WO2019038116A1 - Verfahren zur herstellung von lignocellulosewerkstoffen mittels bestimmung von nco-werten - Google Patents

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Stephan Weinkoetz
Jens Assmann
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Definitions

  • the present invention relates to a process for the preparation of isocyanate-based lignocellulosic materials in which the process is controlled by determination of NCO values. Moreover, the present invention relates to the lignocellulosic materials so available and their use in furniture, house building, interior design and exhibition. From WO-2002/026851 a method for the production of wood-based materials by
  • a process for making a cold-pressed mat of lignocellulosic material having a repelling stretch equal to at least 85% of the value of a mat made from the same lignocellulosic material and a urea-formaldehyde resin, in which the binder system comprises at least one polyfunctional isocyanate and at least one aqueous dispersion of a material having adhesive or tackifying characteristics relative to lignocellulosic material.
  • a process for the production of composites in which the initial tackiness of binders such as pMDl is improved by the addition of tackifiers.
  • the initial tack in a mat made from pMDl-added chips can be improved by the addition of polyethyleneimine. It is possible in this way to achieve an initial tack which is at least as great as when using a UF glue as a binder for the chips.
  • a disadvantage of this method is that the addition of tackifier significantly increases the cost of producing the plates, since the tackifier is used in addition to the binder.
  • the tackifier can adversely affect the mechanical strength and other properties of the wood-based panel made by hot pressing.
  • WO-2012/018934 gives no indication.
  • the transverse tensile strength i. the tensile strength of the hot-pressed mats in the transverse direction and the long hot pressing times necessary to achieve suitable transverse tensile strengths, to be desired.
  • the present invention had the object to remedy the aforementioned disadvantages.
  • At least one accelerator (component A),
  • additives (s) (component D)
  • the process according to the invention can be carried out batchwise or continuously, preferably continuously.
  • the scattered mat is subjected to pre-compaction to achieve a certain strength of the spread mat.
  • the temperature of the pressing surfaces of the pre-press is usually 5 to 60 ° C, preferably 5 to 40 ° C, in particular 10 to 30 ° C, particularly preferably 15 to 25 ° C.
  • Pre-compaction may take place in the case of multiple layers after scattering each individual layer or after spreading all layers.
  • the precompression is carried out after the scattering of all layers one above the other.
  • the pre-compression can be carried out by methods known to those skilled in the art, as described for example in M. Dunky, P. Niemz, wood materials and glues, Springer Verlag Heidelberg, 2002, page 819 or in H.-J. Deppe, K. Ernst, MDF - medium density fiberboard, DRW-Verlag, 1996, pages 44, 45 and 93 or in A. Wagendies, F. Scholz, Taschenbuch der Holztechnik, subuchverlag Leipzig, 2012, page 219, are described.
  • Pre-compaction can be done in one, two or more steps.
  • the method according to the invention can also be carried out without precompression. Preferably, however, a pre-compression takes place.
  • the pre-compression is usually carried out at a pressure of 1 to 30 bar, preferably 2 to 25 bar, more preferably 3 to 20 bar.
  • a pressure of 1 to 30 bar preferably 2 to 25 bar, more preferably 3 to 20 bar.
  • a period of from 1 to 120 seconds preferably from 2 to 60 seconds, particularly preferably from 3 to 20 seconds can be used.
  • the heating and pressing of the optionally pre-pressed mat then takes place according to the invention. This is necessary to cure the binder.
  • Process step (IV) -heating and pressing of, optionally precompressed, mat
  • the thickness of the mat is reduced (further) by applying a pressing pressure, or at least held constant.
  • the temperature of the mat is increased by the input of energy.
  • a constant pressing pressure is applied and the mat is simultaneously heated by a power source of constant power. Both the energy input and the compression by pressing pressure can also be done at different times and in several stages.
  • the energy input in process step (IV) can be done by heat transfer from heated surfaces, such as press plates, on the mat.
  • the energy input can also be done by applying an electromagnetic field during the pressing process.
  • the energy input preferably takes place by heat transfer from heated surfaces to the mat.
  • the energy input by heat transfer from heated surfaces on the mat is usually carried out by contact of the mat with heated pressing surfaces, the temperatures of 80 to 300 ° C, preferably 120 to 280 ° C, particularly preferably 150 to 250 ° C, wherein during the Energy input at a pressure of 1 to 50 bar, preferably 3 to 40 bar, particularly preferably 5 to 30 bar is pressed.
  • the pressing can be carried out by all methods known to the person skilled in the art (see examples in "Taschenbuch der Spanplattentechnik" H.-J. Deppe, K. Ernst, 4th ed., 2000, DRW - Verlag Weinbrenner, Leinfelden-Echterdingen, page 232 bis 254, and "MDF medium-density fiberboard" H.-J.
