EP0570435B1

EP0570435B1 - Verfahren zur herstellung von holzfaserplatten

Info

Publication number: EP0570435B1
Application number: EP92903957A
Authority: EP
Inventors: Ludwig SÜMEGI
Original assignee: Osterreichische Hiag-Werke GmbH
Current assignee: Osterreichische Hiag-Werke GmbH
Priority date: 1991-02-08
Filing date: 1992-02-07
Publication date: 1995-05-03
Anticipated expiration: 2012-02-07
Also published as: NZ241508A; AU1225692A; WO1992013688A1; AT403023B; DE59202092D1; SI9210125A; IE920406A1; ES2074874T3; TR26826A; EP0570435A1; CN1063837A; ZA92874B; PT100106A; ATA27891A; DK0570435T3; IE67381B1

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung von Holzfaserplatten beschrieben, bei dem das Rohmaterial einer Zerfaserung unterworfen, anschließend in einer Blasleitung mit einer wäßrigen Bindemittelflotte beleimt wird und das so erhaltene beleimte Fasermaterial nach Trocknen auf die erforderliche Restfeuchte zu Mattenbahnen gestreut und unter Druck und Temperatur zu Platten gepreßt wird, worin das Beleimen mit einer Flotte mit einem Festharzgehalt von 20 bis 35 Masse-% vorgenommen wird und eine Bindemittelmenge eingesetzt wird, die weniger als 10 Masse-% Festharz, bezogen auf das gesamte, atro gerechnete Fasermaterial beträgt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Holzfaserplatten, bei dem das Rohmaterial einer Zerfaserung unterworfen anschließend in einer Blasleitung mit einer wäßrigen Bindemittelflotte beleimt wird und das so erhaltene beleimte Fasermaterial nach Trocknen auf die erforderliche Restfeuchte zu Mattenbahnen gestreut und unter Druck und Temperatur zu Platten gepreßt wird. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf solch ein Verfahren zur Herstellung von mitteldichten Faserplatten (MDF-Platten) und von Hartfaserplatten (HDF-Platten), welche eine verminderte Menge an Bindemittel enthalten. Aus der AT-A-366960 ist ein ähnliches Verfahren, allerdings in Zusammenhang mit Spanplatten, bekannt.
Die mechanischen Eigenschaften von Holzfaserplatten werden außer von der Qualität des Zerfaserungsvorganges zu einem wesentlichen Teil durch das für die Bindung des Fasermaterials verwendete Bindemittel bestimmt. Dabei geht unter sonst gleichbleibenden Bedingungen eine Erhöhung der mechanischen Festigkeit der Platten mit einer Erhöhung der zur Bindung des Fasermaterials eingesetzten Bindemittelmenge einher.
Da aber das Bindemittelmaterial einen wesentlichen Kostenfaktor bei der Herstellung von Faserplatten darstellt, gibt es das Bestreben, im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit der Faserplattenherstellung, eine möglichst geringe Menge an Bindemittel einzusetzen. Ferner besteht das Bestreben, die Menge an Bindemittel zu vermindern, um die Umweitbelastung durch die bei insbesondere aminoplastischen Bindemitteln auftretende Formaldehydabspaltung herabzusetzen. Bei den herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von Holzfaserplatten führt eine Verminderung der eingesetzten Bindemittelmenge, wie bereits erwähnt, jedoch zu einem Abfall in der Festigkeit der dadurch hergestellten Platten.
Um ohne Beeinträchtigung der Festigkeit die Bindemittelmenge reduzieren zu können, wurde bisher versucht, durch Anwendung verschiedener apparativer Maßnahmen bei der Zugabe des Bindemittels in die Blasleitung eine möglichst gute Verteilung des Leimes zu erreichen, d.h. eine möglichst große Anzahl von Verleimungspunkten zu erzielen, welche für die Verleimungsfestigkeit maßgebend sind. Dabei wurden weiterhin Bindemittelflotten mit einem Festharzgehalt von etwa 50 Masse-% eingesetzt.
Auf dem Gebiet der Holzspanplatten wurde ein Verfahren mit herabgesetzter Bindemittelzugabe beschrieben, worin verdünnte Bindemittelflotten mit einem Festharzgehalt von vorzugsweise 22 bis 30 Masse-% zum Einsatz gebracht werden (EP-B-0 010 537). Durch dieses Verfahren wird eine gleichmäßigere Verteilung des Bindemittels auf Spänen stark unterschiedlicher Größe und damit eine Einsparung der Bindemittelmenge erzielt. Das eingesetzte Rohmaterial wird bei diesem Verfahren zunächst einer Zerspanung und einer darauffolgenden Trocknung auf eine Feuchte von vorzugsweise weniger als 2 % unterworfen, bevor es mit einer wäßrigen Flotte eines Aminoplasts beleimt wird. Die Beleimung der Späne erfolgt in einem Beleimungsmischer. Darüberhinaus werden der Bindemittelflotte Verdickungsmittel, wie Zellulosederivate, zugesetzt, um eine Eindringen des Bindemittels in das Spanmaterial zu vermeiden. Die Feuchtigkeit des beleimten Spanmaterials, welche unter 12 % gehalten wird, wird durch die mit der Bindemittelflotte auf das Sparmaterial aufgebrachte Wassermenge bestimmt. Diese Veröffentlichung betrifft somit ein für die Spanplattenerzeugung übliches Verfahren, bei dem das Rohmaterial zunächst getrocknet und dann beleimt wird, wogegen sich die Erfindung auf Trockenverfahren zur Herstellung von Faserplatten bezieht, bei denen das Ausgangsmaterial zuerst beleimt und anschließend getrocknet wird.
