Bindemittel zur Herstellung und Verklebung von Holzwerkstoffen und/oder Faserstoffen und Verwendung desselben.
Die Erfindung betrifft ein Bindemittel zur Herstellung und Verklebung von Holzwerkstoffen und/oder Faserstoffen sowie dessen Verwendung.
Phenolharze sind das traditionellste Bindemittel zur Herstellung bedingt feuchteresistenter Holzwerkstoffe und haben sich seit vielen Jahrzehnten in der Praxis bewährt und wurden ständig weiter entwickelt. (DE 3346153; US 6,489,392)
Die Einsatzgebiete reichen von Spanplatte über MDF (Medium Density Fibreboard) bis hin zu OSB (Oriented Strand Board) und Faserstoffbeleimung, z.B. zur Anwendung als Formteile in der Automobilindustrie oder auch der Türenindustrie (DE19956765). Neben Phenolharzen werden für die Herstellung/Beschichtung von Holzwerkstoffen für allgemeine Anwendungen und die Herstellung bedingt feuchteresistenter Holzwerkstoffmaterialien sowohl Harnstoff- Formaldehyd (UF), Melamin - Formaldehyd (MF) , Melamin - Harnstoff - Formaldehyd (MUF) als auch Melamin - Harnstoff - Phenol - Formaldehyd - Harze (MUPF) und polymeres Diisocyanat (PMDI) als nennenswerteste Bindemittel erfolgreich und in sehr großen Mengen eingesetzt und haben je nach Anwendungsfall ihre spezifischen Vorteile und natürlich auch Nachteile. Diese Vor- und Nachteile beziehen sich vor allem auf Reaktivität,
Feuchtebeständigkeit der Bindung, Kosten der Bindemittel, Farbe der Verleimung.
Das hat dazu geführt, daß diese Bindemittel teilweise auch im Wettbewerb zueinander hinsichtlich der konkreten Applikation stehen und der Anwender u.a. nach Anlagentechnologie oder auch Firmenphilosophie entscheidet, welches Bindemittel er einsetzen möchte. Zusätzlich tragen markt- und kundenspezifische Entscheidungen dazu bei, in welche Richtung die Bindemittelsysteme eingesetzt und weiter entwickelt werden. Zur Realisierung für den Anwender maßgeschneiderter Lösungen werden auch Mischungen von duroplastisch härtenden Bindemitteln diskutiert und eingesetzt. (US 4,209,433; US 6,214,265)
Speziell solche Themen wie Emissionen als auch Entsorgung (stofflicher Kreislauf) der generell mit synthetischen Bindemitteln hergestellten
Holzwerkstoffmaterialien verunsichern weiterhin den Endverbraucher und haben grundlegende Umdenkungsprozesse eingeleitet.
Vor allem die Automobilindustrie steht der Geruchs- und Umweltproblematik ausgesprochen kritisch gegenüber. So wird der Ruf nach phenolharzfreien Materialien für den Kfz-Innenraumbereich immer größer. (11. Braunschweiger Holztechnisches Kolloqium, Vortrag 10; 4. Internationales Symposium Werkstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen, Erfurt September 2003)
Neben den genannten synthetischen Bindemitteln werden immer wieder auch natürliche Bindemittel in die Diskussion gebracht, welche während der Verarbeitung in geeigneter Form in einen quasi unlöslichen Zustand gebracht werden müssen.
Die gebräuchlichsten natürlichen Bindemittel basieren auf Polyphenolen (Tanninen / Ligninen), Polysacchariden (stärkehaltige Produkte) und Proteinen (pflanzlicher und tierischer Basis).
Aus Jahrhunderte alter Praxis ist bekannt, daß mit natürlichen Bindemitteln Klebeverbindungen hergestellt werden können.