  • the pressing time is usually 2 to 15 seconds per mm plate thickness, preferably 2 to 10 seconds per mm plate thickness, more preferably 2 to 6 seconds per mm plate thickness, especially 2 to 4 seconds per mm plate thickness.
  • the energy input by applying an electromagnetic field it may be in the applied high-frequency electromagnetic field to microwave radiation or a high-frequency electric field, which arises after applying a high-frequency alternating voltage field to a plate capacitor between the two capacitor plates.
  • the energy input by applying an electromagnetic field can be done for example in a discontinuous or continuous high-frequency press.
  • a high-frequency press for a continuous process is described, for example, in WO-A-97/28936.
  • the power of the press and the time of the mat in the press is chosen so that the temperature in the middle of the compacted mat at the end of the pressing process preferably at least 80 ° C, especially 80 to 170 ° C. Below the middle of the compressed The mat is to be understood as the location in the mat which has the same distance to both pressing surfaces (in the vertical direction).
  • the temperature in the middle of the compacted mat is preferably at least 90.degree. C., in particular 90 to 170.degree. C., more preferably at least 100.degree. C., in particular 100 to 170.degree. C., very preferably at least 110.degree. C., in particular 110 up to 170 ° C.
  • a period of from 5 to 300 seconds, preferably 7 to 120 seconds, particularly preferably 10 to 60 seconds, may be present .
  • the lignocellulosic materials produced according to the invention may be single-layered or multi-layered.
  • the lignocellulosic materials produced according to the invention consist exclusively of one or more layer (s) (S), preferably a layer (S), i. one or more further layers (WS) are not part of the lignocellulosic materials.
  • the lignocellulosic materials produced according to the invention comprise, in addition to one or more layers (S), one or more further layers (WS).
  • WS layers which differ from the layer or layers (S), i. do not meet the requirements for a layer (S).
  • Additional layers (WS) may be located in the lignocellulosic material above and / or below the one or more layers (S) (S). If the lignocellulosic material consists of several layers, then the layers which are boundary layers to the environment, ie form the outer layers of the lignocellulosic material, are referred to as cover layers.
  • the cover layers can be either layers (S) or further layers (WS), preferably further layers (WS).
  • the cover layers preferably contain at most 50%, particularly preferably at most 35%, of the total mass of the complete lignocellulose material.
  • the lignocellulose material has a three-layer structure and consists of a middle layer, which is a layer (S), and two cover layers, which are either layers (S) or further layers (WS), preferably further layers (WS).
  • lignocellulose materials in particular cover layers
  • cover layers Suitable further layers, in particular covering layers and their application are described, for example, in WO-A-2016/156226.
  • the layers of the lignocellulose material are arranged so that the center of the compacted mat or the finished lignocellulosic material lies in a layer (S).
  • the method is controlled by applying an NCO value N x of the mixture (s) for the layer (s) at at least one point between conclusion of method step (I) and immediately before method step (IV). (S) or the scattered layer or layers (S) of the mat.
  • ⁇ denotes an NCO value which is determined at a point x between completion of method step (I) and immediately before method step (IV). No is the NCO value of the mixture (s) containing all components of the mixture (s) for the mixture
  • ⁇ ⁇ / ⁇ 0 ⁇ is 0.6 to 0.97.
  • Other preferred values depend on where the value N x is determined. The different places x are explained below.
  • the NCO values N x can be determined at any point between completion of method step (I) and immediately before method step (IV).
  • NCO values N x are determined immediately before process step (IV) (N3), immediately before process step (III) (N2) and / or during scattering at or below the scattering device (N s ).
  • N x is preferably determined during spreading, in particular at or below the scattering device (N s ). Details will be explained in the context of embodiment b).
  • N s / No is preferably from 0.6 to 0.97, more preferably from 0.7 to 0.96, in particular from 0.76 to 0.95.
  • N2 / N0 is preferably from 0.6 to 0.96, more preferably from 0.7 to 0.93, in particular from 0.73 to 0.9. Another preferred location with associated value N3 is immediately before the process step
  • N3 / N0 is preferably from 0.6 to 0.95, more preferably from 0.7 to 0.9, in particular from 0.7 to 0.85.
  • a point located immediately before process step (III) or process step (IV) identifies a point at which the NCO value does not differ measurably from the point which belongs to the NCO values N2 or N3 mentioned above.
  • the determination immediately before this point facilitates, if necessary, a sampling.
  • the statements "immediately before process step (III)” and “immediately before process step (IV)” are preferably characterized in a continuous process in that the point of sampling is 0.1 to 20 seconds, preferably 0.1 to 10 seconds, particularly preferred 0.5 to 5 seconds before step (III) or step (IV).
