EP2546038A1 - Verfahren zur Verminderung der Emission von flüchtigen organischen Verbindungen aus Holzwerkstoffen - Google Patents

Verfahren zur Verminderung der Emission von flüchtigen organischen Verbindungen aus Holzwerkstoffen Download PDF

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EP2546038A1
EP2546038A1 EP11005690A EP11005690A EP2546038A1 EP 2546038 A1 EP2546038 A1 EP 2546038A1 EP 11005690 A EP11005690 A EP 11005690A EP 11005690 A EP11005690 A EP 11005690A EP 2546038 A1 EP2546038 A1 EP 2546038A1
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EP
European Patent Office
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wood
additive
lignocellulose
organic compounds
acid
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Joachim Prof.Dr. Hasch
Julia Dr. Borowka
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Kronotec AG
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Kronotec AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B27N1/00—Pretreatment of moulding material
    • B27N1/003—Pretreatment of moulding material for reducing formaldehyde gas emission

Definitions

  • Typical conversion products that occur inter alia during storage and processing of the wood or crushed products include pentanal and hexanal.
  • Particularly critical compounds in the heterogeneous group of VOC and WOC are the saturated and unsaturated aldehydes. These are not only toxic, but also carcinogenic in part. Furthermore, they are classified as critical by the olfactory aspect.
  • the aldehydes are formed, inter alia, in the production of wood-based materials, as shown above, and are released in particular by OSB plates delayed by fragmentation of unsaturated fatty acids and due to the use of aldehyde-containing adhesives.
  • OSB panels in the structural area this is a great disadvantage, since in this application, the OSB panels have no emission-reducing coating and in large quantities, especially as the area of the plate based on the total cubic meters of the room or building is installed.
  • the object of the present invention is achieved in that certain additives are added at certain times in the inventive method for producing or processing the wood materials from lignocellulose.
  • These additives are alcohols, optionally in combination with a catalytically effective amount of acid and / or certain antioxidants.
  • the carrier material may be transparent or formed with a decor.
  • the support materials may be conventional, so-called overlay products or, for example, 100% cellulose paper, as used in the field of the production of wood-based materials, such as panels.
  • the additive may be in the form of an aqueous solution or as a powder mixture directly after the pressing operation, e.g. be applied by spraying by means of nozzles on one or both sides of the produced wood material.
  • an entry can be made by rolling.
  • the wood-based materials are those made of wood chips, wood strands or wood fibers as lignocellulose-containing crushed products.
  • the wood material is an OSB board.
  • the wood-based materials may be further coated with known layers, such as a lacquer layer, decorative layer or wearing layer.
  • the additives may also or only be present in these layers. That is, the carrier material may be formed as a decorative layer, lacquer layer, wear layer or according to sub-layers.
  • the cervical spine is solid wood and the additives are applied to the cervical spine by known methods.
  • Fats and oils are esters of polyhydric alcohols, usually glycerol, with saturated and unsaturated fatty acids. Due to the oxidative degradation of these fats and fatty acids in the pressing process at high temperatures arise z.
  • an antioxidant can be used.
  • Antioxidants allow trapping of radicals that z. B. at high temperatures or light. At high temperatures or light z.
  • hydroxyl radicals that have the ability to rapidly oxidize other substances. This easily forms VOCs and VVOCs from the natural components in the wood.
  • the antioxidants especially the antioxidants selected from ascorbic acid, vitamin E or butylhydroxytoluene (BHT), have the ability to trap such radicals and thus prevent the formation of VOCs or VVOCs from the constituents of the wood. According to the invention, these antioxidants are incorporated or applied in or on the carrier material.
  • the additives are added in an amount of 0.5 to 5% by weight of solid solid in terms of dry wood.
  • Lignocelluloses are understood to mean lignocellulose-containing materials, such as wood.
  • the resulting comminution products of lignocellulose include, in particular, wood strands, wood chips, wood fibers as well as wood veneers.
  • the present application is directed to the use of a composition containing an alcohol as defined herein optionally in combination with catalytically effective amounts of an acid and / or an antioxidant as defined herein for reducing the emission of VOC and VVOC, respectively , in particular saturated and unsaturated aldehydes, in the production and use of wood materials of lignocellulose.
  • This use is characterized in that the additive during the manufacturing process of the wood material is registered or applied.
  • the additive is preferably applied or applied in this case, as stated above, as is preferred with the aid of a carrier material.
  • the additives used according to the invention are particularly advantageous in terms of a longer-term effect for suppressing the emissions of VOC or VVOC, since the additives present in the carrier material or in the outer layer also avoid the formation and emission of VOC or VVOC in the longer term.
  • thermo-extraction method For a qualitative and comparative study of the emission potential of structurally similar materials, the thermo-extraction method is suitable.
  • thermo-extraction In order to achieve always the same and thus reproducible conditions, a steel sample holder was used which leaves a potentially emitting sample surface of about 7.1 cm 2 .
  • Thermo-extractor sample holder and the sample dimensions are shown.
  • the conditions for the thermo-extraction are summarized in Table 2. 11 air volumes were sampled 10 minutes after the samples were placed in the thermo-extractor. The results are expressed as the substance quantity in relation to the air sampling volume ( ⁇ g m -3 ).
