DE69915879T2

DE69915879T2 - Gestreckte polymethylene poly(phenylisocyanate) harzbindemittel zur herstellung von holzverbundprodukten

Info

Publication number: DE69915879T2
Application number: DE69915879T
Authority: DE
Inventors: W. James ROSTHAUSER
Original assignee: Bayer AG; Bayer Corp
Current assignee: Bayer AG; Bayer Corp
Priority date: 1998-12-17
Filing date: 1999-12-10
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2019-12-11
Also published as: JP2002532293A; WO2000036020A1; NZ512386A; ES2217870T3; BR9916219A; EP1141134A1; EP1141134B1; US6224800B1; AU3118400A; HK1042917B; PL349316A1; CN1330691A; HK1042917A1; ATE262565T1; DE69915879D1; CA2354602C; CN1124319C; AU748481B2; CA2354602A1

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Holzverbundprodukten oder -materialien. Das Verfahren umfasst das Vereinigen von Holzteilchen mit einer Mischung aus (1) einer Verbindung, die aus der aus Harnstoff, Melamin und deren Mischungen bestehenden Gruppe ausgewählt ist, und (2) einem Polymethylen-Poly(phenylisocyanat), und das anschließende Formen oder Formpressen der Kombination von Holzteilchen und der reaktiven Mischung.
Verbundmaterialien wie OSB-Platte (oriented stand board), aus Teilchen gebildete Spanplatte und aus Flocken gebildete Spanplatte werden im Allgemeinen hergestellt, indem man Lignocellulose-Materialien wie Holzflocken, Holzfasern, Holzteilchen, Holzscheiben, -streifen oder -stränge, Holzstücke oder andere fein zerkleinerte Lignocellulose-Materialien mit einer Bindemittel-Zusammensetzung vermischt oder versprüht, während die fein zerkleinerten Materialien in einem Mischer oder einer ähnlichen Apparatur einem Taumeln oder Umrühren unterzogen werden. Nach dem ausreichenden Vermischen, um eine gleichmäßige Mischung zu bilden, werden die Materialien zu einer losen Matte geformt, die zwischen erwärmten Heizplatten oder Platten gepresst wird, um das Bindemittel zu härten und die Flocken, Stränge, Streifen, Stücke usw. in einer verdichteten Form miteinander zu verbinden. Herkömmliche Verfahren werden im Allgemeinen bei Temperaturen von etwa 120 – 225 °C in Gegenwart variierender Mengen an Dampf durchgeführt, der durch Freisetzung von mitgeführter Feuchtigkeit aus Holz oder Lignocellulose-Materialien erzeugt wird. Bei diesen Verfahren ist es im Allgemeinen auch erforderlich, dass der Feuchtigkeitsgehalt des Lignocellulose-Materials zwischen etwa 2 und 20 Gew.-% liegt, bevor es mit dem Bindemittel vermischt wird.
Die Sperrholz-Produktion wird durch Walzenauftrag, Rakelbeschichtung, Vorhangbeschichtung oder Sprühen einer Bindemittel-Zusammensetzung auf Furnieroberflächen erreicht. Eine Mehrzahl von Furnieren wird dann abgelegt, um Platten (Schichten) einer erforderlichen Dicke zu bilden. Die Matten oder Platten (Schichten) werden dann in eine erwärmte Presse gelegt und zusammengepresst, um ein Dichtwerden und Härten der Materialien zu einer Platte zu bewirken.
Bindemittel-Zusammensetzungen, die zur Herstellung solcher Holzverbund-Produkte verwendet werden, schließen Phenol-Formaldehyd-Harze, Harnstoff-Formaldehyd-Harze und Isocyanate ein. Siehe z.B. die Arbeit von James B. Wilson mit dem Titel "Isocyanates as Binders for Composition Board", die beim Symposium "Wood Adhesives – Research, Applications and Needs" präsentiert wurde, das am 23.-25. September 1980 in Madison, Wisconsin abgehalten wurde, worin die Vorteile und Nachteile jeder dieser unterschiedlichen Typen von Bindemitteln diskutiert werden.
Isocyanat-Bindemittel sind im Handel erwünscht, weil sie eine geringe Wasserabsorption, eine hohe Klebkraft und Kohäsivkraft, eine Flexibilität der Formulierung, eine Vielseitigkeit bezüglich der Härtungstemperatur und -rate, ausgezeichnete Struktureigenschaften, die Fähigkeit zum Verbinden mit Lignocellulose-Materialien mit hohen Wassergehalten und keine Formaldehyd-Emissionen aufweisen. Die Nachteile von Isocyanaten bestehen in der Schwierigkeit der Verarbeitung aufgrund ihrer hohen Reaktivität, dem Ankleben an Heizplatten, dem Fehlen der Kaltklebrigkeit, der hohen Kosten und der Notwendigkeit der speziellen Lagerung. Das US Patent Nr. 3,870,665 und die Deutsche Offenlegungsschrift Nr. 2,109,686 offenbaren die Verwendung von Polyisocyanaten (und Katalysatoren für dieselben) zur Herstellung von Sperrholz, Faserplatten, formgepresster Gegenstände sowie verschiedene technische Vorteile, wenn sie als Bindemittel verwendet werden.
Es ist bekannt, Cellulose-Materialien mit Polymethylen-Poly(phenylisocyanaten) ("polymeres MDI") zu behandeln, um die Festigkeit des Produkts zu verbessern. Typischerweise umfasst eine solche Behandlung das Aufbringen des Isocyanats auf das Material und das Härtenlassen des Isocyanats, entweder durch Anwendung von Wärme oder Druck (siehe die US Patente 3,666,593, 5,008,359, 5,140,086, 5,143,768 und 5,204,176) oder bei Raumtemperatur (siehe die US Patente 4,617,223 und 5,332,458). Obwohl ein Härtenlassen des polymeren MDI unter Umgebungsbedingungen möglich ist, verbleiben restliche Isocyanatgruppen wochenlang oder in einigen Fällen sogar monatelang auf den behandelten Produkten. Es ist auch bekannt, Toluylendiisocyanat für solche Zwecke zu verwenden.
Isocyanat-Prepolymere befinden sich unter den bevorzugten Isocyanat-Materialien, die in Bindemittel-Zusammensetzungen verwendet werden, um verschiedene Verarbeitungsprobleme zu lösen, insbesondere das Kleben an Pressplatten und die hohe Reaktivität. Das US Patent 4,100,328 offenbart z.B. Isocyanat-terminierte Prepolymere, die das Freisetzen des Produkts aus einem Werkzeug verbessern. Das US Patent 4,609,513 offenbart auch ein Verfahren, in dem ein Isocyanatterminiertes Prepolymer-Bindemittel verwendet wird, um das Freisetzen des Produkts zu verbessern. Eine Bindemittel-Zusammensetzung, in der ein spezieller Typ von Isocyanat-Prepolymer verwendet wird, um das Haftvermögen bei Raumtemperatur zu verbessern, wird im US Patent 5,179,143 offenbart.