Mit derartigen Trockenverfahren war es bisher nicht möglich, Faserplatten herzustellen, welche trotz eines geringen Bindemittelanteiles eine ausreichende Festigkeit aufweisen. Um eine ausreichende Festigkeit gemäß den gelten Normvorschriften zu erzielen, war es bisher bei nach dem Trockenverfahren hergestellten Faserplatten (sowohl bei MDF-Platten als auch bei HDF-Platten) erforderlich, immer mehr als 12 Masse-% Festharzanteil, bezogen auf atro (absolut trockenes) Fasermaterial, einzusetzen.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein eingangs erwähntes Verfahren zur Herstellung von Holzfaserplatten zu schaffen, mit dem unter anderem eine weiter verbesserte Ausnützung des zur Beleimung des Fasermaterials eingesetzten Bindemittels erreicht werden kann, sodaß zur Erzielung einer bestimmten Plattenfestigkeit bei einem bestimmten vorgegebenen Fasermaterial mit einer geringeren Festharzmenge als bisher das Auslangen gefunden werden kann. Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein solches Verfahren zu schaffen, welches ohne prinzipielle Abänderung der für die vorgenannten bekannten Verfahren vorhandenen apparativen Einrichtungen oder ohne wesentliche Veränderung der für das Verfahren erforderlichen Zeit durchführbar sein soll.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Beleimen mit einer Flotte mit einem Festharzgehalt von 20 bis 35 Masse-%, vorzugsweise von 25 bis 35 Masse-%, vorgenommen wird und hierbei eine Bindemittelmenge eingesetzt wird, die weniger als 10 Masse-%, vorzugsweise 7 bis 9 Masse-% Festharz, bezogen auf das gesamte, atro gerechnete Fasermaterial, beträgt.
Durch die erfindungsgemäße Verwendung von hochverdünnten wäßrigen Bindemittelflotten ist es möglich, Holzfaserplatten im Trockenverfahren herzustellen, deren mechanische Werte den Normanforderungen sehr gut entsprechen, wobei gleichzeitig gegenüber den nach der Verfahrensweise der herkömmlichen Technologie hergestellten Platten eine wesentliche Einsparung an Bindemittel ermöglicht wird. So ist es durch das erfindungsgemäße Verfahren möglich, Holzfaserplatten mit einem Festharzanteil von weniger als 10 Masse-% herzustellen, welche ausreichende Festigkeiten gemäß den geltenden Normvorschriften besitzen.
Durch den im erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehenen Einsatz von hochverdünnten Bindemittelflotten erfolgt offensichtlich eine weitestgehende Umhüllung des Fasermaterials mit Bindemittel, wodurch es zu einer starken Vermehrung der für die Festigkeitsausbildung in den Platten wesentlichen Verleimungspunkte kommt.
Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß durch die hohe Verdünnung des eingesetzten Bindemittels eine Kühlwirkung auf die beleimte Faser ausgeübt wird, da ein Teil des im Bindemittelgemisches enthaltenen Wassers sofort verdampft, wodurch dem gesamten System Faser/Bindemittel Wärme entzogen wird. Dadurch wird eine vorzeitige Voraushärtung des auf der beleimten Faser befindlichen Bindemittels verhindert, welche Voraushärtung ebenfalls einen Abfall der Plattenfestigkeit zur Folge haben kann.
Das vorliegende erfindungsgemäße Verfahren kann ohne wesentliche Änderung der Verfahrenstechnik durchgeführt werden. Die Beleimung des Fasermaterials erfolgt dabei kurz nach dessen Austritt aus der Zerfaserungsmaschine (Refiner) in der Blasleitung in herkömmlicher Art und Weise.
Der Leimflotte werden geeignete Härtersubstanzen, wie beispielsweise Ammoniumchlorid, Ammoniumphosphat, Phosporsäure, Ameisensäure, zur Aushärtung des verwendeten Bindmittels während des Heißpreßvorganges, in den in der Technik bekannten Mengen, welche von den jeweiligen Anlagenbedingungen abhängig sind, zugesetzt. Als besonders vorteilhaft hat sich auch der Zusatz eines speziellen Leimverstärkers auf der Basis eines Ligninsulfonates erwiesen. Weiters können der Bindemittelflotte auch noch zusätzliche Formaldehydfänger, wie beispielsweise Harnstoff, zugestetzt werden. Der Zusatz von Paraffinemulsion oder geschmolzenem Paraffin zur Hydrophobierung der Faserplatten erfolgt dagegen zweckmäßigerweise vor dem Eintritt in den Refiner.
Das Fasermaterial, das in der oben beschriebenen Art und Weise mit Bindemittel versehen wurde, wird dann in an sich bekannter Weise auf eine Restfeuchte von maximal 12%, vorteilhaft maximal 10%, getrocknet, bevor es nach formung von Mattenbahnen in herkömmlichen Heizpressen zu Platten verpreßt wird.
Die Verpressung zu Platten kann sowohl in herkömmlichen stationären Pressen bei Temperaturen von etwa 160 bis 190°C und Drücken bis zu 35 bar oder in Contipressen bei Heizplattentemperaturen bis zu 235°C und den üblichen Druckprogrammen erfolgen. Die Preßzeiten entsprechen beim erfindungsgemäßen Verfahren den auch bisher angewandten Preßzeiten.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß man das zum Einsatz gelangende aminoplastische Bindemittel zunächst mit Wasser auf eine Festharzkonzentration von ungefähr 30 bis 40 Masse-% verdünnt und die erforderlichen Zusätze wie Härtersubstanzen, Leimverstärker, Formaldehydfänger, in geeigneter wäßriger Lösung der verdünnten Bindemittellösung erst unmittelbar vor da Eintritt in die Blasleitung über eine Mischstrecke zusetzt.
Die Erfindung wird nun an Hand von Beispielen weiter erläutert, ohne auf diese beschränkt zu sein.