  • Table 3 Results ⁇ g / m 3 Sample 0 Sample A Sample B aldehydes 681 153 42 Saturated aldehydes 651 140 31 Unsaturated aldehydes 18 3 1 hexanal 577 124 26 2-heptenal 12 3 1 2-octenal 6 0 0

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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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Abstract

Die vorliegende Anmeldung betrifft Verfahren zur Herstellung von gegebenenfalls beschichteten Holzwerkstoffen aus Lignozellulose, insbesondere Spanplatten, Faserplatten oder OSB-Platten, wobei diese Holzwerkstoffe bei der Herstellung zur Vermeidung oder Verminderung der Emission von flüchtigen organischen Verbindungen aber auch sehr flüchtigen organischen Verbindungen, wie ungesättigte oder gesättigte Aldehyde, mit mindestens einem Additiv behandelt wird. Genauer handelt es sich bei diesen Additiven um Alkohole, die gegebenenfalls in Kombination mit katalytisch wirksamen Mengen an Säure eingetragen wird. Alternativ oder zusätzlich kann eine Behandlung mit geeigneten Antioxidationsmitteln erfolgen, wobei dieses bevorzugt mit Hilfe eines Trägermaterials eingebracht wird. In einem weiteren Aspekt richtet sich die vorliegende Anmeldung auf die Verwendung von Alkoholen, gegebenenfalls in Kombination mit katalytisch wirksamen Mengen an Säure und/oder Antioxidationsmittel als Additive zur Verminderung der Emission von VOC, insbesondere von ungesättigten und gesättigten Aldehyden, bei der Herstellung und dem Gebrauch von Holzwerkstoffen aus Lignozellulose. Schließlich richtet sich die Anmeldung auf mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältliche Holzwerkstoffe bzw. durch Verwendung der Additive hergestellte Holzwerkstoffe mit verringerter Emission von flüchtigen organischen Verbindungen.

Description

  • Die vorliegende Anmeldung betrifft Verfahren zur Herstellung oder Behandlung von gegebenenfalls beschichteten Holzwerkstoffen aus Lignozellulose, insbesondere Spanplatten, Faserplatten oder OSB-Platten aber auch Sperrholz und Vollholz, wobei diese Holzwerkstoffe bei der Herstellung zur Vermeidung oder Verminderung der Emission von flüchtigen organischen Verbindungen aber auch sehr flüchtiger organischer Verbindungen, wie ungesättigte oder gesättigte Aldehyde, mit mindestens einem Additiv behandelt wird. Genauer handelt es sich bei diesen Additiven um Alkohole, die gegebenenfalls in Kombination mit katalytisch wirksamen Mengen an Säure eingetragen wird. Alternativ oder zusätzlich kann eine Behandlung mit geeigneten Antioxidationsmitteln erfolgen, wobei dieses bevorzugt mit Hilfe eines Trägermaterials eingebracht wird. In einem weiteren Aspekt richtet sich die vorliegende Anmeldung auf die Verwendung von Alkoholen, gegebenenfalls in Kombination mit katalytisch wirksamen Mengen an Säure und/oder Antioxidationsmittel als Additive zur Verminderung der Emission von VOC, insbesondere von ungesättigten und gesättigten Aldehyden, bei der Herstellung und dem Gebrauch von Holzwerkstoffen aus Lignozellulose. Schließlich richtet sich die Anmeldung auf mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältliche Holzwerkstoffe bzw. durch Verwendung der Additiv hergestellte Holzwerkstoffe mit verringerter Emission von flüchtigen organischen Verbindungen.
    • Stand der Technik
  • Die Emission von flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) aus Holzwerkstoffen (HWS) stellt unter dem Aspekt der zunehmenden Nutzung von holzartigen Produkten in den Räumen ein gravierendes Problem dar. Zu den flüchtigen organischen Verbindungen zählen neben gesättigten und ungesättigten Aldehyden alle flüchtigen organischen Stoffe, deren Retentionszeit im Gaschromatograph zwischen C6 (Hexan) und C16 (Hexadecan) liegt. Die VOC sind keine homogene Substanzklasse, sondern ein Sammelsurium von Verbindungen. Unter anderem sind diese organischen Säuren, gesättigte und ungesättigte Aldehyde, Alkohole, Carbonsäuren, Terpene, aliphatisch und aromatische Kohlenwasserstoffe und vieles mehr. Weiterhin gibt es die sehr flüchtigen organischen Verbindungen (VVOC), unter die z.B. Formaldehyd oder Ameisensäure fällt, die ebenfalls bei der Herstellung von Holzwerkstoffen auftreten. Die Emission dieser flüchtigen und sehr flüchtigen Holzinhaltsstoffen oder Bestandteilen der Klebstoffe aus Holzprodukten einschließlich Vollholz und Holzwerkstoffplatten stellt aufgrund verschärfter Grenzwerte bzw. einer größeren Sensibilisierung der Endverbraucher mehr und mehr ein Problem dar.
  • Der Ausdruck Aldehyde, wie er vorliegend verwendet wird, umfasst gesättigte und ungesättigte Aldehyde soweit sie in die Klassen der flüchtigen organischen Verbindungen oder sehr flüchtigen organischen Verbindungen fallen.
  • Zur Vermeidung der Emission dieser flüchtigen organischen Verbindungen wurden bisher verschiedene Vorschläge gemacht. So wird in der EP 185 231 beschrieben, dass Oxidationsmittel zur Verringerung der Emissionen eingesetzt werden. Weiterhin wurden verschiedene Vorschläge zur Verringerung der Emission von Formaldehyd vorgeschlagen. Aufgrund der Heterogenität der flüchtigen organischen Verbindungen ist aber eine insbesondere dauerhafte Vermeidung bzw. Verringerung der Emission dieser Verbindungen gewünscht. Eine Umwandlung der heterogenen Klasse der VOC, die teilweise toxisch sind, durch eine einzige chemische Reaktion ist allerdings schwierig.