Eine Hauptschwierigkeit bei der Verarbeitung, die bei Isocyanat-Bindemitteln angetroffen wird, ist die schnelle Reaktion des Isocyanats mit Wasser, das in dem Lignocellulose-Material vorliegt, und irgendwelchem Wasser, das in der Bindemittel-Zusammensetzung selbst vorliegt. Ein Verfahren zur Minimierung dieser Schwierigkeit besteht in der ausschließlichen Verwendung von Lignocellulose-Materialien mit einem geringen Feuchtigkeitsgehalt (d.h. einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 3 – 8 %). Dieser niedrige Feuchtigkeitsgehalt wird im Allgemeinen durch Trocknen des Cellulose-Rohmaterials erreicht, um den Feuchtigkeitsgehalt zu reduzieren. Ein solches Trocknen ist jedoch kostspielig und hat eine signifikante Auswirkung auf die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens. Die Verwendung von Materialien mit geringen Feuchtigkeitsgehalten ist auch nachteilig, weil Platten, die aus dem getrockneten Verbundmaterial hergestellt werden, häufig Feuchtigkeit absorbieren und quellen, wenn sie in feuchten Umgebungen verwendet werden.
Ein anderer Versuch zur Lösung des Problems der Feuchtigkeit und der Isocyanat-Reaktivität wird im US Patent 4,546,039 offenbart. In diesem offenbarten Verfahren werden Lignocellulose-enthaltende Rohmaterialien mit einem Feuchtigkeitsgehalt von bis zu 20 % mit einem auf einer Diphenylmethandiisocyanat-Mischung basierenden Prepolymer beschichtet. Dieses Prepolymer hat einen Gehalt an freien Isocyanatgruppen von etwa 15 bis etwa 33,6 Gew.-% und eine Viskosität von 120 – 1000 mPa·s bei 25 °C. Dieses Prepolymer wird hergestellt, indem man folgendes umsetzt: (1) etwa 0,05 bis etwa 0,5 Hydroxyl-Äquivalente eines Polyols mit einer Funktionalität von 2 bis 8 und einer Molmasse von etwa 62 bis etwa 2000 mit (2) einem Äquivalent einer Polyisocyanat-Mischung, enthaltend (a) 0 bis etwa 50 Gew.-% eines Polyphenyl-Polymethylen-Polyisocyanats und (b) etwa 50 bis etwa 100 Gew.-% einer Isomeren-Mischung von Diphenylmethandiisocyanat, die 10 bis 75 Gew.-% des 2,4'-Isomers und 25 bis 90 Gew.-% des 4,4'-Isomers enthält.
Das US Patent 5,002,713 offenbart ein Verfahren zum Formpressen von Gegenständen aus Lignocellulose-Materialien mit Feuchtigkeitsgehalten von wenigstens 15 %, im Allgemeinen von 15 bis 40 %. In diesem offenbarten Verfahren wird ein Katalysator auf das Lignocellulose-Material aufgetragen. Ein wasserbeständiges Bindemittel wird dann auf die Lignocellulose mit dem Katalysator aufgetragen, und die beschichteten Materialien werden dann bei einer Temperatur von weniger als 204,4 °C (400 °F) formgepresst, um den erwünschten Verbundgegenstand zu bilden. Der Katalysator ist ein tertiäres Amin, ein metallorganischer Katalysator oder eine Mischung derselben. Das Bindemittel kann ein hydrophobes Isocyanat sein, wie irgendeines der polymeren Diphenylmethandi isocyanate, m- und p-Phenylendiisocyanate, Chlorphenylendiisocyanate, Toluoldiisocyanate, Toluoltriisocyanate, Triphenylmethantriisocyanate, Diphenylether-2,4,4'-triisocyanat und Polyphenol-Polyisocyanate. Der Katalysator ist eingeschlossen, um zu gewährleisten, dass die Isocyanat/Wasser-Reaktion nicht derartig verlangsamt wird, dass die Presszeit, die zur Herstellung des geformten Produkts notwendig ist, signifikant erhöht wird.
Das Pressen der Waferplatte, der OSB-Platte und des Bau- und Nutzholzes mit parallelen Strängen unter Verwendung von Dampfeinspritzung und eines konventionellen Bindemittels, wie Harnstoff-Formaldehyd-Harz oder einem polymeren Diphenylmethandiisocyanat (MDI), ist bekannt. Beispiele solcher bekannten Pressverfahren werden in den US Patenten 4,684,489, 4,393,019, 4,850,849 und 4,517,147 offenbart. Diese Verfahren ergeben ein Produkt mit befriedigenden physikalischen Eigenschaften, wenn das Bindemittel vollständig gehärtet ist.
Die Vollständigkeit der Bindemittelhärtung kann natürlich durch zerstörendes Testen von Proben bestimmt werden, die man während unterschiedlicher Zeitspannen unter den Verfahrensbedingungen härten ließ. Die Härtungszeit, die während des Herstellungsverfahrens verwendet werden soll, wird auf der Basis der Probe bestimmt, die in der geringsten Zeitspanne vollständig gehärtet wurde. Die Nachteile dieses Verfahrens sind leicht ersichtlich. Ein wertvolles Produkt wird während des Testens zerstört. Weiterhin werden in dem oben beschriebenen Verfahren irgendeine Änderung der Holz-Zusammensetzung, des Grades der Bindemitteldispersion auf den Holzteilchen usw. oder die Verarbeitungsbedingungen, die die Geschwindigkeit der Bindemittelhärtung beeinflussen würden, nicht berücksichtigt.
Das US Patent 5,641,819 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Holzfaserplatte, wobei die feineren Holzteilchen, die von der Mehrheit der größeren Holzteilchen abgetrennt sind, mit einem Bindemittel beschichtet sind, und die Mischung als Bindemittel für die größeren Holzteilchen verwendet wird, um die Holzfaserplatte zu bilden. Hierbei dienen die feinen Teilchen als Träger des Harnstoff/Formaldehydharz-Bindemittels.
Das US Patent 4,944,823 beschreibt eine Zusammensetzung zum Verkleben von festen Lignocellulose-Materialien. Geeignete Bindemittel-Formulierungen basieren auf der reaktiven Mischung eines Isocyanats und eines Kohlenhydrat-Materials. Diese sind sowohl wirksam als auch preisgünstig und eliminieren Gesundheitsrisiken, die mit der Verwendung von Formaldehyd verbunden sind. Kohlenhydrat-Materialien schließen z.B. Zucker und Stärken ein, wobei andere aktive Materialien vorliegen oder nicht vorliegen. Diese Kohlehydrate werden mit einem flüssigen Diisocyanat vermischt und auf Holz aufgetragen, das dann gepresst wird, um ein Verbundprodukt zu bilden.
Bindemittel-Zusammensetzungen, die mit Harnstoff verstreckte Polyisocyanate umfassen, die sich von einer Kombination eines Polyisocyanats und Harnstoffs ableiten, die in Lösung mit Wasser vorliegt, und das Verfahren zur Herstellung der Bindemittel-Zusammensetzungen werden im US Patent 5,128,407 offenbart. Diese Literaturstelle beschreibt auch ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials aus fein zerkleinerten Teilchen oder Furnieren eines Lignocellulose-Materials, das die Beschichtung der Teilchen oder Furniere mit diesen Bindemittel-Zusammensetzungen umfasst. Bei der Verwendung des Verfahrens dieser Erfindung wird eine beträchtliche Menge an Wasser zu den Holzteilchen gegeben, welches anschließend während des Formungsverfahrens entfernt werden muss, wobei sich das unerwünschte Ergebnis ergibt, dass die Presszeit-Zyklen erhöht sind.
