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Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus zerkleinertem Holz Es
ist bekannt, zerkleinertes Holz, z. B. Holzfurniere, Holzwolle, Hobelspäne und auch
Sägemehl oder durch Mahlen erzeugtes Holzmehl, mit Klebe- bzw. Bindemitteln, insbesondere
härtbaren Harzen, zu versehen und unter Druck und Hitze zu Formkörpern, beispielsweise
Platten, Balken oder sonstigen geformten Gebilden, zu verarbeiten. Derartige Formkörper
haben je nach dem verwendeten Bindemittel und der Größe ihrer Oberfläche und ihrer
Dichte ebenso wie naturgewachsenes Holz die Eigenschaft, je nach der Feuchtigkeit
der Luft oder sonstigen sie umgebenden Medien Wasser aufzunehmen und dabei ihr Volumen
zu verändern. Dabei gehen gleichzeitig auch die Festigkeitseigenschaften mehr oder
weniger zurück.
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Es wurde nun gefunden, daß man Formkörper, insbesondere Spanplatten,
aber auch sperrholzähnliche Erzeugnisse und auch strukturlose Erzeugnisse aus zerkleinertem
Holz herstellen kann, die frei von diesen Mängeln sind, wenn man zerkleinertes Holz
mit Lösungen von niedermolekularen Kondensationsprodukten aus mehrwertigen Urethanen
und Formaldehyd imprägniert, trocknet und dabei härtet und nach Versehen mit einem
Bindemittel zu Formkörpern verpreßt.
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Als mehrwertige Urethane für die genannten Kondensationsprodukte kommen
insbesondere solche in Frage, die sich von diprimären Alkoholen, beispielsweise
Propandiol-i, 3, Butandiol-i, q., Pentandiol-i, g, Hexandiol-i, 6, Diäthylenglykol,
sowie höheren Polyäthylenglykolen, Dioxydibutyläther oder Dioxydiäthylsulfid ableiten.
Es können auch in die Kondensationsprodukte geringere Mengen Urethane höherwertiger
Alkohole,
beispielsweise von Glycerin, Trimethylolpropan, Butantriol, Hexantriol und Erythrit,
eingebaut sein. Auch Gemische dieser Alkohole sowie auch zweiwertige Alkohole mit
sekundären Hydroxylgruppen, beispielsweise 1, 3- oder 2, 3-Butylcnglykol, können
mitverwendet werden.
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Als besonders vorteilhaft haben sich niedermolekulare Kondensationsprodukte
erwiesen, die durch Erhitzen etwa äquivalenter Mengen eines diprimären Alkohols
mit Harnstoff bis zur Bildung von etwa 49 bis ;o°;'" Diurethan und Umsetzen der
erhaltenen Schmelze mit Formaldehyd gewonnen sind. Man kann auch noch Alethylolharnstoffe,
Methylohmelamine u. dgl. zu Harzen kondensierbare Methylolverbindungen mitverwenden.
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Die Imprägnierung des zerkleinerten Holzes mit den Kondensationsprodukten
aus mehrwertigen Urethanen und Formaldehyd erfolgt zweckmäßig mit verdünnten wäßrigen
Lösungei:, beispielsweise 5- bis 2o°joigen Lösungen, dieser Kondensationsprodukte.
Das zerkleinerte Holz kann in an sich bekannter Weise entweder durch Tränkung oder
durch Aufsprühen imprägniert werden. Die Tränkung kann bei gewöhnlichem wie auch
erhöhtem oder vermindertem Druck oder mehreren dieser Arbeitsweisen nacheinander
durchgeführt werden. Die Tränkungslösungen können auch Zusatzstoffe, z. B. Härtungskatalysatoren,
ferner auch schädlingswidrige Stoffe und Flammschutzmittel, außerdem Farbstoffe
u. dgl. enthalten. Nach dem Imprägnieren wird das zerkleinerte Holz getrocknet und
dadurch auf einen geringen Feuchtigkeitsgehalt gebracht. Zweckmäßig wendet man dazu
erhöhte Temperatur an. Bei dem Trocknen tritt gleichzeitig Härtung des Imprägniermittels
ein. Das zerkleinerte Holz verliert durch diese Vorbehandlung zum erheblichen Teil
seine Hygroskopizität unter gleichzeitiger Verbesserung der mechanischen Eigenschaften,
d. h. der Druckfestigkeit, Biegefestigkeit und Oberflächenhärte.