  • Eine Verringerung von flüchtigen organischen Verbindungen und sehr flüchtigen organischen Verbindungen aus dem Holz, insbesondere von flüchtigen Holzinhaltsstoffen während der Herstellung aber auch im Gebrauch, ist daher nach wie vor erwünscht. Zu beachten ist dabei, dass die Emission der VOC aber auch der WOC nicht im Herstellungsprozess, sondern auch bei Nutzung durch Abbau von Holzinhaltsstoffen auch durch den chemischen Abbau der verwendeten Klebstoffe auftritt. VOC-Emissionen beruhen allerdings hauptsächlich auf holzbedingte Freisetzungen von sogenannte Primäremission von flüchtigen Holzinhaltsstoffen, wie Terpenen, oder chemischen Abbauprodukten, wie Essigsäure, und sogenannte Sekundär- bzw. Tertiäremissionen, z.B. höhere Aldehyde, wie Pentanal oder höhere Carbonsäuren. Diese Abbauprodukte entstehen durch lang andauernde Oxidationsprozesse von Holzinhaltsstoffen, wie Fettsäuren, aber auch Lignin, Zellulose und Hemizellulose.
  • Typische Umwandlungsprodukte, die unter anderem während der Lagerung und der Bearbeitung des Holzes oder der Zerkleinerungsprodukte auftreten, sind z.B. Pentanal und Hexanal. Als besonders kritische Verbindungen sind in der heterogenen Gruppe der VOC und der WOC die gesättigten und ungesättigten Aldehyde einzustufen. Diese sind nicht nur toxisch, sondern zum Teil auch karzinogen. Weiterhin sind sie vom olfaktorischen Aspekt als kritisch einzustufen. Die Aldehyde entstehen unter anderem bei der Herstellung von Holzwerkstoffen, wie oben dargestellt, und werden insbesondere von OSB-Platten zeitverzögert durch Fragmentierung von ungesättigten Fettsäuren und aufgrund der Verwendung von Aldehyd-haltigen Klebstoffen freigesetzt. Gerade für OSB-Platten im konstruktiven Bereich ist dieses von großem Nachteil, da bei dieser Anwendung die OSB-Platten keine emissionsmindernde Beschichtung aufweisen und in großen Mengen, insbesondere als Fläche der Platte bezogen auf die Gesamtkubikmeterzahl des Raumes oder des Gebäudes, verbaut wird.
  • Ähnliche Probleme mit einer Aldehydemission können bei dem Einsatz von leichten Holzwerkstoffen, wie leichten und superleichten MDF zur Wärmedämmung, auftreten. Diese emittieren verstärkt Aldehyde, z.B. zyklische Aldehyde. Probleme ergeben sich dabei sowohl durch die Emissionsmenge als auch durch die Toxizität der Verbindungen.
  • Wie bereits ausgeführt, werden auch durch die verwendeten Klebstoffe während der Herstellung oder anschließend während der Verwendung flüchtige organische Verbindungen, wie Aldehyde, freigesetzt. Zu den Klebstoffen, wie sie derzeit in der Herstellung von Holzwerkstoffen, wie OSB-Platten, mit dichte Faserplatten usw. behandelt werden, zählen Aminoplastklebstoffe, wie Harnstoff-Formaldehyd-Klebstoffe (UF-Klebstoffe), Melamin-Harnstoff-Phenol-Formaldehyd-Klebstoffe (MUPF-Klebstoffe) oder Melamin-Harnstoff-Formaldehyd-Klebstoffe (MUF-Klebstoffe). Weitere Klebstoffe, wie sie typischerweise bei Holzwerkstoffen eingesetzt werden, umfassen Klebstoffe auf Basis von Diisocyanaten (PMDI), Polyurethanklebstoffe, Phenol-Formaldehyd-Klebstoffe (PF-Klebstoffe) und/oder Tannin-Formaldehyd-Klebstoffe (TF-Klebstoffe) oder Gemische hiervon. Dabei finden im Faserplattenbereich hauptsächlich Aminoplastklebstoffe Verwendung. Hier tritt eine Freisetzung der Aldehyde und anderer VOCs und VVOCs sowohl während der Herstellung bei Holzwerkstoffen als auch nach deren Herstellung oder bei ihrer Anwendung statt. Bei der Faserplattenherstellung kann es z.B. bei der thermomechanischen Behandlung der Lignozellulose-haltigen Materialien zu einem chemischen Teilabbau des Holzes kommen. Die dabei entstehenden, flüchtigen organischen Verbindungen und sehr flüchtigen organischen Verbindungen, wie Aldehyde und Säuren, emittieren dann während des späteren Herstellungsverfahrens oder bei späterer Nutzung der hergestellten Holzwerkstoffe. Sie können ebenfalls einen negativen Einfluss auf die Verklebungsfestigkeit haben und somit die Eigenschaften der hergestellten Holzwerkstoffe negativ beeinflussen.
  • Es wurden bereits vielfältige Ansätze unternommen, diese Probleme der Emission von flüchtigen organischen Verbindungen, einschließlich der Aldehyde, zu begrenzen. So wird in der EP 1 852 231 die Verwendung von verschiedenen Additiven vorgeschlagen. Dort wird unter anderem die Verwendung von Maleinsäureanhydrid oder ähnlichen Verbindungen vorgesehen. Der Einsatz von Reduktions- bzw. Oxidationsmitteln ist ebenfalls bekannt. Des Weiteren wird eine Erhöhung des pH-Wertes vorgeschlagen, z.B. durch Zusatz von Alkalihydroxyden.
  • Aus der WO 2006/032267 sind Verfahren zur Reduktion von ungesättigten Aldehyden in Fettsäure-haltigen Hölzern bekannt. Dabei wird der im Holz enthaltene Fettsäureester gespalten, inhibiert oder oxidiert. Dazu wird allgemein die Verwendung von Antioxidantien, alkalischen Verbindungen oder Oxidationsmitteln vorgeschlagen. Hier werden allerdings diese Additive vor dem Trocknen des sägefrischen Massivholzes bzw. vor oder während der Herstellung der Holzpartikel behandelt. Ein Zufügen dieser nach oder während des Inkontaktbringens der Zerkleinerungsprodukte mit Klebstoffen und insbesondere nach Verpressen der Holzwerkstoffe ist nicht vorgesehen bzw. wird als nachteilig angesehen.