Die großtechnische industrielle Fertigung von Verbundmaterialien, die ausschließlich mit Polyisocyanaten verklebt werden, war früher eingeschränkt. Die Verwendung einiger der Polyisocyanate, insbesondere der besser arbeitenden Isocyanate wie Polymethylendiisocyanat wurde durch ihre Kosten eingeschränkt. Aufgrund der Kostenzwänge wird der Verwendungsgrad dieser kostspieligen Isocyanate für ein gegebenes Material niedrig gehalten. Ein Versuch zur Verwendung von Mengen dieser Isocyanate umfasste die Kettenverlängerung des Isocyanats mit kostengünstigen Streckmitteln.
Es ist bekannt, dass organische Polyisocyanatharze ausgezeichnete Klebeeigenschaften und eine ausgezeichnete Verarbeitbarkeit als Klebstoff für thermisch formgepresste Gegenstände haben, wie Spanplatten und Faserplatten mittlerer Qualität, die aus einem Material vom Lignocellulose-Typ wie Holzschnitzel, Holzfasern hergestellt werden, und die Gegenstände ausgezeichnete physikalische Eigenschaften aufweisen. Die ausgezeichnete Klebefähigkeit der organischen Polyisocyanatharze bewirkt jedoch den dahingehenden Nachteil, dass der formgepresste Gegenstand in einem kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Thermokompressionsverfahren an der kontaktierenden Metalloberfläche der Heizplatte fest haftet.
Um die Nacheile des unerwünschten Klebens an der Heizplatte zu lösen, ist es notwendig, dass vorher ein Trennmittel auf die Oberfläche der Heizplatte gesprüht wird, um eine Trennschicht zu bilden. Die Japanische Patentveröffentlichung Nr. 3-21321 offenbart ein Verfahren, das von dem äußeren Aufsprühen eines Trennmittels verschieden ist, in welchem eine Mischung eines organischen Polyisocyanats und eines Mineralwachses vor dem Thermokompressionsformen auf das Material vom Lignocellulose-Typ gesprüht wird. Die Japanische Offenlegungsschrift Nr. 4-232004 offenbart ein Verfahren des Thermokompressionsformens eines Materials vom Lignocellulose-Typ durch Zugabe eines neutralen Orthophosphatesters als Kompatibilisierungsmittel.
Das US Patent 5,001,190 und die PCT-Anmeldung WO 88/03090 offenbaren ein Verfahren zum Auffüllen eines Raumes innerhalb einer Struktur mit einem Polyurethan-Composit in Gegenwart von Wasser. Geeignete Polyurethan-Composite umfassen (a) die Eingabe eines groben Aggregats in den Raum in der zu füllenden Struktur, (b) die Zugabe eines Polyurethan-Bindemittels zu dem Aggregat, wobei das Bindemittel folgendes umfasst: (i) eine Phenolharz-Komponente, die ein Resol-Phenolharz und ein hydrophobes Lösungsmittelsystem umfasst, (ii) eine Polyisocyanat-Komponente, die ein aromatisches Polyisocyanat und ein hydrophobes Lösungsmittel umfasst, und (iii) einen Urethan-fördernden Katalysator.
Isocyanate sind dafür bekannt, dass sie geeignete Komponenten für die Behandlung von Cellulosefaser und Holzprodukten sind. Einige Verfahren für diese Behandlung werden z.B. in den US Patenten 5,179,143 und 5,674,568 beschrieben. Die Bindemittel des US Patents 5,179,143 umfassen Polyisocyanate, Verbindungen, die wenigstens zwei isocyanatreaktive Wasserstoffatome und Alkylencarbonate enthalten. Die Bindemittel für modifizierte Cellulose-Produkte des US Patents 5,674,568 umfassen ein Polymethylen-Poly(phenylisocyanat), Wasser und eine organische Verbindung, die eine Hydroxyl-Funktionalität von 2 bis 8 und eine Molmasse von etwa 60 bis 8000 hat und aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Estergruppen-freien mehrwertigen Alkoholen, Polyetherpolyolen und Mischungen derselben.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Holzverbundprodukten bereitzustellen, indem man eine reaktive Mischung von Polyisocyanat und einem Co-Reagens, das festes deaktiviertes Amin enthält, als Bindemittel verwendet. Das verbesserte Bindemittel hat die Vorteile, dass bei ihm eine geringere Menge des relativ kostspieligen Polyisocyanats verwendet wird, um Eigenschaften bereitzustellen, die mit denen von herkömmlichen MDI-Bindemitteln vergleichbar sind. Die reaktives Amin enthaltenden Streckmittel wirken als Träger des flüssigen Bindemittels. Diese Streckmittel enthalten kein zusätzliches Wasser, das die Presszeit-Zyklen erhöhen kann. Die Neigung des Harzes, an den Heizplatten zu kleben, kann auch reduziert werden.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Holzverbundmaterialien, umfassend a) das Vereinigen von Holzteilchen mit 1 bis 25 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Holzverbundstoffs, einer Mischung, anschließend b) das Formen oder Formpressen der beschichteten Kombination. Geeignete Mischungen zum Beschichten der Holzteilchen bestehen im Wesentlichen aus:

(1) einer feste trockenen Verbindung, die aus der aus Harnstoff, Melamin und deren Mischungen bestehenden Gruppe ausgewählt ist, und
(2) einem Polymethylen-Poly(phenylisocyanat) mit einer Funktionalität von 2,1 bis 3,5, einem NCO-Gruppengehalt von 30 bis 33 % und einem Monomergehalt von 30 Gew.-% bis 90 Gew.-%, wobei der Monomergehalt bis zu 5 Gew.-% des 2,2'-Isomers, 1 Gew.-% bis 20 Gew.-% des 2,4'-Isomers und 25 Gew.-% bis 65 Gew.-% des 4,4'-Isomers umfasst, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyisocyanats,

In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren a) das Vereinigen von Holzteilchen mit (1) einer festen trockenen Verbindung, die aus der aus Harnstoff, Melamin und deren Mischungen bestehenden Gruppe ausgewählt ist, b) das Beschichten der in a) gebildeten Kombination mit (2) einem Polymethylen-Poly(phenylisocyanat), das eine Funktionalität von 2,1 bis 3,5, einen NCO-Gruppengehalt von 30 % bis 33 % und einen Monomergehalt von 30 Gew.-% bis 90 Gew.-% hat, wobei der Monomergehalt bis zu 5 Gew.-% des 2,2'-Isomers, 1 Gew.-% bis 20 Gew.-% des 2,4'-Isomers und 25 Gew.-% bis 65 Gew.-% des 4,4'-Isomers umfasst, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyisocyanats, und c) das Formen oder Formpressen der beschichteten, in b) gebildeten Kombination.
In einer anderen alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren a) das Vereinigen von Holzteilchen mit (2) einem Polymethylen-Poly(phenylisocyanat) mit einer Funktionalität von 2,1 bis 3,5 und einem NCO-Gruppengehalt von 30 % bis 33 % und einem Monomergehalt von 30 bis 90 Gew.-%, wobei der Monomergehalt bis zu 5 Gew.-% des 2,2'-Isomers, 1 Gew.-% bis 20 Gew.-% des 2,4'-Isomers und 25 Gew.-% bis 65 Gew.-% des 4,4'-Isomers umfasst, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyisocyanats, b) das Beschichten der in a) gebildeten Kombination mit (1) einer festen, trockenen Verbindung, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Harnstoff, Melamin und Mischungen derselben, und c) das Formen oder Formpressen der in b) gebildeten, beschichteten Kombination.