BEISPIEL 1:

Für die Herstellung von mitteldichten Faserplatten (MDF-Platten) wurde ein Fasermaterial verwendet, das in an sich bekannter Weise aus Kiefernhackgut in einer Zerfaserungsmaschine (Refiner) hergestellt worden war. In die Blasleitung, durch welche das Fasermaterial aus dem Refiner ausgetragen wird, wurde kurz nach dem Austritt aus dem Refiner ein Bindemittel-hältiges Gemisch zudosiert. Dieses Bindemittel-hältige Gemisch setzte sich wie folgt zusammen:
In einem Mischbehälter wurde ein aminoplastischer E1-Leim für die Faserplattesproduktion (HIACOLL MDF 15) mit Wasser auf eine Konzentration von 33 Masse-% an Festharz verdünnt. In einem zweiten Mischbehälter wurde eine Lösung von 30 Masse-% Harnstoff, 10 Masse-% Amoniumchlorid und 1 Masse-% Phosphorsäure bereitet. Mit Hilfe von Dosierpumpen wurden die beiden Lösungen über einen Statikmischer in solch einem Verhältnis vereinigt, daß die endgültige Leimflotte eine Konzentration an Festharz von 28,3 Masse-% enthielt. Diese Leimflotte wurde in solch einer Menge zum Fasermaterial zugesetzt, daß ein Beleimungsfaktor von 8,2 Masse-% an Festharz, bezogen auf absolut trockene (atro) Faser erhalten wurde. Das beleimte Fasergemisch wurde anschließend in bekannter Art und Weise auf eine Restfeuchte von 10 Masse-% getrocknet, zu einer Fasermatte geformt und in einer Heizpresse unter Einwirkung von Druck und Temperatur zu einer MDF-Platte gepreßt. Die so hergestellte Platte entsprach sehr gut den Anforderungen der Industrienorm für MDF-Platten (Normtyp MDF, Formaldehydgehalt Klasse A).