  • Es besteht daher nach wie vor ein Bedarf nach Verfahren, die Emission von flüchtigen organischen Verbindungen aber auch sehr flüchtigen organischen Verbindungen, insbesondere auch von Aldehyden sowie organischen Säuren, insbesondere von Abbauprodukten von Fettsäuren aus den Holzwerkstoffen, zu verringern.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, gegebenenfalls beschichtete Holzwerkstoffe aus Lignozellulose, insbesondere Spanplatten, Faserplatten oder OSB-Platten aber auch Sperrholz und Vollholz bereitzustellen, die eine verbesserte Verringerung bzw. Vermeidung von Emissionen von flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) und sehr flüchtigen organischen Verbindungen (VVOC) aufweisen. Dabei soll die Emission dieser flüchtigen oder sehr flüchtigen organischen Verbindungen einschließlich gesättigten und ungesättigten Aldehyden sowohl bei der Herstellung als auch im späteren Gebrauch deutlich heruntergesetzt werden. Weiterhin soll auch die durch diese flüchtigen bzw. sehr flüchtigen organischen Verbindungen ergebene Geruchsbelästigung verringert werden. Insbesondere ist dabei zu berücksichtigen, dass keine den Herstellungsprozess dieser Holzwerkstoffe störenden Substanzen verwendet oder generiert werden. Ebenfalls stellt ein wichtiger Aspekt dar, dass die Herstellungskosten der Holzwerkstoffe nicht signifikant erhöht werden. Dabei dürfen die eingesetzten Mittel selbst nicht toxisch oder karzinogen wirken, sollten aber möglichst umfangreich entweder mit den heterogenen Klassen der flüchtigen organischen Substanzen oder sehr flüchtigen organischen Verbindungen reagieren bzw. eine Bildung dieser aus Bestandteilen der Holzwerkstoffe verhindern.
    • Beschreibung der Erfindung
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird dadurch gelöst, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen oder Bearbeiten der Holzwerkstoffe aus Lignozellulose zu bestimmten Zeitpunkten bestimmte Additive zugesetzt werden. Bei diesen Additiven handelt es sich um Alkohole, gegebenenfalls in Kombination mit einer katalytisch wirksamen Menge an Säure und/oder bestimmten Antioxidationsmitteln.
  • D.h., in einem ersten Aspekt richtet sich die vorliegende Anmeldung auf ein Verfahren zur Herstellung von gegebenenfalls beschichteten Holzwerkstoffen aus Lignozellulose, insbesondere Spanplatten, Faserplatten, OSB-Platten oder Sperrholz umfassend die Schritte:
    1. a) Inkontaktbringen von Lignozellulose-haltigen Zerkleinerungsprodukten mit Klebstoffen;
    2. b) Verpressen der Mischung aus a) unter Wärmebehandlung,
    dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Inkontaktbringen gemäß Schritt a) und/oder zwischen dem Inkontaktbringen gemäß Schritt a) und dem Verpressen gemäß Schritt b) und/oder nach dem Verpressen gemäß Schritt b) zur Vermeidung der Emission von flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) und sehr flüchtigen organischen Verbindungen (WOC), insbesondere ungesättigter oder gesättigter Aldehyde, weiterhin mindestens ein Additiv ausgewählt aus Alkoholen, gegebenenfalls in Kombination mit einer katalytisch wirksamen Menge an Säure, und/oder einem Antioxidationsmittel als Additiv eingetragen wird.
  • Im Gegensatz zu den meisten bisher eingesetzten Verfahren werden dabei nicht nur chemische Modifikationen der emittierenden VOCs und VVOCs angestrebt, sondern vor allem an eine Umsetzung bzw. ein Abbau der Ausgangsstoffe im Holz verhindert. D.h., die erfindungsgemäß verwendeten Additive verhindern einen Abbau der Fettsäuren bzw. Fettsäureester. Des Weiteren werden gegebenenfalls durch Umwandlungsreaktionen gebildete Aldehyde in entsprechende nicht-emittierende Verbindungen umgewandelt.
  • Die durch die Umsetzung erhaltenen Verbindungen sind derart, dass sie nicht mehr flüchtig sind und somit nicht mehr zu den VOC- und VVOC-Emissionen bzw. Aldehydemissionen beitragen bzw. die Toxizität der entstehenden Verbindungen ist deutlich reduziert. Dabei ist insbesondere die Emission auch nach der Herstellung, d.h. im täglichen Gebrauch, deutlich verringert.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Verfahren eines umfassend die Schritte
    1. a) Inkontaktbringen von Lignozellulose-haltigen Zerkleinerungsprodukten mit Klebstoffen;
    2. b) Verpressen der Mischung aus a) unter Wärmebehandlung,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Additive auf einem Trägermaterial vorliegen und dieses Additiv-aufweisende Trägermaterial zwischen Schritt a) und b) und/oder nach Schritt b) auf die Lignozellulose-haltigen Zerkleinerungsprodukte oder auf den verpressten Holzwerkstoff aufgebracht wird.
  • D.h., es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Additive auf ein Trägermaterial aufgebracht werden. Dieser gilt insbesondere für die Antioxidantien als erfindungsgemäße Additive. Ein solches Aufbringen kann durch bekannte Maßnahmen und Verfahren erfolgen. Diese Verfahren schließen ein Aufbringen durch Sprühen, Imprägnieren, Eintauchen oder Aufstreichen auf das Trägermaterial aufgebracht.