In beiden dieser alternativen Ausführungsformen, in denen eine Komponente zuerst auf die Holzteilchen aufgetragen wird, anschließend die zweite Komponente aufgetragen wird, beträgt das Gewichtsverhältnis der Komponente a)(1) zur Komponente b)(2) 10:1 bis 2:1, vorzugsweise 7:1 bis 3:1. Die Menge der Komponenten a)(1) und b)(2), die auf die Holzteilchen aufgetragen wird, ist derartig, dass 1 bis 25 Gew.-% (vorzugsweise 2 bis 10 Gew.-%, mehr bevorzugt 3 bis 8 Gew.-%) dieser zwei Komponenten vorliegen, bezogen auf das Gesamtgewicht des Holzverbundstoffs.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Polymeres MDI, wie es hierin verwendet wird, bezieht sich auf aus drei oder mehreren Ringen bestehende Produkte, die sich von der Phosgenierung von Anilin-Formaldehyd-Kondensationsprodukten ableiten.
Geeignete Polyisocyanate, die als Komponente (2) der Bindemittel-Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung verwendet werden sollen, schließen solche Polymethylen-Poly(phenylisocyanat)-Blends ein, die eine Funktionalität von 2,1 bis 3,5 und einen Gehalt an NCO-Gruppen von 30 bis 33 Gew.-% haben. Diese haben typischerweise einen Monomergehalt von 30 bis 90 Gew.-%, wobei der Rest polymeres MDI ist, d.h. höhere Homologe der MDI-Reihe. Der Gehalt an monomerem MDI umfasst bis zu 5 Gew.-% des 2,2'-Isomers, 1 bis 20 Gew.-% des 2,4'-Isomers und 25 bis 65 Gew.-% des 4,4'-Isomers, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyisocyanats.
Ein bevorzugtes Polymethylen-Poly(phenylisocyanat)-Blend hat eine Funktionalität von 2,2 bis 2,4, einen Gehalt an NCO-Gruppen von 31,2 bis 32,8 Gew.-% und einen Monomergehalt von 55 bis 80 Gew.-%, wobei der Monomergehalt nicht mehr als 3 Gew.-% des 2,2'-Isomers, 15 bis 20 Gew.-% des 2,4'-Isomers und 40 bis 55 Gew.-% 4,4'-Isomers ausmacht, bezogen auf die Gesamtgewicht des Polyisocyanats. Dieses Polyisocyanat-Blend umfasst 20 bis 45 Gew.-% polymeres MDI.
Am meisten bevorzugte Polyisocyanate schließen z.B. Polymethylen-Poly(phenylisocyanat)-Blend ein, die eine durchschnittliche Funktionalität von 2,5 bis 3,0, vorzugsweise von 2,6 bis 2,8, einen Gehalt an NCO-Gruppen von 30 bis 32 Gew.-% und einen Monomergehalt von 40 bis 50 Gew.-% haben, wobei der Monomergehalt nicht mehr als 1 Gew.-% des 2,2'-Isomers, 2 bis 10 Gew.-% des 2,4'-Isomers und 35 bis 45 Gew.-% 4,4'-Isomers ausmacht, bezogen auf die Gesamtgewicht des Blends. Dieses Polyisocyanat-Blend umfasst 50 bis 60 Gew.-% polymeres MDI.
Geeignete Polyisocyanate, die als Komponente (2) der Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung verwendet werden sollen, schließen solche Polymethylen-Poly(phenylisocyanat)-Zusammensetzungen und -Blends ein, die einen Gehalt an NCO-Gruppen von 25 bis 33 Gew.-% und eine Viskosität von weniger als 2000 mPa·s bei 25 °C haben. Diese Polyisocyanate der vorliegenden Erfindung haben eine Funktionalität von 2,1 bis 3,5, vorzugsweise von 2,3 bis 3,0 und am meisten bevorzugt von 2,6 bis 2,8, und einen Gehalt an NCO-Gruppen von 30 bis 33 %, vorzugsweise von 30,5 bis 32,5 %, und einen Monomergehalt von 30 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise von 40 bis 70 Gew.-%, wobei der Monomergehalt bis zu 5 Gew.-% des 2,2'-Isomers, 1 bis 20 Gew.-% des 2,4'-Isomers und 25 bis 65 Gew.-% des 4,4'-Isomers ausmacht, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung oder des Blends. Der Gehalt an polymerem MDI dieser Isocyanate variiert von 10 – 70 Gew.-%, vorzugsweise von 30 – 60 Gew.-%.
Geeignete Polyisocyanate für die Komponente (2) der vorliegenden Erfindung schließen z.B. Mischungen von Polyisocyanat-Blends, wie oben beschrieben wurde, mit Addukten von MDI ein, die z.B. Allophanate von MDI einschließen, wie z.B. in den US Patenten 5,319,053, 5,319,054 und 5,440,003 beschrieben wird, und Carbodiimide von MDI einschließen, wie z.B. in den US Patenten 2,853,473, 2,941,966, 3,152,162, 4,088,665, 4,294,719 und 4,244,855 beschrieben wird.
Wenn die Mischungen von festen Aminen und Polyisocyanat in den Bereichen der vorliegenden Erfindung verwendet werden, haben sie die Konsistenz von feuchtem Pulver oder die von braunem Zucker. Die pulverförmigen Bindemittel-Zusammensetzungen werden bei der Herstellung von Spanplatte, Wafer-Platte, Faserplatte usw. auf Holzteilchen aufgetragen, indem man einen Strom von Holzteilchen mit einem Strom der pulverförmigen Bindemittel-Formulierung im erwünschten Verhältnis und unter Verwendung eines mechanischen Rührens miteinander vermischt, welches üblicherweise bei der Herstellung von Verbundprodukten wie Spanplatte verwendet wird. Wenn man pulverförmige Bindemittel verwendet, um eine Spanplatte oder dergleichen herzustellen, kann das Holz einen großen Feuchtigkeitsgehaltsbereich aufweisen, d.h. von 0,5 bis etwa 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Holzteilchen. Es ist jedoch vorteilhaft, wenn der Feuchtigkeitsgehalt der Holzteilchen relativ gering ist, d.h. in der Größenordnung von 1 – 6 %, und nach dem anfänglichen Pressen und vor dem abschließenden Kompaktieren in einer heißen Presse wird die vorgeformte Spanplatte mit Wasser besprüht, um ihren Feuchtigkeitsgehalt auf 10 – 11 % zu erhöhen.
Alternativ dazu, obwohl weniger bevorzugt, können Bindemittel separat zugegeben werden und anschließend zusammen mit den Holzteilchen vermischt werden. Dies wird weniger bevorzugt, weil wenigstens in einigen Fällen die zwei Co-Reaktionsteilnehmer nicht gründlich in den richtigen Verhältnissen vermischt werden. Sobald das Bindemittel gemäß der Erfindung mit dem Holz in Kontakt gebracht wurde, beginnt es mit dem Wasser, das in dem Holz enthalten ist, an zu reagieren.
Das Bindemittel und die sich ergebenden Produkte sind frei von Formaldehyd, und der Verbundstoff wird unter Kosten hergestellt, die wettbewerbsfähig sind mit den Kosten der Herstellung von Holz-Produkten unter Verwendung von Harnstoff-Formaldehyd-Harz, welches das ernsthafte Problem der Formaldehyd-Emission hat. Die Bindemittel-Formulierung kann auch auf Holz mit einem höherem Feuchtigkeitsgehalt aufgetragen werden, was Energie einspart, indem man den Trocknungsgrad reduziert, der normalerweise vor dem Pressen erforderlich ist.