Nachteilig ist bei den natürlichen Bindemitteln deren geringe Feuchteresistenz. Mit zunehmender Industrialisierung und den damit verbundenen notwendigen Effektivitätssteigerungen wurden eine Vielzahl der natürlichen Bindemittel zurückgedrängt, verloren an Bedeutung und gerieten sogar teilweise in Vergessenheit.
In den letzten Jahrzehnten erinnerte man sich wieder dieser natürlichen Produkte vor allem vor dem Hintergrund der Ressourcenverknappung, Emissionen aus den verleimten Holzwerkstoffmaterialien und den geforderten geschlossenen stofflichen Kreisläufen.
Es gibt umfangreiche wissenschaftliche Veröffentlichungen und Patente in denen Kombinationen natürlicher Komponenten oder Bindemittel mit synthetischen Bindemitteln beschrieben sind, um zumindest partiell den anstehenden Aufgaben gerecht zu werden. (WO 93/21260; WO 94/24192; EP 1318000)
Dabei fungieren die natürlichen Komponenten als Füllstoffe in synthetischen Bindemitteln oder werden als partieller Ersatz synthetischer Komponenten in die Reaktion zur Herstellung des Bindemittels mit herangezogen. Damit können
sich sowohl Kostenvorteile als auch Vorteile hinsichtlich Emissionen und Entsorgung ergeben, welche aber nur zu oft durch UnWirtschaftlichkeit in der Verarbeitung zur Herstellung von Holzwerkstoffmassenprodukten in den Hintergrund gedrängt werden und der Nutzung derartiger Bindemittelsysteme partiell entgegen stehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein reaktives Bindemittel mit möglichst geringer Umweltbelastung, d. h. mit möglichst geringen Emissionen an umweltgefährdenden bzw. gesundheitsgefährdenden chemischen Stoffen, bereitzustellen. Darüber hinaus sollte ein solches Bindemittel wirtschaftlich herstellbar und in der Verarbeitung einfach sein.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch ein Bindemittel zur Herstellung und Verklebung von Holzwerkstoffen und/oder Faserstoffen gelöst, wobei das Bindemittel ein Aceton-Formaldehyd-Umsetzungsprodukt, eine proteinhaltige Komponente und eine thermisch vernetzbare Acrylat- Komponente umfasst.
Die Aufgabe wird weiterhin durch die Verwendung dieses Bindemittels zur Herstellung und Verklebung von Holzwerkstoffen und/oder Faserstoffen gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen sind jeweils in den Unteransprüchen angegeben.
Unter einem Aceton-Formaldehyd-Umsetzungsprodukt wird im Sinne der Erfindung ein Umsetzungsprodukt aus Aceton und Formaldehyd verstanden, das vorzugsweise unter neutralen bis alkalischen Bedingungen in wässriger Lösung erzeugt wird. Das molare Verhältnis von Aceton zu Formaldehyd
beträgt vorzugsweise 1 :2 bis 1 :5, vorzugsweise 1 :2,5 bis 1 :4. Das Aceton- Formaldehyd-Umsetzungsprodukt wird vorzugsweise in einem Bereich von pH 7 - 12, weiter bevorzugt im pH-Bereich von 7 - 10 und insbesondere im pH- Bereich von 7-9, hergestellt, wobei der pH-Wert bei 20°C gemessen wird. Die Umsetzung erfolgt vorzugsweise in wässriger Lösung unter Zugabe basischer Stoffe, vorzugsweise Lauge, bspw. Natronlauge.
Als proteinhaltige Komponente können sowohl tierische als auch pflanzliche Proteine verwendet werden. Die Proteine können als Proteinfragmente oder aber auch als Proteinhydrolysate vorliegen. Die Proteine können in getrockneter Form oder in Lösung bzw. als Suspension oder Dispersion verwendet werden. Vorzugsweise sind die Proteine wasserlöslich. Die Proteine können natürlichen Ursprungs oder synthetischen Ursprungs sein. Bspw. ist es möglich, gentechnisch hergestellte Proteine einzusetzen.