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Das so vorbehandelte zerkleinerte Holz wird nun in an sich bekannter
`'reise mit Bindemitteln versetzt, beispielsweise mit Lösungen der Bindemittel besprüht.
Man kann auch das zerkleinerte Holz mit einem in Schaumform gebrachten Bindemittel
vermischen oder mit dem Bindemittel beladene feinkörnige Füll- und Streckmittel
einmischen. Als Bindemittel können alle bisher gebräuchlichen Bindemittel bzw. Klebemittel,
insbesondere härtbare Kondensationsharze, verwendet werden, beispielsweise Harnstoffharze,
Phenolharze, Melaminharze und auch die zum Imprägnieren verwendeten Kondensationsprodukte
aus mehrwertigen Urethanen und Formaldehyd. Zweckmäßig verwendet man aber von den
letztgenannten Kondensationsprodukten höherkonzentrierte Lösungen als zum Imprägnieren
oder Lösungen von Produkten mit etwas höherem Kondensationsgrad.
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Das imprägnierte und mit Bindemitteln versehene zerkleinerte Holz
wird nunmehr in Formen für die gewünschten Formkörper gebracht und in an sich bekannter
Weise zu den Formkörpern verarbeitet. Man kann dabei Druck und Hitze anwenden oder
auch bei kalthärtenden Bindemitteln nur Druck allein. Bei Verwendung von verhältnismäßig
niedrigen Drücken erhält man Formkörper mit geringem spezifischem Gewicht, beispielsweise
Däminplatten, bei Anwendung höherer Drücke erhält man kompaktere Formkörper, beispielsweise
Tischlerplatten, Bauplatten, Fußbodenplatten, Balken oder sonstige Formkörper. Man
kann auch Platten mit geringem spezifischem Gewicht mit einer Deckplatte höheren
spezifischen Gewichts kombinieren, die infolge ihrer größeren Dichte härter und
widerstandsfähiger gegen Abnutzung ist, was z. B. bei der Verwendung als Fußbcdenbelag
von Bedeutung ist. Aus Furnieren erhält man Sperrholz oder ähnliche Schichtstoffe.
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Die Formkörper aus dem neuen Holzwerkstoff zeichnen sich durch sehr
gute Standfestigkeit bei wechselndem Luftfeuchtigkeitsgehalt, insbesondere auch
in heißem und sehr feuchtem Klima aus. Sie besitzen hohe mechanische Festigkeit,
insbesondere Druckfestigkeit und Biegefestigkeit, und übertreffen zum Teil darin
sogar vergleichbares naturgewachsenes Holz. Man kann so beispielsweise Spanplatten
herstellen, die gegebenenfalls im Zuge des Herstellungsganges auch mit Edelfurnieren
versehen werden können. Diese Spanplatten übertreffen die bisher bekannten aus Spänen,
die nicht gemäß der Erfindung vorbehandelt sind, in der Standfestigkeit, Biegefestigkeit
u. dgl. außerordentlich. Auch Balken lassen sich infolge der hohen Biegefestigkeit
und Druckfestigkeit des Materials in großen Längen herstellen und mit Erfolg praktisch
verwenden. Man kann zu ihrer Herstellung auch kontinuierlich arbeiten. Dabei hat
sich Hochfrequenzheizung der Pressen bewährt. Ein besonderer Vorteil der Erzeugnisse
besteht noch insbesondere bei denen, die Kondensationsprodukte aus mehrwertigen
Urethanen und Formaldehyd als Bindemittel enthalten, darin, daß bei ihrer weiteren
Bearbeitung die Werkzeuge einer geringeren Abnutzung unterworfen sind als bei bisher
mit Kunstharz gebundenen Holzerzeugnissen.
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Beispiel i Pappel-Deckspäne werden mit einer i5Q/oigen Lösung eines
durch Erhitzen etwa äquivalenter Mengen eines diprimären Alkohols mit Harnstoff
bis zur Bildung von etwa qo bis 7o °/o Diurethan und Umsetzen der erhaltenen Schmelze
mit Formaldehyd hergestellten niedermolekularen Kondensationsprodukts in einem Mischer
besprüht, so daß auf i cbm Holz etwa 30 kg festes Kondensationsprodukt entfallen.