Geeignete feste, trockene Verbindungen, die als Komponente (1) der vorliegenden Erfindung verwendet werden sollen, schließen z.B. Harnstoff, Melamin und Mischungen derselben ein. Der trockene, feste Harnstoff, das trockene, feste Melamin und deren Mischungen enthalten z.B. für die Zwecke der Erfindung weniger als 10 Gew.-% Wasser, und vorzugsweise liegt bei ihnen kein Wasser vor. Alternativ dazu können ähnliche Verbindungen, die Guanidin oder Dicyanodiamid einschließen, aber nicht darauf beschränkt sind, verwendet werden, aber vorzugsweise werden sie als Gemische mit Harnstoff und/oder Melamin zugegeben, und zwar wegen ihrer nachteiligen Neigung zum Freisetzen von Ammoniak.
Der Ausdruck "trocken", wie er hierin verwendet wird, bedeutet, dass weniger als 10 Gew.-% an mitgeführtem Wasser in dem Feststoff vorliegen.
Bekannte Katalysatoren zur Beschleunigung der Isocyanat-Additionsreaktion können im Prinzip zur Bildung dieser Bindemittel-Zusammensetzungen verwendet werden. Es wird jedoch bevorzugt, dass Katalysatoren in der Reaktionsmischung der vorliegenden Erfindung nicht vorliegen. Geeignete Katalysatoren für diesen Zweck schließen z.B. Zinn-Verbindungen wie Dibutylzinndilaurat oder Zinn(II)octoat ein. Andere Katalysatoren werden im "Kunstoff-Handbuch", Band VII, veröffentlicht von Becker und Braun, Carl Hanser Verlag, München, 1983 auf den Seiten 92-98 beschrieben. Die Katalysatoren werden – falls sie überhaupt verwendet werden – in einer Menge von 0,001 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise von 0,002 bis 0,1 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Reaktionsteilnehmer, verwendet.
Andere wahlweise Additive und/oder Hilfsstoffe, die in den Bindemittel-Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung eingeschlossen werden können, schließen z.B. Wachs und Wachsemulsionen für eine reduzierte Wasserabsorption, Konservierungsmittel, oberflächenaktive Additive, z.B. Emulgatoren und Stabilisatoren, Formentrennmittel wie z.B. Zinkstearat usw. ein.
In einer Ausführungsform der Erfindung, in der Melamin- oder Harnstoffgehalt gering ist, kann ein Stabilisator in einer Menge verwendet werden, die ausreichend ist, um eine Bindemittel-Zusammensetzung bereitzustellen, die eine Verarbeitungskonsistenz hat. Unter dem Ausdruck "Verarbeitungskonsistenz" versteht man, dass die Zusammensetzung in einem derartigen Konsistenzbereich vorliegt, der von einem frei fließenden Pulver bis zu demjenigen von braunem Zucker reicht.
Wie oben angegeben wurde, können die Prozentgehalte der Inhaltsstoffe in den Holzbindemittel-Zusammensetzungen gemäß der Erfindung stark variieren, und zwar gemäß den Anforderungen an und den Bedingungen für eine bestimmte Anwendung. Im Allgemeinen haben sich jedoch Mengen der folgenden Bereiche als geeignet erwiesen, wobei man sich darüber im klaren sein sollte, dass die anderen aktiven Materialien einen oder mehrere Katalysatoren, Stabilisatoren und Formentrennmittel umfassen können.
Eine bevorzugte Formulierung für die Verbundprodukte wie Spanplatte umfasst ein Blend aus Melamin und/oder Harnstoff, zusammen mit Isocyanat (PMDI), mit oder ohne Stabilisator, Katalysator oder Formentrennmittel. Die Formulierung für ein bestimmtes Produkt hängt von der Holzspezies, den Anforderungen an die physikalischen Eigenschaften des sich ergebenden Produkts und den Pressbedingungen ab. Z.B. ist der Formulierungsbereich für die Anforderungen des Handels an eine Douglas-Tannen-Beschickung für eine Innenbereichs-Spannplatte, die mit einer Presszeit von 4,4 Minuten bei einer Pressplatten-Temperatur von 176,7 °F (350 °C) gepresst wurde, um ein hochqualitatives kommerzielles Produkt zu ergeben, wie folgt:
Diese Bindemittel-Formulierung kann in einer Menge von 1 – 25 Gew.-%, ausgedrückt als Prozentgehalt des gesamten Holzgewichts, oder 0,25 – 8,0 % PMDI, bezogen auf das Holzgewicht, verwendet werden. Vorzugsweise ist die Menge der Bindemittel-Formulierung in Abhängigkeit von der Konfiguration des teilchenförmigen Holzes und den Anforderungen an die Produkte 2 – 10 %, bezogen auf das Holzgewicht. Wenn eine geringe Menge an Isocyanat in der Bindemittel-Formulierung verwendet wird (z.B. 10 – 20 %, bezogen auf die gesamte Bindemittel-Formulierung, wobei ein relativ trockenes Pulver bereitgestellt wird), dann werden auch relativ größere Anteile der Bindemittel-Formulierung verwendet (z.B. 8 – 10 % Bindemittel-Formulierung oder 1 – 2 % Isocyanat, bezogen auf das Holzgewicht). Wenn andererseits relativ geringe Mengen der Bindemittel-Formulierung verwendet werden (z.B. 2 – 6 %), dann sollte die Menge des Isocyanats in dem pulverförmigen Bindemittel etwas größer sein (z.B. 25 – 35 % der Bindemittel-Formulierung), um ein ausreichendes Verkleben bereitzustellen, dies ergibt einen minimalen Prozentgehalt an Isocyanat, bezogen auf die Menge des Holzes von 0,5 – 2 %. Bei der Verwendung einer bevorzugten pulverförmigen Bindemittel-Formulierung beträgt im Allgemeinen die maximal vorliegende Menge an Isocyanat 20 %, bezogen auf das Bindemittel, oder 2 %, bezogen auf das Holz, wenn 10 % Bindemittel verwendet werden.
Obwohl es weniger bevorzugt wird, ist es auch möglich, flüssige Bindemittel-Formulierungen gemäß der vorliegenden Erfindung herzustellen, wenn man geringe Mengen eines inerten polaren, nicht wässrigen Lösungsmittels wie z.B. Methylenchlorid oder Weichmacher wie z.B. Butylbenzylphthalat oder Dioctylphthalat verwendet, oder es können auch Lösungen von Novolakharzen in inerten polaren, nicht wässrigen Lösungsmitteln verwendet werden. Flüssige Bindemittel- Formulierungen können eine eingeschränkte Gebrauchsdauer haben. Bei der Minimierung des Wassergehalts dieser gelösten deaktivierten Amine muss wegen der unerwünschten Reaktion zwischen dem Isocyanat und dem Wasser vor dem Arbeitsgang der Holzverklebung sorgfältig verfahren werden.
Flüssige Bindemittel-Formulierungen gemäß der vorliegenden Erfindung können auch hergestellt werden, indem man zuerst eine relativ große Menge von trockenem deaktivierten Amin mit einer relativ kleinen Menge an Isocyanat vermischt, die Mischung bis zu dem Punkt umsetzen lässt, an dem freies Isocyanat nicht mehr vorliegt, und dann ein inertes Lösungsmittel oder Weichmacher zugibt, um eine viskose Masse zu bilden. So kann eine solche viskose Masse erhalten werden, indem man zuerst das Isocyanat mit Harnstoff oder Melamin in einem Verhältnis von 10 – 50 Gew.-% Isocyanat und 50 – 90 Gew.-% pulverförmiges Amin vermischt, dann die Mischung 5 bis 60 Minuten umsetzen lässt, und schließlich 30 – 70 %, bezogen auf das Gewicht der Mischung, eines inerten Lösungsmittels oder Weichmachers zugibt, um eine viskose Masse zu erhalten, die zur Walzenausbreitung auf Furnierholz bei der Sperrholz-Herstellung geeignet ist. Die Viskosität kann gesteuert werden, indem man das Verhältnis der Komponenten in der Mischung einstellt.