Unter dem Begriff „proteinhaltige Komponente" wird im Sinne der Erfindung verstanden, daß die Komponente ausschließlich oder teilweise aus Protein, Proteinfragmenten und/oder einem Proteinderivat besteht. Neben dem Protein können in der proteinhaltigen Komponente auch weitere Komponenten wie beispielsweise Kohlenhydrate wie Zucker enthalten sein.
Vorzugsweise wird als proteinhaltige Komponente eine auf pflanzlichen Proteinen basierende Komponente verwendet. Vorzugsweise ist das pflanzliche Protein ein Getreideprotein, vorzugsweise ein Weizenprotein.
Im Sinne der Erfindung ist es nicht erforderlich, daß es sich um ein reines bzw. gereinigtes Protein handelt. Vielmehr umfasst der Begriff „Protein" auch Mischungen von „Proteinen". D. h., bei dem vorzugsweise verwendeten
Weizenprotein kann es sich sowohl um ein bestimmtes Protein als auch um eine aus Weizen isolierte Proteinmischung oder bei der Aufarbeitung von Weizen anfallender, vorzugsweise wasserlöslicher, proteinhaltiger Nebenprodukte handeln.
Die proteinhaltige Komponente weist vor Herstellung des erfindungsgemäßen Bindemittels vorzugsweise einen pH-Wert im Bereich von pH 3 bis 6, weiter bevorzugt von pH 4 bis pH 5, auf.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die thermisch vernetzbare Acrylat-Komponente aus der Gruppe der Acrylsäureverbindungen, insbesondere der Acrylsäureester oder polymerer Acrylsäuren ausgewählt.
Als Acrylsäureester können die üblichen Ester wie bspw. Methyl-, Ethyl-, n- Propyl-, i-Propyl-, n-Butyl-, sec.-Butyl-, tert.-Butyl, Amyl-, Isopentyl- und/oder Hexyl-Ester verwendet werden.
Die Acrylatkomponente weist vor der Herstellung des erfindungsgemäßen Bindemittels vorzugsweise einen pH im Bereich von pH 1 bis pH 4, weiter bevorzugt von pH 2 bis pH 3, auf.
Der pH-Wert des erfindungsgemäßen Bindemittels liegt vorzugsweise unterhalb von pH 9, weiter bevorzugt zwischen pH 2 und pH 7, noch weiter bevorzugt zwischen pH 3 und pH 6, äußerst bevorzugt zwischen pH 4 und pH 5.
Das erfindungsgemäße Bindemittel ist vorzugsweise thermisch vernetzbar bzw. härtbar. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die thermische
Vernetzung in einem Temperaturbereich von 100°C bis 250°C, vorzugsweise von 100°C bis 200°C. Die thermische Vernetzung kann durch Beaufschlagung mit trockener oder feuchter Wärme induziert werden.
Vorzugsweise liegt die thermisch vernetzbare Acrylat-Komponente in wässriger Form, bspw. als Lösung, Suspension oder Dispersion vor.
Weiterhin ist bevorzugt, daß das Bindemittel insgesamt als wässrige Lösung vorliegt.
Das Bindemittel kann jedoch auch organische Lösungsmittel enthalten, wobei bevorzugt ist, daß das Lösungsmittel überwiegend Wasser, vorzugsweise im wesentlichen Wasser, ist. Besonders bevorzugt besteht das Lösungsmittel ausschließlich aus Wasser.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt der Anteil an Aceton- Formaldehyd-Umsetzungsprodukt im Bindemittel in einem Bereich von 5 Gew.- % -75 Gew.-%, vorzugsweise in einem Bereich von 10 Gew.-% bis 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf den Feststoffgehalt des erfindungsgemäßen Bindemittels.
