EP0639434A1 - Verfahren zur Herstellung von mitteldichten Holzfaserplatten (MDF) - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von mitteldichten Holzfaserplatten (MDF) Download PDF

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EP0639434A1 EP94111375A EP94111375A EP0639434A1 EP 0639434 A1 EP0639434 A1 EP 0639434A1 EP 94111375 A EP94111375 A EP 94111375A EP 94111375 A EP94111375 A EP 94111375A EP 0639434 A1 EP0639434 A1 EP 0639434A1
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Roland Dr.Rer.Nat. Bayer
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    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
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    • B27N1/00—Pretreatment of moulding material
    • B27N1/003—Pretreatment of moulding material for reducing formaldehyde gas emission

Definitions

  • the invention relates to a method for producing medium density fibreboard according to the preamble of the main claim.
  • the wood is first crushed into chips with a size of approximately 20 mm x 5 mm and the resulting chips are washed in order to remove the adhering foreign bodies (in particular sand).
  • the chips are then treated for a few minutes under steam pressure and a temperature of around 160 ° C and then fed to a defibrator, where they are shredded into single fibers or small tufts of fibers between grinding disks.
  • a binder such as urea-formaldehyde resin (UF resin), mixed resin made of urea and melamine (MUF resin), phenol formaldehyde resin (PF resin), tannin formaldehyde resin (TF resin) or diisocyanate adhesive HPMDI is added to the fibrous material.
  • the binder is usually added to the still moist fibers before entering the dryer tunnel.
  • the glued fibers are briefly exposed to temperatures of 70 ° C to 80 ° C in the dryer. As a result of drying, the effectiveness of the binders used is reduced.
  • the binder can also be added to the fibers after drying.
  • the fibers run through a special glue application drum.
  • the dried and glued pulp is fed to a molding machine where it is sprinkled on a sieve that moves at high speed.
  • the mats formed in this way are then pressed into sheets.
  • the medium-density wood fiber boards produced with aminoplast resins as binders by the process described above generally have a high formaldehyde release capacity.
  • Various methods have been proposed to reduce formaldehyde release. For example, according to DE-OS 28 04 514, attempts have been made to reduce the formaldehyde release from MDF by subsequently treating the fiberboard with ammonia or ammonia-releasing compounds (DE-OS 28 04 514). This aftertreatment must, however, take place in a separate working stage in a special chamber.
  • the object of the present invention is to provide a simple process which makes it possible to reduce the formaldehyde release of the MDF produced with aminoplast resins such as UF resin without the plates having to be treated subsequently.
  • the fibers are glued in a manner known per se with urea-formaldehyde resins, sprinkled into mats and pressed into plates. It has surprisingly been found that such MDFs have a relatively low release of formaldehyde and that, moreover, the boards produced by this process have better mechanical-technological properties than the boards which are made from fibers which have been subjected to thermomechanical refiner digestion (TMP). Procedure) are open-minded.
  • TMP thermomechanical refiner digestion
  • CTMP chemo-thermo-mechanical pulps
  • the wood chips are impregnated with chemicals such as Na2SO3 under and without the addition of NaOH at high temperatures (140 ° C ... 170 ° C) and then defibrated at high temperatures.
  • the fibers obtained are used alone or in combination with other fibers (e.g. waste paper) for the production of newsprint and other types of paper (e.g. tissue paper). So far, this method has not been used for the production of MDF in the form described above.
  • the CTMP substance For the production of paper from the CTMP substance, it is washed out after the digestion in order to remove the chemicals that are still present. This leads to a wastewater problem that does not make the production of paper from CTMP material unproblematic and has prevented many companies from introducing this new technology.
  • the CTMP substance should not be washed out, especially since the omission of this process step has proven to be particularly advantageous for the MDF.
  • the binders used in the process according to the invention are the binders known in the production of MDF (medium-density fiberboard), such as urea-formaldehyde resin (UF resin), urea-melamine resin (MUF), phenol formaldehyde resin (PF resin), Tannin formaldehyde resin (TF resin) or an adhesive based on polymeric diisocyanates (PMDI) is used.
  • MDF medium-density fiberboard
  • UF resin urea-formaldehyde resin
  • UMF urea-melamine resin
  • PF resin phenol formaldehyde resin
  • TF resin Tannin formaldehyde resin
  • PMDI polymeric diisocyanates
  • the method according to the invention is also suitable for the use of hardwoods.
  • the digestion of the wood or the wood chips takes place according to the invention with chemicals such as Na2SO3 or with NaOH.
  • the wood is digested with a mixture of Na2SO3 and NaOH.
  • the chemicals mentioned When used in an optimized form, the chemicals mentioned have an advantageous effect on the properties of the finished panels.
  • Table 1 below shows the mechanical-technological properties of the MDF produced and its formaldehyde release. This table clearly shows the influence of the washout stage on the mechanical-technological properties of the MDF produced and its formaldehyde release.
  • the MDF produced according to the invention from the CTMP substance has comparatively high strength values, but a lower formaldehyde release than the corresponding plates made from the TMP substance (thermo-mechanical method).

