DE4447711C2

DE4447711C2 - Verfahren zur Herstellung von cellulosehaltigen Werkstoffen

Info

Publication number: DE4447711C2
Application number: DE4447711A
Authority: DE
Inventors: Willi Roll; Antonio Pizzi; Berthold Dombo
Original assignee: Bakelite AG
Current assignee: Hexion Specialty Chemicals AG
Priority date: 1994-01-27
Filing date: 1994-01-27
Publication date: 2000-08-03
Anticipated expiration: 2014-01-28

Abstract

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden alkalische, wäßrige Lösungen von Tanninen, die Einheiten der allgemeinen Struktur DOLLAR F1 mit einem cellulosehaltigen Produkt vermischt, getrocknet und unter Anwendung von Druck und Wärme gehärtet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von cellulosehaltigen Werkstoffen.

Beispiele für entsprechende Werkstoffe sind Spanplatten, Textilvlies auf Basis von Cellulosefasern oder Dämmaterialien jeweils auf Basis von den in Anspruch 1 genannten cellulosehaltigen Produkten.

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 der mit diesen Bindemitteln hergestellten cellulosehaltigen Werkstoffe wird gemäß der auf einem älteren Zeitrang basierenden DE 44 02 159 A1 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, ein Verfahren zur Herstellung von cellulosehaltigen Werkstoffen bereitzu stellen, das zwar die Herstellung hochwertiger Werkstoffe ermöglicht, wobei aber keine Härterkomponenten verwendet werden, die toxisch sind oder toxische Komponenten abspalten können.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch das Verfahren zur Herstellung von cellulosehaltigen Werkstoffen gemäß den Ansprüchen 1 und 2.

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 bis 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 als 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 Zuckerresten oder zu Resten 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 bis 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 bis 45 Gew.-% Tannin. Diese Lösungen eignen sich zur Herstellung von Werkstoffen aller Art auf Basis der nachfolgend genannten cellu losehaltigen Produkte.

Entsprechende cellulosehaltige Produkte sind 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 den genannten cellulo sehaltigen Produkten vermischt, das Gemisch getrocknet, in eine Form gebracht und bei einer Temperatur unter halb der Zersetzungstemperatur des Tannins 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.

So ist z. B. auch die Herstellung dreilagiger Spanplat ten möglich, mit einem Druck von 2 bis 3,5 MPa.

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 Pekan-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

1. Verfahren zur Herstellung von cellulosehaltigen Werkstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bindemittellösung, die aus einer alkalischen, wäßrigen Lösung von Tanninen mit einem pH-Wert größer als 12 besteht, 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 Zuckerresten oder zu Resten anderer oder gleicher polyvalenter Verbindungen mit phenolischen Hydroxylgruppen sind, mit Holzspänen, Fasern auf Cellulosebasis, oder Stroh 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 behandelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der Bindemittellösung im Bereich von 4 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die Holzspäne, die Fasern auf Cellulosebasis, oder auf Stroh, liegt.