Weiterhin ist bevorzugt, daß der Anteil an proteinhaltiger Komponente im Bindemittel im Bereich von 5 Gew.-% bis 75 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 10 Gew.-% bis 60 Gew.-%, jeweils bezogen auf den Feststoffgehalt des erfindungsgemäßen Bindemittels, liegt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt der Anteil an Acrylatkomponente im Bindemittel in einem Bereich von 5 Gew.-% bis 90 Gew.- %, weiter bevorzugt im Bereich von 7 Gew.-% bis 80 Gew.-%, noch weiter
bevorzugt in einem Bereich von 10 Gew.-% bis 75 Gew.-%, äußerst bevorzugt in einem Bereich von 15 Gew.-% bis 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf den Feststoffgehalt des erfindungsgemäßen Bindemittels.
Die Addition der vorgenannten Komponenten ergibt, unter Berücksichtigung gegebenenfalls weiterer vorhandener Feststoffe, jeweils 100 Gew.-%.
Der Anteil an Wasser bzw. wässriger Lösung im Bindemittel liegt vorzugsweise in einem Bereich von 30 Gew.-% bis 70 Gew.-%, weiter bevorzugt von 40 Gew.-% bis 60 Gew.-%, bezogen auf Gesamtgewicht des Bindemittels, d. h. Feststoffen und Lösungsmittel bzw. Wasser.
Die Viskosität des Bindemittels beträgt bei 20°C vorzugsweise weniger als 1000 mPas, weiter bevorzugt weniger als 600 mPas. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beträgt die Viskosität des Bindemittels bei 20°C weniger als 300 mPas.
Das erfindungsgemäße Bindemittel ist äußerst vorteilhaft ein niedrig viskoses Bindemittel. Die niedrige Viskosität des erfindungsgemäßen Bindemittels erlaubt eine einfache Verarbeitung. Bspw. kann das erfindungsgemäße
Bindemittel einfach und zuverlässig auf miteinander zu verbindende bzw. zu verleimende Holzwerkstoffe aufgebracht werden.
Das erfindungsgemäße Bindemittel weist äußerst vorteilhaft eine hohe Reaktivität auf und ermöglicht mithin eine rasche und zuverlässige Aushärtung. Das heißt, unter Verwendung des erfindungsgemäßen Bindemittels verleimte bzw. verklebte Holz- oder Faserwerkstoffe können in vorteilhafter Weise nach kurzer Zeit weiterverarbeitet bzw. -bearbeitet werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Bindemittel in Kombination mit duroplastisch härtenden Bindemitteln vor, die vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Urea-Formaldehyd (UF), Melamin- Urea-Formaldehyd (MUF), Melamin-Urea-Phenol-Formaldehyd (MUPF), Melamin-Formaldehyd (MF), Phenol-Formaldehyd (PF), Phenol-Urea- Formaldehyd (PUF), Resorcinol-Phenol-Urea-Formaldehyd (RPUF), Resorcinol-Phenol-Formaldehyd (RPF), polymeres Diisocyanat (PMDI) Harze sowie Mischungen davon besteht, verwendet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das erfindungsgemäße Bindemittel in Kombination mit thermoplastischen Bindemitteln, die vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Polyvinylalkoholen, Polyvinylacetalen und Mischungen davon besteht, verwendet.
D. h., das erfindungsgemäße Bindemittel ist vorteilhafterweise kompatibel mit herkömmlicherweise verwendeten Bindemitteln und kann diese in einem gewissen Umfang ersetzen. Damit kann vorteilhafterweise der Anteil an herkömmlichen Bindemitteln durch partiellen Austausch gegen das erfindungsgemäße Bindemittel abgesenkt werden.
Das erfindungsgemäße Bindemittel zeichnet sich somit dadurch aus, daß es sowohl alleine als auch in Kombination mit herkömmlicherweise verwendeten Bindemitteln verwendet werden kann. Dies erlaubt äußerst vorteilhaft eine für den jeweiligen Zweck geeignete Einstellung des Bindemittels.
Das erfindungsgemäße Bindemittel eignet sich insbesondere zur Verklebung von Holzwerkstoffen und/oder Faserstoffen. Bei den Faserstoffen handelt es sich vorzugsweise um Pflanzenfasern. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Pflanzenfasern Fasern von Einjahrespflanzen.