  • Dabei kann das Additiv auf einer Seite oder beiden Seiten des Trägermaterials vorliegen. Bevorzugt liegt dabei das Additiv auf der dem Holzwerkstoff zugewandten Seite vor. Das Trägermaterial kann z.B. eine Zelluloselage, Papier oder ähnliches sein. Das Trägermaterial kann dabei erfindungsgemäß vor dem Verpressen der Mischung oder nach dem Verpressen auf den Holzwerkstoff aufgebracht werden. Bei Vollholz als HWS wird das Additiv aufweisende Trägermaterial entsprechend auf das Vollholz aufgebracht.
  • Zusätzlich kann durch das Trägermaterial eine Abdeckung des Holzwerkstoffes erfolgen und somit die Emission der VOC und VVOC zusätzlich verhindert werden.
  • Das Trägermaterial kann dabei transparent oder mit einem Dekor ausgebildet sein. Die Trägermaterialien können übliche, sogenannte Overlay-Produkte sein oder z.B. 100% Zellulosepapier, wie sie im Bereich der Herstellung von Holzwerkstoffen, z.B. Paneelen eingesetzt werden. Gegebenenfalls kann nach Aufbringen des Additivs auf das Trägermaterial eine Trocknung des Additivs bei Raumtemperatur erfolgen, bevor das Additiv-aufweisende Trägermaterial mit den Holzwerkstoffen oder den Lignozellulose-haltigen Zerkleinerungsprodukten mit Klebstoffen in Verbindung gebracht wird.
  • Zum Beispiel kann das Trägermaterial mit dem Additiv getränkt, besprüht oder in anderer Weise imprägniert werden. Dieses Trägermaterial wird dann vor dem Streuen auf dem Förderband aufgetragen und nach der Streuung aber vor dem Pressen aufgerakelt. In einer alternativen Form wird das Trägermaterial nach dem Pressen auf den Holzwerkstoff aufgebracht und z.B. aufgerakelt oder in anderer Art und Weise mit dem Holzwerkstoff verbunden. Es ist dabei bevorzugt, dass bei Holzwerkstoffplatten, wie OSB-Platten, Faserplatten, Sperrholz oder Spanplatten aber auch Vollholz das Trägermaterial auf beiden Seiten des HWS aufgebracht ist. Dabei ist bevorzugt, dass das Additiv zumindest auf der dem HWS zugewandten Seite vorliegt.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird erfindungsgemäß das Additiv auf das Lignozellulose-haltige Zerkleinerungsprodukt vor dem Verpressen und nach dem Streuen oder Legen eingebracht. Bevorzugt wird dabei das Additiv vor dem Verpressen aber nach dem Zerfasern oder Zerspanen und insbesondere nach dem Trocknen hinzugefügt.
  • Das Additiv kann dabei in Form einer wässrigen Lösung oder als Pulvermischung direkt nach dem Pressvorgang z.B. durch Besprühen mittels Düsen auf einer oder beiden Seiten des hergestellten Holzwerkstoffes aufgebracht werden. Alternativ kann ein Eintragen durch Walzen erfolgen.
  • In einer anderen Ausführungsform kann das Additiv als Lösung oder als Pulver zu den Lignozellulose-haltigen Zerkleinerungsprodukten bzw. der Mischung aus Lignozellulose-haltigen Zerkleinerungsprodukten und Klebstoff, dosiert werden. Hierbei kann ein Zudosieren auch vor dem Trockner aber nach dem Zerfasern oder Zerspanen erfolgen. Der Zeitpunkt der Zudosierung hängt dabei von der Form des Additivs z.B. als wässrige Lösung oder als Pulver ab.
  • Zum Beispiel kann bei der Herstellung von OSB-Platten das Additiv nur in Teilbereichen der Platte eingebracht werden. Bevorzugt wird dabei das Additiv zumindest in den die Deckschicht ausbildenden Bereichen der Holzwerkstoffplatte, wie einer OSB-Platte, eingebracht. Weiterhin kann das Additiv sowohl teilweise vor dem Verpressen als auch nach dem Verpressen gegebenenfalls mit einem Trägermaterial aufgebracht werden.
  • Es ist besonders bevorzugt, dass die Holzwerkstoffe solche sind, hergestellt aus Holzspäne, Holzstrands oder Holzfasern als Lignozellulose-haltige Zerkleinerungsprodukte.
  • Insbesondere ist es bevorzugt, dass der Holzwerkstoff eine OSB-Platte ist. Die Holzwerkstoffe können gegebenenfalls weiter mit bekannten Schichten, wie einer Lackschicht, Dekorschicht oder Verschleißschicht beschichtet sein. Die Additive können dabei auch oder nur in diesen Schichten vorliegen. D.h., das Trägermaterial kann als Dekorschicht, Lackschicht, Verschleißschicht oder entsprechend Unterschichten ausgebildet sein.
  • In einer alternativen Ausführungsform ist der HWS Vollholz und die Additive werden mit bekannten Verfahren auf den HWS aufgebracht beziehungsweise eingebracht.
  • Bei den erfindungsgemäß zu verwendenen Additiven handelt es sich einerseits um Alkohole, insbesondere mehrwertige Alkohole. Es ist insbesondere bevorzugt, dass diese Alkohole zusammen mit einer katalytisch wirksamen Menge an Säure eingetragen werden, um eine Säure-katalysierte Umsetzung der Alkohole zu ermöglichen. Die Alkohole können dann z.B. mit entstehenden Aldehyden zu Acetalen reagieren.
  • Fette und Öle sind Ester von mehrwertigen Alkoholen, üblicherweise Glycerin, mit gesättigten und ungesättigten Fettsäuren. Durch den oxidativen Abbau dieser Fette und Fettsäuren im Pressvorgang unter hohen Temperaturen entstehen z. B. Aldehyde. Bei der Zugabe von Glycerin oder anderen, insbesdonere mehrwertigen Alkoholen mit einer geringen Menge einer Säure zur säurekatalytischen Umsetzung reagieren die Aldehyde zu Acetalen. Dabei stehen bei Glycerin z. B. drei Hydroxygruppen zur Verfügung. Es ist daher bevorzugt, dass mehrwertige Alkohole als Additive zugesetzt werden.