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung von mitteldichten Holzfaserplatten, bei dem mit Bindemittel versehenen Holzfasern zu Fasermatten geformt und bei erhöhter Temperatur zu Platten gepreßt werden, beschrieben. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß für die Herstellung der Fasern das Holz bzw. die Hackschnitzel nach dem CTMP-Verfahren aufgeschlossen werden und die hergestellten Fasern, ohne ausgewaschen zu werden, dem weiteren Verfahren zugeführt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mitteldichten Holzfaserplatten gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
  • Für die Herstellung solcher Platten wird das Holz zunächst in Schnitzel mit einer Größe von etwa 20 mm x 5 mm zerkleinert und die entstehenden Hackschnitzel gewaschen, um die anhaftenden Fremdkörper (insbesondere Sand) zu entfernen. Anschließend werden die Schnitzel einige Minuten unter Dampfdruck und einer Temperatur von etwa 160°C behandelt und dann einem Defibrator zugeführt, wo sie zwischen Mahlscheiben zu Einzelfasem oder kleinen Faserbüscheln zerfasert werden. Darauffolgend wird dem Faserstoff ein Bindemittel wie Harnstoff-Formaldehydharz (UF-Harz), Mischharz aus Harnstoff und Melamin (MUF-Harz), Phenolformaldehydharz (PF-Harz), Tanninformaldehydharz (TF-Harz) oder Diisocyanat-Klebstoff HPMDI zugesetzt. Das Bindemittel wird üblichenweise den noch feuchten Fasern vor Eintritt in den Trocknertunnel zugesetzt. Im Trockner werden die beleimten Fasern kurzfristig Temperaturen von 70°C bis 80°C ausgesetzt. Infolge der Trocknung kommt es zu einer Verringerung der Wirksamkeit der eingesetzten Bindemittel.
  • Das Bindemittel kann aber auch den Fasern nach dem Trocknen zugesetzt werden. In diesem Fall laufen die Fasern durch eine Spezial-Leimauftragstrommel. Der getrocknete und beleimte Faserstoff wird einer Formmaschine zugeführt, wo er auf ein Sieb gestreut wird, das sich mit einer hohen Geschwindigkeit bewegt. Die so geformten Matten werden anschließend zu Platten gepreßt.
  • Die mit Aminoplastharzen als Bindemittel nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellten mitteldichten Holzfaserplatten weisen in der Regel ein hohes Formaldehydabgabevermögen auf. Es wurden verschiedene Verfahren vorgeschlagen, um die Formaldehydabgabe zu verringern. So wurde z.B. nach der DE-OS 28 04 514 versucht, die Formaldehydabgabe von MDF durch nachträgliches Behandeln der Faserplatten mit Ammoniak oder ammoniakabspaltenden Verbindungen zu vermindem (DE-OS 28 04 514). Diese Nachbehandlung muß jedoch in einer separaten Arbeitsstufe in einer besonderen Kammer erfolgen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein einfaches Verfahren anzugeben, das es ermöglicht, die Formaldehydabgabe der mit Aminoplastharzen wie UF-Harz hergestellten MDF zu verringern ohne daß die Platten nachträglich behandelt werden müssen.
  • Diese Aufgabe ist durch das im Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst. Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen dar. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß das Holz bzw. die Hackschnitzel nach dem CTMP-Verfahren (chemo-thermo-mechanical pulping) aufgeschlossen werden, und daß die daraus hergestellten Fasern, ohne ausgewaschen zu werden, zur Herstellung der mitteldichten Holzfaserplatten eingesetzt werden.
  • Die Fasern werden im unausgewaschenen Zustand in an sich bekannter Weise mit Hamstoff-Formaldehydharzen beleimt, zu Matten gestreut und zu Platten gepreßt. Es hat sich überraschend herausgestellt, daß derartige MDF eine relativ niedrige Formaldehydabgabe aufweisen, und daß außerdem die nach diesem Verfahren hergestellten Platten bessere mechanisch-technologische Eigenschaften aufweisen als die Platten, die aus Fasern hergestellt sind, die nach dem thermomechanischen Refiner-Aufschluß (TMP-Verfahren) aufgeschlossen sind. Bei dem an sich bekannten CTMP-Verfahren handelt es sich um ein Verfahren, um Holzstoffe aus Hackschnitzeln oder anderen Holzzerkleinerungsprodukten herzustellen. Bei der Herstellung von CTMP (chemo-thermo-mechanical pulps) werden die Hackschnitzel mit Chemikalien wie Na₂SO₃ unter und ohne Zugabe von NaOH bei hohen Temperaturen (140°C... 170°C) imprägniert und anschließend bei hohen Temperaturen zerfasert. Die gewonnenen Faserstoffe werden für sich allein oder in Kombination mit anderen Faserstoffen (z.B. Altpapier) für die Herstellung von Zeitungsdruckpapier und anderen Papiersorten (z.B. Tissue-Papier) herangezogen. Bisher wurde dieses Verfahren für die Herstellung von MDF in der obenbeschriebenen Form nicht verwendet.