Als Pflanzenfasern werden vorzugsweise Holz-, Flachs-, Hanf-, Sisal-, Bast-, Kenaf-, Jutefasern oder Mischungen davon verwendet.
Weiterhin wird das erfindungsgemäße Bindemittel vorzugsweise in Kombination mit Holzfasern und/oder Synthesefasern, zur Herstellung von Faserplatten, Fasermatten oder Faserformteilen verwendet.
Als Synthesefasern werden vorzugsweise Polypropylen-, Polyester-, Polyamidfasern oder Mischungen davon verwendet.
Gemäß einerweiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Faserstoffe anorganische Fasern wie beispielsweise Mineralfasern und/oder Glasfasern. Die Mineralfasern können beispielsweise Keramikfasern sein.
Das erfindungsgemäße Bindemittel eignet sich insbesondere zur Herstellung und Verleimung von Holzwerkstoffen wie Span-, Faser- oder OSB-Platten.
Insofern eignet sich das erfindungsgemäße Bindemittel auch zur Verarbeitung von Holzabfällen bzw. -resten, die durch Schreddern in Fasern und/oder Späne überführt werden.
Überraschenderweise konnte festgestellt werden, das derartig hergestellte Hybrid - Bindemittel sich durch eine sehr hohe Reaktivität, auch gegenüber
eingesetzter Einzelkomponenten, auszeichnet, was durch ein Beispiel erläutert werden soll.
Beispiele
Beispiel 1
Es werden 20 Gewichtsteile eines wässrigen Aceton - Formaldehyd - Umsetzungsproduktes (Molverhältnis Aceton : Formaldehyd = 1 :4), gekennzeichnet durch einen Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen von ca. 50 Gew.-% und einer Reaktivität ausgedrückt als B-Zeit bei 130°C von > 10 min mit 30 Gewichtsteilen einer proteinhaltigen wässrigen Suspension (Weizenlösliches der Fa. CERESTAR Deutschland GmbH) mit einem Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen von ca. 35 Gew.-% und einer nicht eindeutig bestimmbaren B-Zeit bei 130°C (das Produkt trocknet nur ein) gemischt. Die sich ergebenden 50 Gewichtsteile Produkt werden wiederum mit 50 Gewichtsteilen eines thermisch vernetzbaren Acrylsäureesters (Policril®309/R, Firma F.A.R, Italien) mit einem Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen von ca. 50 Gew.-% und einer B-Zeit bei 130 °C von >2 min vermischt.
Das so hergestellte Bindemittel hat einen Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen von ca. 45 Gew.-% und eine Reaktivität, ausgedrückt als B-Zeit bei 130°C, von ca. 2 min bei einer Viskosität von ca. 150 mPas/20°C. Die B-Zeit wird dabei jeweils nach DIN 16916-02-C2 bestimmt.
Beispiel 2
Es werden 20 Gewichtsteile eines wässrigen Aceton - Formaldehyd - Umsetzungsproduktes (Molverhältnis Aceton : Formaldehyd = 1 :4),
gekennzeichnet durch einen Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen von ca. 50 Gew.-% und einer Reaktivität ausgedrückt als B-Zeit bei 130°C von > 10 min mit 50 Gewichtsteilen einer proteinhaltigen wässrigen Suspension (Weizenlösliches der Fa. CERESTAR Deutschland GmbH) mit einem Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen von ca. 35 Gew.-% und einer nicht eindeutig bestimmbaren B-Zeit bei 130°C (das Produkt trocknet nur ein) gemischt. Die sich ergebenden 70 Gewichtsteile Produkt werden wiederum mit 30 Gewichtsteilen eines thermisch vernetzbaren Acrylsäureesters (Policril®309/R, Firma F.A.R, Italien) mit einem Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen von ca. 50 Gew.-% und einer B-Zeit bei 130 °C von >2 min vermischt.