BEISPIEL 2:

Ein Fasermaterial gemäß Beispiel 1 wurde in an sich bekannter Art mit dem folgenden Bindemittel-hältigen Gemisch beleimt:
In einem Mischbehälter wurden 1.000 kg HIACOLL MDF 15, 100 kg Harnstofflösung (40 Masse-%) und 1.000 l Wasser gemischt, wodurch die Festharzkonzentration dieses Gemisches 31,4 Masse-% betrug. In einem zweiten Mischbehälter wurden 100 kg Leimverstärker HIACOLL K1215 und 165 l Wasser gemischt. Die beiden Lösungen wurden über Dosierpumpen und einen Statikmischer in solch einem Mischungsverhältnis zusammengemischt, daß die endgültige Konzentration an Festharz im Gemisch 27,0 Masse-% betrug. Dieses Gemisch wurde in einer Menge auf das Fasermaterial aufgebracht, daß ein Beleimungsfaktor von 7,5 Masse-%, bezogen auf atro Fasermaterial, erhalten wurde. Nach Trocknung auf ca 10% Restfeuchte, Formung einer Fasermatte und Heißpressung wurde eine MDF-Platte erhalten, die in allen Prüfwerten sehr gut den Anforderungen an den Normtyp MDF, Formaldehydgehalt-Klasse A gemäß der Industrienorm für MDF-Platten entsprach.

BEISPIEL 3:

Bei Beispiel 3 handelt es sich um ein Vergleichsbeispiel.
Für die Beleimung von Fasermaterial, welche wie in Beispiel 1 und 2 beschrieben, durchgeführt wurde, wurde eine Leimflotte folgender Zusammensetzung verwendet:
1.000 kg HIACOLL MDF-12,
150 kg Harnstofflösung (40 Masse-%)
40 kg Ammoniumchlorid-Lösung (15 Masse-%)
50 kg Wasser.
Diese Leimflotte entspricht in ihrer Zusammensetzung dem Stande der Technik. Sie weist eine Festharzkonzentration von 53,2 Masse-% auf. Zur Erreichung der nach der Industrienorm für MDF-Platten geforderten mechanischen Werte einer unter Verwendung dieser Flotte gefertigten MDF-Platte mußten je 1.000 kg atro Fasermaterial 235 kg Leimflotte eingesetzt werden, was einem Beleimungsfaktor von 12,5 Masse-%, bezogen auf atro Fasermaterial entspricht.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Holzfaserplatten, bei dem das Rohmaterial einer Zerfaserung unterworfen, anschließend in einer Blasleitung mit einer wäßrigen Bindemittelflotte beleimt wird und das so erhaltene beleimte Fasermaterial nach Trocknen auf die erforderliche Restfeuchte zu Mattenbahnen gestreut und unter Druck und Temperatur zu Platten gepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Beleimen mit einer Flotte mit einem Festharzgehalt von 20 bis 35 Masse-% vorgenommen wird, und hierbei eine Bindemittelmenge eingesetzt wird, die weniger als 10 Masse-% Festharz, bezogen auf das gesamte, atro gerechnete Fasermaterial beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flotte einen Festharzgehalt von 25 bis 35 Masse-% aufweist und die eingesetzte Bindemittelmenge 7 bis 9 Masse-% Festharz, bezogen aus das gesamte, atro gerechnete Fasermaterial beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein mit Wasser auf eine Festharzkonzentration von 30 bis 40 Masse-% verdünntes aminoplastisches Bindemittel ist, dem Zusätze wie Härtersubstanzen, Leimverstärker und Formaldehydfänger in geeigneter wäßriger Lösung zugesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusätze dem verdünnten aminoplastischen Bindemittel unmittelbar vor dem Eintritt in die Blasleitung über eine Mischstrecke zugesetzt werden.