  • Für die Herstellung von Papier aus dem CTMP-Stoff wird dieser nach dem Aufschluß ausgewaschen, um die noch vorhandenen Chemikalien zu entfernen. Dies führt zu einem Abwasserproblem, das die Herstellung von Papier aus CTMP-Stoff nicht unproblematisch macht und viele Betriebe davon abgehalten hat, diese neue Technologie einzuführen. Im Unterschied zu der Papiertechnologie soll nach der vorliegenden Erfindung das Auswaschen des CTMP-Stoffes unterbleiben, zumal sich das Weglassen dieser Verfahrensstufe als besonders vorteilhaft für die MDF erwiesen hat.
  • Als Bindemittel werden bei dem erfindungsgemäßen Vefahren, je nach Anwendungszweck, die bei der Herstellung von MDF (mitteldichte Faserplatten) bekannten Bindemittel wie Harnstoff-Formaldehydharz (UF-Harz), Hamstoff-Melamin-Harz (MUF), Phenolformaldehydharz (PF-Harz), Tanninformaldehydharz (TF-Harz) oder ein Klebstoff auf der Basis von polymeren Diisocyanaten (PMDI) verwendet.
  • Bei dem Verfahren werden vorteilhaft Nadelhölzer eingesetzt, wie dies sowohl für die Herstellung von MDF als auch beim CTMP-Verfahren üblich ist. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich jedoch auch für die Verwendung von Laubhölzern. Der Aufschluß des Holzes bzw. der Holzschnitzel erfolgt erfindungsgemäß mit Chemikalien wie Na₂SO₃ oder mit NaOH. Für bestimmte Anwendungsfälle wird das Holz mit einer Mischung aus Na₂SO₃ und NaOH aufgeschlossen.
  • In optimierter Form eingesetzt, wirken sich diese genannten Chemikalien vorteilhaft auf die Eigenschaften der fertigen Platten aus.
  • In der nachfolgenden Tabelle 1 sind die mechanisch-technologischen Eigenschaften der hergestellten MDF und ihre Formaldehydabgabe dargestellt. Dieser Tabelle ist der Einfluß der Auswaschstufe auf die mechanisch-technologischen Eigenschaften der hergestellten MDF und ihre Formaldehydabgabe deutlich entnehmbar. Die erfindungsgemäß aus dem CTMP-Stoff hergestellten MDF weisen vergleichsweise hohe Festigkeitswerte, jedoch eine niedrigere Formaldehydabgabe als die entsprechenden aus dem TMP-Stoff (Thermo-mechanisches Verfahren) hergestellten Platten auf.
    Figure imgb0001

Claims (11)

  1. Verfahren zur Herstellung von mitteldichten Holzfaserplatten, bei dem mit Bindemittel versehene Holzfasern zu Fasermatten geformt und bei erhöhter Temperatur zu Platten gepreßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß für die Herstellung der Fasern das Holz bzw. die Hackschnitzel nach dem CTMP-Verfahren aufgeschlossen werden und die hergestellten Fasern, ohne ausgewaschen zu werden, dem weiteren Verfahren zugeführt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Bindemittel ein Harnstoff-Formaldehydharz (UF-Harz) ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Bindemittel ein Harnstoff-Melamin-Harz (MUF) ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Bindemittel ein Klebstoff auf Basis von polymeren Diisocyanaten (PMDI) ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Bindemittel ein Phenolformaldehydharz (PF-Harz) ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Bindemittel ein Tanninformaldehydharz (TF-Harz) ist.
  7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das aufzuschließende Holz ein Nadelholz ist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das aufzuschließende Holz ein Laubholz ist.
  9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Holz mit Na₂ SO₃ allein aufgeschlossen wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Holz mit Na₂SO₃ und NaOH aufgeschlossen wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Holz mit NaOH allein aufgeschlossen wird.
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