  • Ein weiterer Reaktionsweg neben der acetalen Bildung ist die Veresterung mit Fettsäuren aus dem Holz. Dieses ist ebenfalls üblicherweise säurekatalysiert. Dabei werden die Fettsäuren verestert und somit einer Degradation der Fettsäuren zu VOC und WOC entgegenwirkt.
  • Es ist daher besonders bevorzugt, dass bei Verwendung von Alkohol als Additiv Säure zur säurekatalytischen Umsetzung der Alkohole hinzugefügt werden. Hierbei reichen geringe Mengen an Säure aus, das diese katalytisch wirkt.
  • Bevorzugte Alkohole sind mehrwertige Alkohole, insbesondere Glycerin oder Alkylenglykole, wie Ethylenglykol, Propandiol, Butandiol usw.
  • Als weiteres Additiv kann ein Antioxidationsmittel eingesetzt werden. Antioxidationsmittel erlauben ein Abfangen von Radikalen, die z. B. bei hohen Temperaturen oder Licht entstehen. Bei hohen Temperaturen oder Licht entstehen z. B. Hydroxylradikale, die die Fähigkeit haben, andere Substanzen schnell zu oxidieren. Hierdurch werden leicht VOCs und VVOCs aus den natürlichen Bestandteilen im Holz gebildet. Die Antioxidationsmittel, insbesondere die Antioxidationsmittel ausgewählt aus Ascorbinsäure, Vitamin E oder Butylhydroxytoluol (BHT), haben die Fähigkeit, solche Radikale abzufangen und somit die Bildung von VOCs oder VVOCs aus den Bestandteilen des Holzes zu verhindern. Diese Antioxidationsmittel werden erfindungsgemäß in oder auf das Trägermaterial ein- bzw. aufgebracht.
  • Es ist bevorzugt, dass die Additive in einer Menge von 0,5 bis 5 Gew.-% fester Feststoff bezogen auf atro Holz hinzugefügt werden.
  • Beim Einsatz der erfindungsgemäßen Additive bei der Herstellung oder Bearbeitung der Holzwerkstoffe, wie z. B. OSB-Platten oder MDF-Platten aber auch Sperrholz und Vollholz, wurde überraschend eine deutliche Reduzierung der VOC bzw. VVOC einschließlich der Aldehyde beobachtet. Zusätzlich war auch eine deutlich geringere Emission von anderen flüchtigen organischen Verbindungen zu beobachten. Eine Verringerung der Emission wird sowohl während der Herstellung als auch bei der späteren Verwendung erreicht. Dies ist umso überraschender, als nicht davon ausgegangen werden konnte, dass aufgrund der Vielzahl von reaktiven Verbindungen, die im Holz vorhanden sind, diese Additiv VOC bzw. VVOC und insbesondere die Aldehyde wirksam in ihrer Emission verringern können.
  • Bei den Lignozellulosen, wie den Holzwerkstoffen oder den Zerkleinerungsprodukten hiervon, kann es sich sowohl um Nadelhölzer als auch um Laubhölzer handeln. Auch Mischungen dieser beiden Holzarten sind möglich. Bevorzugt stammen die Holzspäne, Strands oder Holzfasern von Nadelhölzern. Die mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren herstellbaren Holzwerkstoffe können gemäß bekannten Verfahren hergestellt werden. Dabei können den Verfahren zusätzlich auch andere, dem Fachmann bekannte Verfahren, zur Verminderung der Emission von flüchtigen organischen Verbindungen oder sehr flüchtigen organischen Verbindungen, wie Aldehyde, ergänzt werden.
  • Bei den Holzwerkstoffen (HWS) kann es sich bevorzugt um Spanplattenholz aus Holzspänen, OSB-Strands aus Holzstrands, Sperrholzplatten aus Holzfurnier und Holzfaserplatten, insbesondere MDF-Platten, aus Holzfasern handeln. Unter den Ausdruck "Holzwerkstoffe" fallen aber auch Sperrholz und insbesondere auch Vollholz. Bevorzugt sind die Holzwerkstoffe OSB-Platten und leichte und superleichte MDF-Platten.
  • Unter Lignozellulosen werden Lignozellulose-haltige Materialien, wie Holz, verstanden. Daraus erhaltene Zerkleinerungsprodukte von Lignozellulose umfassen insbesondere Holzstrands, Holzspäne, Holzfasern als auch Holzfurnier.
  • Die verwendeten Klebstoffe im erfindungsgemäßen Verfahren umfassen als Klebstoffe Phenol-Formaldehyd-Klebstoff, Klebstoff auf Basis von Isocyanaten, Harnstoff-Formaldehyd-Klebstoff, Melamin-Harnstoff-Formaldehyd-Klebstoff, Melamin-Harnstoff-Phenol-Formaldehyd-Klebstoff, Tannin-Formaldehyd-Klebstoff oder ein Gemisch hiervon.
  • In einem weiteren Aspekt richtet sich die vorliegende Anmeldung auf die Verwendung einer Zusammensetzung enthaltend einen Alkohol, wie hierin definiert, gegebenenfalls in Kombination mit katalytisch wirksamen Mengen einer Säure und/oder einem Antioxidationsmittel, wie hier definiert, zur Verminderung der Emission von VOC bzw. VVOC, insbesondere gesättigten und ungesättigten Aldehyden, bei der Herstellung und bei Nutzung von Holzwerkstoffen aus Lignozellulose. Diese Verwendung zeichnet sich dadurch aus, dass das Additiv während des Herstellungsprozesses des Holzwerkstoffes eintragbar oder auftragbar ist. Bevorzugt wird das Additiv dabei ein- oder aufgetragen, wie oben ausgeführt, wie bevorzugt mit Hilfe eines Trägermaterials.