Das so hergestellte Bindemittel hat einen Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen von ca. 44 Gew.-% und eine Reaktivität, ausgedrückt als B-Zeit bei 130°C, von ca. 2 min bei einer Viskosität von ca. 170 mPas/20°C.
Beispiel 3
Es werden 12,5 Gewichtsteile eines wässrigen Aceton - Formaldehyd - Umsetzungsproduktes (Molverhältnis Aceton : Formaldehyd = 1 :4), gekennzeichnet durch einen Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen von ca. 50 Gew.-% und einer Reaktivität ausgedrückt als B-Zeit bei 130°C von > 10 min mit 75 Gewichtsteilen einer proteinhaltigen wässrigen Suspension (Weizenlösliches der Fa. CERESTAR Deutschland GmbH) mit einem Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen von ca. 35 Gew.-% und einer nicht eindeutig bestimmbaren B-Zeit bei 130°C (das Produkt trocknet nur ein) gemischt. Die sich ergebenden 87,5 Gewichtsteile Produkt werden wiederum mit 12,5 Gewichtsteilen eines thermisch vernetzbaren Acrylsäureesters (Policril® 309/R,
Firma F.A.R, Italien) mit einem Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen von ca. 50 Gew.-% und einer B-Zeit bei 130 °C von >2 min vermischt.
Das so hergestellte Bindemittel hat einen Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen von ca. 40 Gew.-% und eine Reaktivität, ausgedrückt als B-Zeit bei 130°C, von ca. 2 min bei einer Viskosität von ca. 400 mPas/20°C.
Beispiel 4
Es werden 40 Gewichtsteile eines wässrigen Aceton - Formaldehyd - Umsetzungsproduktes (Molverhältnis Aceton : Formaldehyd = 1 :4), gekennzeichnet durch einen Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen von ca. 50 Gew.-% und einer Reaktivität ausgedrückt als B-Zeit bei 130°C von > 10 min mit 30 Gewichtsteilen einer proteinhaltigen wässrigen Suspension (Weizenlösliches der Fa. CERESTAR Deutschland GmbH) mit einem Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen von ca. 35 Gew.-% und einer nicht eindeutig bestimmbaren B-Zeit bei 130°C (das Produkt trocknet nur ein) gemischt. Die sich ergebenden 45 Gewichtsteile Produkt werden wiederum mit 55 Gewichtsteilen eines thermisch vernetzbaren Acrylsäureesters (Policril® 309/R, Firma F.A.R, Italien) mit einem Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen von ca. 50 Gew.-% und einer B-Zeit bei 130 °C von >2 min vermischt.
Das so hergestellte Bindemittel hat einen Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen von ca. 50 Gew.-% und eine Reaktivität, ausgedrückt als B-Zeit bei 130°C, von ca. 2 min bei einer Viskosität von ca. 25 mPas/20°C.
Beispiel 5
Es werden 5 Gewichtsteile eines wässrigen Aceton - Formaldehyd - Umsetzungsproduktes (Molverhältnis Aceton : Formaldehyd = 1 :4), gekennzeichnet durch einen Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen von ca. 50 Gew.-% und einer Reaktivität ausgedrückt als B-Zeit bei 130°C von > 10 min mit 45 Gewichtsteilen einer proteinhaltigen wässrigen Suspension (Weizenlösliches der Fa. CERESTAR Deutschland GmbH) mit einem Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen von ca. 35 Gew.-% und einer nicht eindeutig bestimmbaren B-Zeit bei 130°C (das Produkt trocknet nur ein) gemischt. Die sich ergebenden 50 Gewichtsteile Produkt werden wiederum mit 50 Gewichtsteilen eines thermisch vernetzbaren Acrylsäureesters (Policril® 309/R, Firma F.A.R, Italien) mit einem Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen von ca. 50 Gew.-% und einer B-Zeit bei 130 °C von >2 min vermischt.