Bindemittel-Formulierungen gemäß der vorliegenden Erfindung werden hergestellt, indem man die verschiedenen Komponenten in der richtigen Reihenfolge – wie oben festgestellt wurde – zusammen vermischt. Wenn man die bevorzugten pulverförmigen Bindemittel herstellt, umfasst ein solches Vermischen vorzugsweise ein einige Minuten andauerndes starkes Umwälzen wie in einer geeigneten Mühle, um ein vollständiges Vermischen des Isocyanats mit den anderen Komponenten zu gewährleisten. Es wird bevorzugt, zuerst das Isocyanat mit dem Stabilisator, Katalysator (falls derselbe vorliegt) und dem Formentrennmittel (wenn eine oder mehrere dieser letzteren Komponenten verwendet werden) zu vermischen und dann das Amin und/oder den Harnstoff zuzufügen. Natürlich sollte das Vermischen während einer Zeitspanne, die ausreichend ist, um eine homogene Mischung zu erzeugen, und unter starken Mischbedingungen durchgeführt werden, dies erfolgt üblicherweise nach einem einige Minuten andauernden starken Umwälzen.
Wie hierin beschrieben wurde, wird das Polyisocyanat mit einem festen Harnstoff, einem festen Melamin und/oder einer Mischung derselben vermischt, um eine stabile Mischung der Erfindung herzustellen. Die Konsistenz der Mischung kann von derjenigen eines trockenen frei fließenden Pulvers bis zu derjenigen von braunem Zucker reichen.
Bei der praktischen Durchführung der beanspruchten Erfindung hängt die Menge der Bindemittel-Zusammensetzung von der Art der Materialien, die zu einem Verbundstoff geformt werden sollen, dem Feuchtigkeitsgehalt und dergleichen ab. Typischerweise kann die Bindemittel-Zusammensetzung in einer Menge von 1 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise von 2 bis 10 Gew.-% und am meisten bevorzugt von 3 bis 8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Holzverbundstoffs, verwendet werden.
Das Verfahren zur Herstellung des Verbundmaterials aus fein zerteilten Teilchen von Faser-, Holz- oder Cellulosematerialien umfasst das Beschichten der Teilchen mit der Bindemittel-Zusammensetzung der beanspruchten Erfindung, die ein mit Harnstoff und/oder Melamin verstrecktes Polyisocyanat enthält.
Die neu gebildeten Verbundplatten werden hergestellt, indem man die fein zerkleinerten Materialien mit einer Bindemittel-Zusammensetzung vermischt, während die Materialien in einem Mischer oder einer ähnlichen Apparatur einem Taumeln oder Umrühren unterzogen werden. Im Allgemeinen wird das Bindemittelsystem in einer Menge von 1 bis 25 Gew.-% zugegeben, bezogen auf das Gesamtgewicht des Holzverbundstoffs. Falls es erwünscht ist, können auch andere Materialien wie Flammverzögerungsmittel, Konservierungsmittel, Wachse, Biozide und dergleichen während des Vermischungsschrittes zu den Materialien gegeben werden.
Spezielle Beispiele von geeigneten Lignocellulose enthaltenden Rohmaterialien, die mit dem Bindemittel gemäß der Erfindung verbunden werden können, schließen z.B. Holz, Baumrinde, Korken, Bagasse, Stroh, Flachs, Bambus, Luzerne, Reishülsen, Sisalfasern, Kokosnussfasern usw. ein. Gepresste Gegenstände können jedoch gemäß der Erfindung auch aus anderen organischen (z.B. Kunststoffabfälle verschiedener Typen) und/oder anorganischen Rohmaterialien (z.B. Glimmer oder Silicat-Perlen) hergestellt werden. In diesem Fall können die Materialien in Form von Körnchen, Spänen, Fasern, Perlen oder Staub vorliegen und einen Feuchtigkeitsgehalt von z.B. 1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lignocellulose enthaltenden Rohmaterialien, aufweisen.
Die folgenden Beispiele erläutern weiterhin Einzelheiten des Verfahrens der Erfindung. Die Erfindung, die in der obigen Offenbarung beschrieben wurde, ist weder bezüglich des Erfindungsgedankens noch des Umfangs auf diese Beispiele beschränkt. Der Fachmann wird leicht erkennen, dass bekannte Abänderungen der Bedingungen der folgenden Arbeitsweisen verwendet werden können. Falls nichts Anderweitiges angegeben wird, sind alle Temperaturen in °C und alle Teile und Prozente sind als Gewichtsteile bzw. Gew.-% angegeben.
Beispiele
Die folgenden Komponenten wurden in den Beispielen der Erfindung verwendet. Isocyanat A: ein polymeres MDI (PMDI)-Blend mit einer Viskosität von 200 mPa·s und einem Isocyanatgehalt von 31,5 %, im Handel von Bayer Corporation erhältlich;

Melamin:: diese Substanz wurde von Aldrich Chemical Company gekauft, unter Verwendung einer Reibschale und eines Pistills gemahlen und durch ein Sieb einer Maschenweite von Nr. 45 US mesh gesiebt;
Harnstoff:: diese Substanz wurde von Aldrich Chemical Company gekauft, unter Verwendung einer Reibschale und eines Pistills gemahlen und durch ein Sieb einer Maschenweite von Nr. 45 US mesh gesiebt;
Sebacinsäure:: diese Substanz wurde von Aldrich Chemical Company gekauft, unter Verwendung einer Reibschale und eines Pistills gemahlen und durch ein Sieb einer Maschenweite von Nr. 45 US mesh gesiebt. In allen Fällen (mit Ausnahme des Beispiels 6) wird für die Zwecke der Erfindung Sebacinsäure mit 0,5 Gew.-% zugegeben, bezogen auf das Gesamtgewicht (Holz+Bindemittel) jeder einzelnen Formulierung.

Arbeitsweise zur Herstellung des Isocyanat A/Melamin-Bindemittels
Zwei Teile Isocyanat A wurden mit 1 Teil Sebacinsäure in einem Gefäß von 907 g (32 oz) vereinigt und gut vermischt. 1½ Teile Isocyanat A/Sebacinsäure wurden zu sieben Teilen Melamin gegeben. Burundum^®-Zylinder wurden in das Gefäß von 907 g (32 oz) gegeben, das 1 Stunde bis 1,5 Stunden lang in einem Walzwerksrollgang gerollt wurde. Der Behälter wurde periodisch geöffnet, und Material, das an den Behälterwänden klebte, wurde abgeschabt. Das Bindemittelgemisch wurde dann durch ein Sieb einer Maschenweite von Nr. 45 US mesh gesiebt und in ein Auffanggefäß gegeben. Das Auffanggefäß, das das Bindemittel enthält, wurde 3 bis 4 Stunden in einen Exsikkator gelegt.