Die Holzfeuchtigkeit der Späne betrug vor der Imprägnierung etwa 52 und danach 68
°/o. Die Späne werden dann bei iio° etwa 2o Minuten lang getrocknet. Ihr Feuchtigkeitsgehalt
beträgt dann noch Dann werden die Späne mit einer Lösung von 25 Teilen des vorerwähnten
Kondensationsproduktes. 2oTeilen Roggenmehl und 2,5 Teilen Ammoniumchlorid in 55
Teilen Wasser besprüht, so daß auf die imprägnierten getrockneten Späne etwa
13,21 °,!o ihres Gewichts an festem Bindemittel entfallen.
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i. Aus diesen Spänen wurde unter einem Druck von 16 kg/cm1 bei 130'
und einer Preßzeit von 8 Minuten eine 4 mm starke Platte gepreßt. Ihr
spezifisches
Gewicht betrug nach dem Besäumen o,692. Bei der Prüfung nach DIN 52 35o ergaben
sich folgende Werte, für
| Holzfeuchtigkeit = 4,3';'o |
| Biegefestigkeit = 490 kg/cm2 W == 0,751 |
| nach 6 Stunden |
| Quellung = 2z,2 00 Lagerung |
| Wasseraufnahme = 62,5 0,/o unter Wasser |
| DIN 52 350 5b. |
2. Es wurde unter sonst gleichen Bedingungen mit einer Preßzeit von 15 Minuten eine
1o mm starke Platte gepreßt. Sie hatte nach dem Besäumen ein spezifisches Gewicht
von
0,730. Bei der Prüfung ergaben sich folgende Werte, für
| Holzfeuchtigkeit = 4,50/0 |
| Biegefestigkeit - 315 kg/cm2 W = 0,77 |
| nach 6 Stunden |
| Quellung = 17,7 % Lagerung |
| Wasseraufnahme = 38,o 0!o unter Wasser |
| DIN 52 350 5b. |
3. Eine weitere Platte wurde bei
30 Minuten Preßzeit unter einem Druck von
1o kg;cm2 bei 13o° mit 2o mm Stärke hergestellt. Nach dem Besäumen hatte sie ein
spezifisches Gewicht von o,598. Bei der Prüfung ergaben sich folgende Werte, für
| Holzfeuchtigkeit = 4,5 0/0 |
| Biegefestigkeit = 28o kg/cm2 W = o,61 |
| nach 6 Stunden |
| Quellung = 11,5 0; o Lagerung |
| Wasseraufnahme == 70,0 unter Wasser |
| DIN 52 350 5b. |
Bei Verwendung von Maismehl, gegebenenfalls unter Zusatz von Dextrin, an Stelle
von Roggenmehl erhält man unter sonst gleichen Bedingungen Platten mit ähnlich guten
Eigenschaften. Das gleiche trifft zu bei Verwendung des erwähnten Kondensationsprodukts
allein ohne Zusatz von Mehlen oder Stärken als Bindemittel.
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Beispiel 2 5o Gewichtsteile Sägespäne werden mit 8 Gewichtsteilen
einer etwa So0;'oigen wäßrigen Lösung eines Kondensationsprodukts aus z, 4.-Butandiol-Diurethan
und Formaldehyd oder des im Beispiel 1 genannten Kondensationsprodukts innig gemischt,
nachdem der Lösung 0,2 Gewichtsteile konzentrierte Salzsäure zugesetzt waren. Das
Mischgut wurde dann bei z02° getrocknet,, wobei das Kondensationsprodukt härtete.
Anschließend wurde das Mischgut mit 7 Gewichtsteilen eines ebenfalls mit 0,2 Gewichtsteilen
Salzsäure versetzten Kondensationsprodukts wie oben vermischt und anschließend in
einer eisernen, heizbaren Form bei 17o° 8 Minuten bei einem Druck von 5 kg/cm2 zu
einem Formkörper verpreßt. Dieser zeichnete sich durch hohe Druckfestigkeit und
Beständigkeit gegen Feuchtigkeit aus.