Das so hergestellte Bindemittel hat einen Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen von ca. 44 Gew.-% und eine Reaktivität, ausgedrückt als B-Zeit bei 130°C, von ca. 2 min bei einer Viskosität von ca. 50 mPas/20°C.
Der Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteile wird dabei jeweils nach DIN 16916- 02-H1 bestimmt.
Zu ähnlichen Ergebnissen kommt man ebenso, wenn man die proteinhaltige Komponente zu Beginn oder während der Herstellung des Aceton -
Formaldehyd - Umsetzungsproduktes bei erhöhter Temperatur, beispielsweise 50°C, mit in dasSystem einbringt und anschließend die Acrylatkomponente hinzugibt.
Verqleichsbeispiel 1
Anstelle des in Beispiel 1 verwendeten Aceton-Formaldehyd- Umsetzungsproduktes wurde ein Phenol-Formaldehyd-Resol (Molverhältnis Phenol:Formaldehyd = 1 :2,4) mit einem Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen von 43 bis 45 Gew.-%, einer Viskosität von 150 - 300 mPas/20 °C und einem pH-Wert von ca. 10 bis 12 verwendet.
D.h., es wurden 20 Gewichtsteile dieses mittelalkalischen wässrigen Phenol- Formaldehyd-Resols verwendet und mit 30 Gewichtsteilen einer proteinhaltigen wässrigen Suspension (Weizenlösliches der Fa. CERESTAR, Deutschland GmbH) mit einem Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen von ca. 35 Gew.-% und einer nicht eindeutig bestimmbaren B-Zeit bei 130 °C (das Produkt trocknet nur ein) gemischt. Die sich ergebenden 50 Gewichtsteile Produkt werden wiederum mit 50 Gewichtsteilen eines thermisch vernetzbaren Acrylsäureesters (Policril® 309/R, Firma F.A.R, Italien) mit einem Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen von ca. 50 Gew.-% und einer B-Zeit bei 130 °C von >2 min vermischt.
Die so hergestellte Mischung wies eine sehr hohe bzw. nicht mehr meßbare Viskosität auf.
Vergleichsbeispiel 2
Das Vergleichsbeispiel 2 wurde wie Vergleichsbeispiel 1 durchgeführt, wobei als Phenol-Formaldehyd-Harz ein schwach alkalisches wässriges Phenol- Formaldehyd-Resol (Molverhältnis von 1 :2,0) mit einem Gehalt an
nichtflüchtigen Anteilen von 48 bis 52 Gew.-%, einer Viskosität von 40 bis 60 mPas und einem pH-Wert von ca. 9 - 10 eingesetzt wird.
Wie in Vergleichsbeispiel 1 erhielt man eine Mischung, die eine sehr hohe bzw. nicht mehr meßbare Viskosität aufwies.
Es hat sich mithin gezeigt, daß die Verwendung eines Aceton-Formaldhyd- Umsetzungsproduktes bzw. -harzes notwendig ist, um das gewünschte Bindemittel mit niedriger Viskosität und hoher Reaktivität zu erhalten.
Bei Verwendung von noch alkalischeren Phenol-Formaldehyd-Harzen kommt es zu einer signifikanten Verschiebung des pH-Wertbereiches einer solchen Bindemittelmischung in einen pH-Bereich von > 10. In einem solchen pH- Bereich kommt es zu keiner vollständigen Härtung der weiter verwendeten Acrylatkomponente. Des weiteren kann es bei stark alkalischen pH-Werten zu einer Ammoniak-Abspaltung bei den verwendeten Proteinen kommen. Dies führt dann einerseits zu Ammoniakemissionen und macht andererseits ein solches Bindemittel unbrauchbar.