Arbeitsweise zur Herstellung des Isocyanat A/Harnstoff-Bindemittels
Zwei Teile Isocyanat A (mit Ausnahme des Beispiels 6, wo vier Teile zugegeben wurden) wurden mit 1 Teil Sebacinsäure in einem Gefäß von 907 g (32 oz) vereinigt und gut vermischt. Die Isocyanat A/Sebacinsäure wurde zu Harnstoff (in Bereichen, die in der nachstehenden Tabelle beschrieben sind) gegeben, und Burundum^®-Zylinder wurden in das Gefäß von 907 g (32 oz) gegeben. Das Gefäß wurde dann 1 Stunde bis 1,5 Stunden lang in einem Walzwerksrollgang gerollt. Der Behälter wurde periodisch geöffnet, und Material, das an den Behälterwänden klebte, wurde abgeschabt. Das Bindemittelgemisch wurde dann durch ein Sieb einer Maschenweite von Nr. 45 US mesh gesiebt und in ein Auffanggefäß gegeben. Das Auffanggefäß, das das Bindemittel enthält, wurde 3 bis 4 Stunden in einen Exsikkator gelegt.
Arbeitsweise zur Herstellung von Platten (Melamin- oder Harnstoff-Bindemittel)
Eine Spanplatten-Beschickung wurde in eine Edelstahlschale (zur Verwendung in einem KitchenAid KSM90-Mischer) gegeben. Die Bindemittel-Mischung, jetzt halbtrocken, wurde in Zuwächsen von 5 g bis 10 g in den in der Tabelle angegeben Mengen zugegeben. Die Menge an Holz-Beschickung, die in jedem Beispiel verwendet wurde, war ausreichend, um insgesamt 100 Gewichtsteile Holz- Beschickung und Bindemittel-Mischung bereitzustellen. So wurden in den Beispielen 1 – 6 92 Gewichtsteile Holz-Beschickung verwendet, im Beispiel 7 wurden 96 Gewichtsteile Holz-Beschickung verwendet, und im Beispiel 8 wurden 95 Gewichtsteile Holz-Beschickung verwendet.
Die Beschickung wurde anfänglich per Hand vermischt, um eine gleichmäßige Dispersion der Bindemittel/Beschickungsmischung zu begünstigen. Die Edelstahlschale wurde in den KitchenAid-Mischer gelegt, und es wurde 5 Minuten lang mit der niedrigsten Geschwindigkeit vermischt. Die harzbeschichtete Beschickung wurde dann in ein Werkzeug von 20,3 cm (8 inch) × 20,3 cm (8 inch) gelegt und mit der Hand vorgepresst. Das Werkzeug wurde dann in einer Carver Presse (Modell M) angeordnet und während einer Zeitspanne von 4½ Minuten unter Verwendung eines Druckes von 4,3 MPa (625 psi) bei 176,7 °C (350 °F) oder 204,4 °C (400 °F) zu einer Dicke von etwa 1,3 cm (½ inch) gepresst (siehe die nachstehenden speziellen Beispiele)
Die sich ergebenden Platten wurden bezüglich der Bindungsfestigkeit (internal Bond Strength) und Dickenquellung (Thickness Swell) gemäß der ASTM-Methode D1037 mit dem Titel: Evaluating Properties of Wood-Base Fiber and Particle Panel Materials getestet.
Tabelle 1: Vergleich von mit Harnstoff und Melamin verstreckten Polyisocyanat-Bindemitteln
Anmerkungen:

¹ Saccharose-Beispiel zerfiel nach der erforderlichen Einwirkung vonWasser bei der Wasser absorptionsanalyse.
² Wegen dieser Eigenschaft konnte keine Analyse durchgeführt werden.

Ein Vergleich der Beispiele 2 und 3 (die für die vorliegende Erfindung repräsentativ sind) mit dem Vergleichsbeispiel 1 erläutert den Vorteil der Verwendung von Harnstoff oder Melamin gegenüber der Verwendung von Kohlenhydraten, die gemäß dem ähnlichsten Verfahren des Standes der Technik verwendet werden (siehe US Patent 4,944,823). Es ist schwierig, Vergleiche durchzuführen, wenn nicht die gleiche Presstemperatur und/oder Plattendichte verwendet werden. Die Beispiele 2 und 4 können direkt miteinander verglichen werden, da sie die gleiche Bindemittel-Formulierung und die gleiche Presstemperatur, aber unterschiedliche Dichten haben. Das Beispiel 5 ist eingeschlossen, um zu zeigen, dass das Harz selbst in dem niedrigeren Temperaturbereich die Härtung vervollständigt, und Beispiel 4 ist eingeschlossen, um es zu ermöglichen, dass der Effekt der höheren Plattendichte berücksichtigt wird. Der Vergleich des Beispiels 2 mit dem Beispiel 7 zeigt die Auswirkung, die die Zugabe von mehr Harnstoff auf die Bindungswirksamkeit hat. Beispiel 6 zeigt, dass die Zugabe einer größeren Menge an Isocyanat, als derjenigen, die im Beispiel 2 verwendet wurde, es ermöglicht, sich dem Eigenschaftsniveau des sehr viel kostspieligeren Bindemittels anzunähern, bei dem eine größere Menge an Isocyanat ohne Streckmittel verwendet wurde, wie im Vergleichsbeispiel 8 erläutert wird.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Holzverbundmaterialien, umfassend a) das Vereinigen von Holzteilchen mit 1 bis 25 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Holzverbundstoffs, einer Mischung, umfassend (1) eine feste trockene Verbindung, die aus der aus Harnstoff, Melamin und deren Mischungen bestehenden Gruppe ausgewählt ist, und (2) ein Polymethylen-Poly(phenylisocyanat) mit einer Funktionalität von 2,1 bis 3,5, einem NCO-Gruppengehalt von 30 bis 33 % und einem Monomergehalt von 30 Gew.-% bis 90 Gew.-%, wobei der Monomergehalt bis zu 5 Gew.-% des 2,2'-Isomers, 1 Gew.-% bis 20 Gew.-% des 2,4'-Isomers und 25 Gew.-% bis 65 Gew.-% des 4,4'-Isomers umfasst, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyisocyanats, wobei das Gewichtsverhältnis von Komponente a)(1) zur Komponente a)(2) 10:1 bis 2:1 ist, und b) das Formen oder Formpressen der in a) gebildeten, beschichteten Kombination.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Holzteilchen mit 2 Gew.-% bis 10 Gew.-% einer Mischung, bezogen auf das Gesamtgewicht des Holzverbundstoffs, vereinigt werden, die folgendes umfasst: (1) eine feste trockene Verbindung, die aus der aus Harnstoff, Melamin und deren Mischungen bestehenden Gruppe ausgewählt ist, und (2) ein Polymethylen-Poly(phenylisocyanat) mit einer Funktionalität von 2,1 bis 3,5, einem NCO-Gruppengehalt von 30 bis 33 % und einem Monomergehalt von 30 Gew.-% bis 90 Gew.-%, wobei der Monomergehalt bis zu 5 Gew.-% des 2,2'-Isomers, 1 Gew.-% bis 20 Gew.-% des 2,4'-Isomers und 25 Gew.-% bis 65 Gew.-% des 4,4'-Isomers umfasst, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyisocyanats, wobei das Gewichtsverhältnis von Komponente a)(1) zur Komponente a)(2) 10:1 bis 2:1 ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Holzteilchen mit 3 Gew.-% bis 8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Holzverbundstoffs, einer Mischung vereinigt werden, die folgendes umfasst: (1) eine feste trockene Verbindung, die aus der aus Harnstoff, Melamin und deren Mischungen bestehenden Gruppe ausgewählt ist, und (2) ein Polymethylen-Poly(phenylisocyanat) mit einer Funktionalität von 2,1 bis 3,5, einem NCO-Gruppengehalt von 30 bis 33 % und einem Monomergehalt von 30 Gew.-% bis 90 Gew.-%, wobei der Monomergehalt bis zu 5 Gew.-% des 2,2'-Isomers, 1 Gew.-% bis 20 Gew.-% des 2,4'-Isomers und 25 Gew.-% bis 65 Gew.-% des 4,4'-Isomers umfasst, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyisocyanats, wobei das Gewichtsverhältnis von Komponente a)(1) zur Komponente a)(2) 3:1 bis 7:1 ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei (2) das Polymethylen-Poly(phenylisocyanat) eine Funktionalität von 2,2 bis 2,4, einen NCO-Gruppengehalt von 31,2 % bis 32,8 % und einen Monomergehalt von 55 Gew.-% bis 80 Gew.-% hat, wobei der Monomergehalt nicht mehr als 3 Gew.-% des 2,2'-Isomers, 15 Gew.-% bis 20 Gew.-% des 2,4'-Isomers und 40 Gew.-% bis 55 Gew.-% des 4,4'-Isomers umfasst, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyisocyanats.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei (2) das Polymethylen-Poly(phenylisocyanat) eine durchschnittliche Funktionalität von 2,5 bis 3,0, einen NCO-Gruppengehalt von 30 % bis 32 % und einen Monomergehalt von 40 Gew.-% bis 50 Gew.-% hat, wobei der Monomergehalt nicht mehr als 1 Gew.-% des 2,2'-Isomers, 2 Gew.-% bis 10 Gew.-% des 2,4'-Isomers und 35 Gew.-% bis 45 Gew.-% des 4,4'-Isomers umfasst, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyisocyanats.