  • Die Verwendung ist insbesondere vorteilhaft bei Klebstoffen ausgewählt aus Phenol-Formaldehyd-Klebstoff, Klebstoff auf Basis von Isocyanaten, Harnstoff-Formaldehyd-Klebstoff, Melamin-Harnstoff-Formaldehyd-Klebstoff, Melamin-Harnstoff-Phenol-Formaldehyd-Klebstoff, Tannin-Formaldehyd-Klebstoff oder ein Gemisch hiervon verwendet wird.
  • Die Additive sind insbesondere geeignet zur Verwendung zumindest in der Deckschicht von OSB-Platten oder Holzfaserplatten.
  • Bevorzugt findet die Verwendung der Additive dabei in einer Menge von 0,5 Gew.-% bis 5 Gew.-% Feststoff bezogen auf atro Holz statt.
  • Schließlich richtet sich in einem weiteren Aspekt die vorliegende Anmeldung auf mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältliche Holzwerkstoffe. Bei diesen Holzwerkstoffen handelt es sich insbesondere um Faserplatten, insbesondere leichte und superleichte MDF-Platten oder um OSB-Platten, aber auch um Vollholz.
  • Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich unter geringer Dosierung der Additive eine Emission von VOC bzw. VVOC aus Holzwerkstoffen bei der Herstellung aber auch im Gebrauch zu verringern. Bei Einsatz von Trägermaterialien ist es zusätzlich möglich die Emission von VOC bzw. VVOC durch Abdeckung zu unterdrücken.
  • Außerdem sind die erfindungsgemäß verwendeten Additive insbesondere vorteilhaft in Bezug auf eine längerfristige Wirkung zur Unterdrückung der Emissionen von VOC oder VVOC, da die im Trägermaterial oder in der Deckschicht vorhandenen Additive auch längerfristig die Bildung und Emission von VOC oder VVOC vermeiden.
  • Im Folgenden wird die Erfindung mit Hilfe von Beispielen näher erläutert, ohne dass sie auf diese beschränkt ist.
    • Beispiel 1: Herstellung von emissionsarmen OSB
  • Es wurde unter Verwendung beleimter Strands aus der laufenden Produktion (12% MUPF als Klebstoff) eine Referenzplatte und zwei Platten unter Verwendung des Additivs Glycerin und Ascorbinsäure hergestellt. Diese Platten wurden dann verpresst zu einem Format von 10mm x 300mm x 300mm und einer Rohdichte von 530kg/m3. Parameter zur Pressung sind in der unten dargestellten Tabelle zu finden. Vor dem Pressen wurden die beleimten Strands mit dem jeweiligen Additiv vermischt. Weiterhin wurde ein Teil des Additivs nach dem Pressen auf der Oberfläche der Platte aufgespritzt. Probe A enthält das Additiv Glycerin in einer Dosierung von 5 Gew.-%. Bei Zugabe des Additivs A wurden weiterhin einige Tropfen Salzsäure zur Katalyse hinzugefügt. Die Probe B enthält das Additiv Ascorbinsäure mit einem Anteil von 1 Gew.-% auf Atroholz. Tabelle 1
    Pressdiagramm
    Pressstufe Druck [N/mm2 ] Zeit [s] T [°C]
    1 2 60 200
    2 1 60 200
    3 0,2 10 200
  • Nach Abkühlen der Platte wurde diese luftdicht verschlossen und zur Analyse aufbewahrt.
    • Beispiel 2: Bestimmung der Emission von VOC aus OSB Material und Methoden Material
  • Es wurden Proben aus den oben erhaltenen OSB-Platten mit den Abmessungen 210 x 210 x Dicke mm3 hergestellt. Vom Rand dieser Proben wurde jeweils ein 7mm breiter Streifen entnommen. Dieser wurde dann in zwei Proben mit einer Länge von 95mm aufgetrennt. Je eine Probe wurde mit der Oberseite und die andere mit Unterseite zum Luftstrom im Themoextraktor orientiert eingebracht. Die Ergebnisse werden als Mittelwert dieser beiden Messungen ausgedrückt.
  • Methode: Thermoextraktion
  • Für eine qualitative und vergleichende Untersuchung des Emissionspotenzials strukturell ähnlicher Materialien eignet sich die Thermoextraktionsmethode.