Bei Verwendung von sauer katalysierten Phenol-Formaldehyd-Resolen ist nchteilig, daß erhebliche Mengen an freiem Phenol in einem Bereich von mehr als 10 Gew.-% vorliegen können. Bei Verwendung von sauer katalysierten Phenol-Formaldehyd-Resolen - anstelle des Aceton-Formaldehyd- Umsetzungsproduktes - in dem erfindungsgemäßen Bindemittel würden erhebliche Mengen an freiem Phenol in dem Bindemittel enthalten sein und ein signifikantes Emissionsrisiko darstellen.
In dem erfindungsgemäßen Bindemittel ist aufgrund der Verwendung eines Aceton-Formaldehyd-Umsetzungsproduktes weder Phenol noch ein Phenolharz enthalten. Mithin ist die Emission von Phenol ausgeschlossen. Darüber hinaus wird überraschenderweise bei Verwendung eines Aceton-Formaldehyd- Umsetzungsproduktes äußerst vorteilhaft ein niedrig viskoses Bindemittel erhalten.
Eine Emission von Formaldehyd ist bei dem erfindungsgemäßen Bindemittel nahezu ausgeschlossen, da die geringen Mengen an freiem Formaldehyd, die unterhalb von 0,5 Gew.-% liegen, bezogen auf das Gesamtgewicht an
Bindemittel, von der Proteinkomponente, vorzugsweise durch Umsetzung mit den Aminogruppen, gebunden werden. Durch die Umsetzung von Proteinen mit den geringen Mengen an Formaldehyd erfolgt äußerst vorteilhaft zugleich eine Stabilisierung der Proteinkomponenten gegenüber Fäulnis bei Lagerung des Bindemittels. D.h., das in geringen Mengen vorliegende freie Formaldehyd wird nahezu vollständig, vorzugsweise vollständig, von der proteinhaltigen Komponente während der Verarbeitung des Bindemittelsystems absorbiert.
Das erfindungsgemäße Bindemittel ist vorteilhafterweise ein preisgünstiges Bindemittel, da das einzusetzende Aceton-Formaldehyd-Umsetzungsprodukt sowie die Proteinkomponente äußerst preisgünstige Komponenten sind. Gegenüber reinen Acrylat-Bindemitteln ergibt sich mithin durch den teilweisen Ersatz der Acrylat-Komponente ein beträchtlicher wirtschaftlicher Vorteil.
Es konnte damit überraschenderweise festgestellt werden, daß bei geeigneter Kombination der genannten Einzelkomponenten ein Bindemittel mit deutlich verbesserter Reaktivität herstellbar ist, was bei Betrachtung der
Einzelkomponenten so nicht zu erwarten gewesen wäre. Es wird damit dem Verbraucher ein Bindemittelsystem in die Hand gegeben, welches vergleichbare Reaktivitäten und Parameter wie synthetische Bindemittel erbringt und gleichzeitig erhebliche Anteile natürlicher Bindemittel enthält.
Die Erfindung wird ferner durch Bereitstellung eines Holzwerkstoffkörpers oder Faserformkörpers gemäß Anspruch 22 gelöst.
Der Holzwerkstoffkörper oder Faserformkörper kann dabei eine unter Verwendung des erfindungsgemäßen Bindemittels hergestellte Spanplatte, OSB-Platte, Fasermatte, Faserplatte oder ein Formteil sein. Solche Formteile finden z.B. in der Kfz-Industrie bspw. in Form von Mittelkonsolen, Türverkleidungen, etc. oder in der Möbelindustrie bspw. in Form von Möbelteilen Anwendung.
Unter einem Holzwerkstoffkörper wird mithin jeder Formkörper verstanden, bei dem Holzmaterialien oder holzartige Materialien unter Verwendung des erfindungsgemäßen Bindemittels miteinander verbunden, bspw. verieimt oder verklebt, sind.
Unter einem Faserformkörper wird mithin jeder Formkörper verstanden, bei dem Faserstoffe, wie Holzfasern, Pflanzenfasern, anorganische und/oder organische Fasern allein oder in Kombination mit weiteren Werkstoffen miteinander verbunden, bspw. verleimt oder verklebt, sind.