Verfahren zur Herstellung von Holzverbundmaterialien, umfassend a) das Vereinigen von Holzteilchen mit (1) einer festen trockenen Verbindung, die aus der aus Harnstoff, Melamin und deren Mischungen bestehenden Gruppe ausgewählt ist, b) das Beschichten der in a) gebildeten Kombination mit (2) einem Polymethylen-Poly(phenylisocyanat), das eine Funktionalität von 2,1 bis 3,5, einen NCO-Gruppengehalt von 30 % bis 33 % und einen Monomergehalt von 30 Gew.-% bis 90 Gew.-% hat, wobei der Monomergehalt nicht mehr als 5 Gew.-% des 2,2'-Isomers, 1 Gew.-% bis 20 Gew.-% des 2,4'-Isomers und 25 Gew.-% bis 65 Gew.-% des 4,4'-Isomers umfasst, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyisocyanats, und c) das Formen oder Formpressen der beschichteten, in b) gebildeten Kombination, wobei die Komponenten (1) und (2) in solchen Mengen vorliegen, dass 1 Gew.-% bis 25 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Holzverbundstoffs, der Komponenten (1) und (2) vorliegen, und das Gewichtsverhältnis der Komponente (1) zur Komponente (2) 10:1 bis 2:1 ist.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei die Komponenten (1) und (2) in derartigen Mengen vorliegen, dass 2 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Holzverbundstoffs, der Komponenten (1) und (2) vorliegen.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei die Komponenten (1) und (2) in derartigen Mengen vorliegen, dass 3 bis 8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Holzverbundstoffs, der Komponenten (1) und (2) vorliegen und das Gewichtsverhältnis der Komponente (1) zur Komponente (2) 7:1 bis 3:1 ist.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei (2) das Polymethylen-Poly(phenylisocyanat) eine Funktionalität von 2,2 bis 2,4, einen NCO-Gruppengehalt von 31,2 bis 32,8 % und einen Monomergehalt von 55 Gew.-% bis 80 Gew.-% hat, wobei der Monomergehalt nicht mehr als 3 Gew.-% des 2,2'-Isomers, 15 Gew.-% bis 20 Gew.-% des 2,4'-Isomers und 40 Gew.-% bis 55 Gew.-% des 4,4'-Isomers umfasst, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyisocyanats.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei (2) das Polymethylen-Poly(phenylisocyanat) eine Funktionalität von 2,5 bis 3,0, einen NCO-Gruppengehalt von 30 bis 32 % und einen Monomergehalt von 40 Gew.-% bis 50 Gew.-% hat, wobei der Monomergehalt nicht mehr als 1 Gew.-% des 2,2'-Isomers, 2 Gew.-% bis 10 Gew.-% des 2,4'-Isomers und 35 Gew.-% bis 45 Gew.-% des 4,4'-Isomers umfasst, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyisocyanats.
Verfahren zur Herstellung von Holzverbundmaterialien, umfassend a) das Vereinigen von Holzteilchen mit (2) einem Polymethylen-Poly(phenylisocyanat) mit einer Funktionalität von 2,1 bis 3,5 und einem NCO-Gruppengehalt von 30 % bis 33 % und einem Monomergehalt von 30 bis 90 Gew.-%, wobei der Monomergehalt bis zu 5 Gew.-% des 2,2'-Isomers, 1 Gew.-% bis 20 Gew.-% des 2,4'-Isomers und 25 Gew.-% bis 65 Gew.-% des 4,4'-Isomers umfasst, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyisocyanats, b) das Beschichten der in a) gebildeten Kombination mit (1) einer festen, trockenen Verbindung, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Harnstoff, Melamin und Mischungen derselben, und c) das Formen oder Formpressen der in b) gebildeten, beschichteten Kombination, wobei die Komponenten (1) und (2) in derartigen Mengen vorliegen, dass 1 Gew.-% bis 25 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Holzverbundstoffs, der Komponenten (1) und (2) vorliegen und das Gewichtsverhältnis der Komponente (1) zur Komponente (2) 10:1 bis 2:1 ist.
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei die Komponenten (1) und (2) in derartigen Mengen vorliegen, dass 2 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Holzverbundstoffs, der Komponenten (1) und (2) vorliegen.
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei die Komponenten (1) und (2) in derartigen Mengen vorliegen, dass 3 bis 8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Holzverbundstoffs, der Komponenten (1) und (2) vorliegen und das Gewichtsverhältnis der Komponente (1) zur Komponente (2) 7:1 bis 3:1 ist.
Verfahren gemäß Anspruch 11 wobei (2) das Polymethylen-Poly(phenylisocyanat) eine Funktionalität von 2,2 bis 2,4, einen NCO-Gruppengehalt von 31,2 bis 32,8 % und einen Monomergehalt von 55 Gew.-% bis 80 Gew.-% hat, wobei der Monomergehalt nicht mehr als 3 Gew.-% des 2,2'-Isomers, 15 Gew.-% bis 20 Gew.-% des 2,4'-Isomers und 40 Gew.-% bis 55 Gew.-% des 4,4'-Isomers umfasst, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyisocyanats.
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei (2) das Polymethylen-Poly(phenylisocyanat) eine Funktionalität von 2,5 bis 3,0, einen NCO-Gruppengehalt von 30 bis 32 % und einen Monomergehalt von 40 Gew.-% bis 50 Gew.-% hat, wobei der Monomergehalt nicht mehr als 1 Gew.-% des 2,2'-Isomers, 2 Gew.-% bis 10 Gew.-% des 2,4'-Isomers und 35 Gew.-% bis 45 Gew.-% des 4,4'-Isomers umfasst, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyisocyanats.