen in Plattendicke mehr stattfindet.The main advantage of the invention is the possibility of sustainable Reduction of formaldehyde release from wood-based materials. So it is possible with glues that have a higher excess of formaldehyde, boards with good mechanical properties that meet the requirements of the Adhere to the permissible formaldehyde release and even fall below it. On Another advantage is the faster moisture balance in the finished plate. There this can eliminate the cooling station that is otherwise required in terms of process technology. The ripening time (conditioning) can also be shortened. Furthermore the dimensional accuracy of the plate thickness is increased when grinding, since no after sluggish shrinking takes place more.

Weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vakuumbehandlung von Holzwerkstoffen betreffen die Befeuchtung, die Gestaltung der Vakuumzonen und die Wärmerückgewinnung.Further refinements of the vacuum treatment according to the invention from Wood-based materials concern humidification, the design of the vacuum zones and heat recovery.

Die Oberfläche der Span- bzw. Faserplatte ist durch den Kontakt zur Heiz platte nicht nur fast vollständig ausgetrocknet, sondern sie ist je nach den Preßbedingungen und Holzart mehr oder weniger verhornt. Es hat sich nun gezeigt, daß die oben beschriebenen Wirkungen der Vakuumbehandlung be schleunigt werden können, wenn die Platten kurz vor oder am Beginn der Vakuumbehandlung leicht befeuchtet werden.The surface of the chipboard or fiberboard is due to the contact with the heater plate not only almost completely dried out, but it depends on the Press conditions and type of wood more or less horny. It has now shown that the effects of vacuum treatment described above be can be accelerated if the plates shortly before or at the beginning of the Vacuum treatment can be moistened slightly.

Es ist selbstverständlich, daß die Vakuumbehandlung in einer Einheit oder in einander folgenden getrennten Einheiten oder auch mit parallel angeordneten Einheiten mit gleichem oder unterschiedlich hohem Unterdruck erfolgen kann. Die Einwirkzeit für das Vakuum, um ein Produkt mit einem bestimmten Restformaldehydgehalt zu erhalten, hängt von verschiedenen Parametern ab, so z. B. dem Formaldehydüberschuß des verwendeten Leimes, der Leimtype, der Rohdichte und dem Rohdichteprofil der Platte sowie der Porosität der Deckschichten, der Holzart und der Plattendicke. Ferner ist die Dichtigkeit der Vakuumeinrichtung und damit der technisch erreichbare Unterdruck von Bedeutung. Bei kontinuierlicher Vakuumbehandlung ist somit die Gesamtlänge der Vakuumzone proportional der erforderlichen Einwirkzeit und der Produktionsgeschwindigkeit, mit der die Platte aus der Presse kommt. It goes without saying that the vacuum treatment in one unit or in successive separate units or with parallel arranged Units with the same or different negative pressure can be done. The exposure time for the vacuum to a product with a certain Obtaining residual formaldehyde content depends on various parameters, so z. B. the formaldehyde excess of the glue used, the type of glue, the bulk density and the bulk density profile of the plate and the porosity of the Top layers, the type of wood and the panel thickness. Furthermore, the tightness of the Vacuum device and thus the technically achievable vacuum of Meaning. With continuous vacuum treatment, the total length is therefore the vacuum zone proportional to the required exposure time and the Production speed at which the plate comes out of the press.

Da während der Vakuumbehandlung die Platte abkühlt, besteht die Möglich keit, einen Teil der in der Platte gespeicherten Wärmemenge zur Wärmerück gewinnung zu nutzen. Dabei ist es selbstverständlich, daß neben dem Wärme tauscher in dem Vakuumkreislauf auch davon getrennte Wärmetauscher einge setzt werden, die z. B. über rollenden Kontakt zusätzlich Wärme von der Plattenoberfläche abführen.Since the plate cools down during the vacuum treatment, this is possible speed, a part of the amount of heat stored in the plate for heat return extraction. It goes without saying that in addition to the heat heat exchangers are also inserted in the vacuum circuit be set, the z. B. additional heat from the rolling contact Remove the plate surface.

Nachstehend ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vakuumbe handlung anhand der Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur schema tisch die Anordnung der einzelnen Komponenten zeigt.Below is an embodiment of the vacuum chamber according to the invention action explained in more detail with reference to the drawing, the only figure scheme table shows the arrangement of the individual components.

Nach Herstellung des Holzwerkstoffs 1 in einer beliebig dafür geeigneten Presse 2 werden im Fall der Preßplattenherstellung zweckmäßigerweise beide Längskanten mit einer Säge oder einem Zerspaner 3 besäumt. In der Be feuchtungseinheit 4 erfolgt beispielsweise über Walzenauftrag 5 ein beid seitiges Befeuchten der Plattenoberflächen. Eine ringsumlaufende Abdichtung 6 verhindert einen Wasserdampfaustritt. In der nachfolgend angeordneten Vakuumstation 7, die den Holzwerkstoff in Verbindung mit der vorgeschal teten Befeuchtungseinheit 4 hermetisch umschließt, wird der sich in der Be feuchtungseinheit 4 bildende Wasserdampf und der Wasserdampf aus dem Platteninnern zusammen mit dem gasförmigen Formaldehyd über die Vaku umpumpe 8 abgesaugt. Zur Unterstützung des Wasserdampftransports aus der Plattenmitte sind wahlweise an den Plattenlängskanten Vakuumköpfe 9 ange ordnet. Zweckmäßigerweise wird der Dampfstrom der Vakuumköpfe 9 über eine von der Vakuumstation 7 getrennten Vakuumpumpe 10 abgesaugt. Der Auslauf der Vakuumstation 7 wird mit Dichtung 11 gegen Druckverlust rings um abgedichtet.After the production of the wood material 1 in a press 2 suitable for this purpose, in the case of the production of the press plates, both longitudinal edges are expediently trimmed with a saw or a chipper 3 . In the moistening unit 4 , for example, roller application 5 is used to moisten the plate surfaces on both sides. A circumferential seal 6 prevents water vapor from escaping. In the subsequently arranged vacuum station 7 which surrounds the wood material in connection with one of the scarf ended humidification unit 4 hermetically, is the loading in feuchtungseinheit 4-forming water vapor and the water vapor from the plate inside cuum together with the gaseous formaldehyde on the Vaku sucked up. 8 To support the water vapor transport from the center of the plate vacuum heads 9 are optionally arranged on the longitudinal edges of the plate. The vapor stream of the vacuum heads 9 is expediently drawn off via a vacuum pump 10 which is separate from the vacuum station 7 . The outlet of the vacuum station 7 is sealed around with a seal 11 against pressure loss.

Claims

1. A process for the release of formaldehyde and for moisture compensation of wood materials glued with formaldehyde resin glues, characterized in that the wood materials are subjected to a vacuum treatment as an endless strand or as individual pieces after the hot press in a still warm state.

2. The method according to claim 1, characterized in that the Vacuum treatment of the wood materials takes place in a continuous process.

3. The method according to claim 1, characterized in that the Vacuum treatment of the wood materials is carried out discontinuously.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized records that the warm pressed wood material before or at the entrance to the Vacuum treatment is moistened on the surface.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized records that the heat content of the press-warm wood materials to heat recovery is used.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized records that the wood-based material both as a flat plate and as a molded part can be present.