  • Die unterschiedlichen Proben wurden mit einem sogenannten Thermoextraktor (TE1, Gerstel, Mülheim a.d. Ruhr, Deutschland) charakterisiert. Dabei handelt es sich um ein Glasröhrchen mit verhältnismäßig kleinen Raumvolumen von ca. 25,9cm3, das sich in dem Thermoextraktor befindet. Durch das gesamte System wird ein kontinuierlicher Stickstofffluss (100ml/min-1) geleitet, der - wie bei den konventionellen Prüfkammertests - zu regelmäßigen Zeitpunkten über ein Adsorbens geleitet wird. Gemäß DIN ISO 16000-6:2004 wurden diese in einem GC-MS mit Thermosdesorption und Kühlfalle analysiert. Das ganze System wurde bei Raumtemperatur (23°C) betrieben. Beschrieben wurde die Methode von Scherer et.al. (Gefahrstoffe-Reinhaltung der Luft, 2006, 66(3), 87-93). Um immer gleiche und damit reproduzierbare Bedingungen zu erreichen, wurde ein Probenhalter aus Stahl verwendet, der eine potenziell emittierende Probenoberfläche von etwa 7,1 cm2 freilässt. In Abbildung 1 sind Thermoextraktor, Probenhalter und die Probendimensionen dargestellt. Die Bedingungen bei der Thermoextraktion sind in Tabelle 2 zusammengefasst. Die Probenahme von 11 Luftvolumen erfolgte 10 Minuten nachdem die Proben in den Thermoextraktor eingebracht wurden. Die Ergebnisse werden als Substanzmenge bezogen auf das Luftprobenahmevolumen (µg m-3) ausgedrückt. Tabelle 2: Bedingungen bei der Thermoextraktion
    Parameter Eigenschaft
    Temperatur in °C RT
    Massenfluss in ml min-1 100
    Raumvolumen in m3 0,00002586
    Luftwechselrate in h-1 232,0
    Probenoberfläche in m2 0,00075
    Raumbeladung in m2 m-3 29,1
    Flächenspezifische Lüftungsrate in m3 -2 h-1 8,0
    Trägergas Stickstoff
  • Die Ergebnisse der Untersuchung sind in der Tabelle 3 dargestellt. Tabelle 3: Ergebnisse
    µg/m3 Probe 0 Probe A Probe B
    Aldehyde 681 153 42
    Gesättigte Aldehyde 651 140 31
    Ungesättigte Aldehyde 18 3 1
    Hexanal 577 124 26
    2-Heptenal 12 3 1
    2-Octenal 6 0 0
  • Wie deutlich zu erkennen ist, ist in den Proben A und B mit dem jeweiligen Additiv eine deutliche Vermeidung der Aldehyde zu beobachten. Insbesondere die gesättigten aber auch die ungesättigten Aldehyde sind deutlich reduziert.
  • Die Ergebnisse sind noch einmal graphisch in der Figur 1 dargestellt.

Claims (15)

  1. Verfahren zur Herstellung von gegebenenfalls beschichteten Holzwerkstoffen aus Lignozellulose, insbesondere Spanplatten, Faserplatten oder OSB-Platten, umfassend die Schritte:
    a) Inkontaktbringen von Lignozellulose-haltigen Zerkleinerungsprodukten mit Klebstoffen;
    b) Verpressen der Mischung aus a) unter Wärmebehandlung,
    dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Inkontaktbringen gemäß Schritt a) und/oder zwischen dem Inkontaktbringen gemäß Schritt a) und dem Verpressen gemäß Schritt b) und/oder nach dem Verpressen gemäß Schritt b) zur Vermeidung der Emission von flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) oder sehr flüchtigen organischen Verbindungen (VVOC), insbesondere ungesättigter oder gesättigter Aldehyde, weiterhin mindestens ein Additiv ausgewählt aus Alkoholen, gegebenenfalls in Kombination mit einer katalytisch wirksamen Menge an Säure, und/oder einem Antioxidationsmittel als Additiv eingetragen wird.
  2. Verfahren zur Herstellung von gegebenenfalls beschichteten Holzwerkstoffplatten nach Anspruch 1 umfassend die Schritte
    a) Inkontaktbringen von Lignozellulose-haltigen Zerkleinerungsprodukten mit Klebstoffen;
    b) Verpressen der Mischung aus a) unter Wärmebehandlung,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Additive auf einem Trägermaterial vorliegen und dieses Additiv-aufweisende Trägermaterial zwischen Schritt a) und b) und/oder nach Schritt b) auf die Lignozellulose-haltigen Zerkleinerungsprodukte oder auf den verpressten Holzwerkstoff aufgebracht wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv ein mehrwertiger Alkohol, insbesondere Glyzerin, Ethylenglykol oder Propandiol ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei weiterhin Säure zur säurekatalytischen Umsetzung der Alkohole mit Aldehyden oder Fettsäuren eingebracht wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Antioxidationsmittel Ascorbinsäure, Vitamin E oder Butylhydroxytoluol ist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger ein zellulosehaltiges Material, wie Papier, ist, das ein-oder beidseitig mit dem Additiv beschichtet oder getränkt ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial auf das lignozellulosehaltige Zerkleinerungsprodukt vor dem Verpressen und nach dem Streuen oder Legen und/oder nach dem Verpressen auf den gepressten Holzwerkstoff aufgerakelt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv nach Schritt b) ein- oder beidseitig auf den verpressten Holzwerkstoff aufgebracht wird und/oder in mindestens die Deckschichtausbildenden, Lignozellulose-haltigen Zerkleinerungsprodukte eingebracht wird.
  9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Zerkleinerungsprodukten vor dem Verpressen aber nach dem Zerfasern oder Zerspanen das Additiv hinzugefügt wird.
  10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Holzwerkstoffe solche sind, hergestellt aus Holzspäne, Holzstrands oder Holzfasern als Lignozellulose-haltige Zerkleinerungsprodukte.
  11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an zugegebenen Additiv zwischen 0,5 bis 5 Gew.-% Feststoff bezogen auf atro Holz ist.
  12. Verwendung einer Zusammensetzung enthaltend einen Alkohol gegebenenfalls in Kombination mit katalytisch wirksamen Mengen an Säure und/oder ein Antioxidationsmittel zur Verminderung der Emission von VOC oder VVOC, insbesondere gesättigten und ungesättigten Aldehyden, bei der Herstellung und dem Gebrauch von Holzwerkstoffen aus Lignozellulose, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv während des Herstellungsprozesses des Holzwerkstoffes eintragbar oder auftragbar ist, bevorzugt mit Hilfe eines Additiv-aufweisenden Trägermaterials.
  13. Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv zumindest in der Deckschicht von OSB-Platten oder Holzfaserplatten verwendet wird.
  14. Verwendung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv in einer Menge von 0,5 Gew.-% bis 5 Gew.-% Feststoff bezogen auf atro Holz dosiert wird.
  15. Holzwerkstoff erhältlich mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, bevorzugt handelt es sich um Faserplatten, insbesondere leichte und superleichte MDF-Platten oder um OSB-Platten.
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