  • control is used according to the invention in that the mixture according to method step (I) is adjusted and optionally varied until the value N x / No lies in the target corridor for ⁇ / ⁇ , the target corridor being determined in particular by the abovementioned preferred areas is formed.
  • the control according to embodiment a) is preferably carried out by adjusting the proportion of the accelerator (component A) in the mixture or the mixtures for the one or more layer (s) (S).
  • the control can be effected, for example, by varying the proportion of component A in the mixture according to process step (I). If the proportion of component A is increased, the NCO values decrease; if the proportion of component A is reduced, the NCO values increase.
  • the NCO values N x can therefore be controlled by adjusting the proportion of component (A) in the mixture according to process step (I).
  • the adjustment of the NCO values N x can also be effected, for example, by varying the amount added (degree of metering) of component B or component L or component D or any combination of components A, B, L or D.
  • the NCO value N s characterizes the NCO value at a point s and according to the invention is present during scattering and thus after leaving the mixture (of the scattering material) from the scattering device during the scattering of the layer (S).
  • a) and the embodiment b) are realized simultaneously.
  • the preferred values for N x / No, in particular Ns No, have already been carried out in the context of embodiment a).
  • NCO Values It is preferred within the scope of the present invention to carry out a sampling for the determination of NCO values N x .
  • the determination of NCO values can be carried out by inline methods.
  • a further alternative is to determine the NCO values outside the actual process, for example by determining the time and the environmental conditions (in particular the humidity and the temperature profile) between completion of process step (I) and the point x and a sample of the Process step (I) prepared for this time under comparable conditions.
  • the determined NCO value of such a mixture is then equal to the NCO value N x of the layer (S) or of the mixture for the layer (S).
  • Sampling to determine the NCO values is carried out in the inventive method for
  • the reference value No is inventively determined without accelerator (component A).
  • the determination of No takes place immediately after the mixing of all components of the layer (S) without accelerator in the process.
  • Particular preference is given to tion of No in advance by preparation of a corresponding mixture, ie, regardless of the method according to the invention.
  • the determination of the NCO values is carried out in a preferred embodiment by titration.
  • the titration is particularly preferably carried out by adding the sample with an excess of amine and subsequent back-titration of the excess amine by means of an acid.
  • This can be carried out in such a way that the sample with an excess of an amine (especially liquid amines having 2 to 6 carbon atoms such as di-n-ethylamine, di-n-propylamine, di-n-butylamine and dicyclohexylamine), optionally in a suitable Solvent (preferably an aprotic polar organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone [NMP], dimethylformamide [DMF] and / or tetrahydrofuran [THF]) mixes, a suitable indicator (preferably pH indicators with a very clear color change as eg bromphenol blue, bromophenol green, bromocresol green or universal indicator, these dyes are usually dissolved in a diluent such as mixtures of ethanol and water or acetone) and the excess amine is tit
  • the titration is particularly preferably carried out with a solution of dibutylamine in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), diluted with acetone, with nitric acid against bromophenol blue at room temperature.
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • the isocyanate content (NCO value) in isocyanate-coated lignocellulose particles is frozen by the addition of the amine.
  • the titration can be spatially and temporally offset, preferably within one week after addition of the amine.
  • a titration with unprimed lignocellulose particles is carried out as a blank.
  • the consumption of acid in the titration of the lignocellulose particles glued with isocyanate depends on the consumption of acid in the titration of un-glued ligocellulose particles, based in each case on the same weight of lignocellulose particles (dry weight). is deducted.
  • the determined NCO value is given in wt .-% of NCO groups based on the total weight of the sample.
  • the mixture (s) of the layer (s) (S) preferably contain lignocellulosic particles (component L) and
  • 0.001 to 4 wt .-% preferably 0.001 to 3 wt .-%, particularly preferably 0.01 to 2 wt .-%, in particular 0.05 to 1 wt .-% of component A,
  • component B From 0.5 to 10% by weight, preferably from 1 to 5% by weight, more preferably from 1 to 5% by weight, in particular from 2 to 3.5% by weight, of component B,
  • the dry weight in the context of the present invention refers to the weight of the component L in the dry state, sometimes also referred to as absolutely dry (atro). It is determined by the Darr method, in which the sample is dried in the oven at 103 ° C to constant weight. Details are regulated in DIN EN 13183-1.
  • Component L Lignocellulosic particles
  • Lignocellulosic particles are generally produced by comminution of lignocellulosic substances.
  • Lignocellulosic substances are substances that contain woody plant material. Woodiness refers to the chemical and physical alteration of the cell walls of plants through the incorporation of lignin. The most important lignocellulosic substances are wood. But also other plants containing lignin, or agricultural and forestry raw materials and residues containing lignin, such. Straw, flax shives or
  • Cotton stalks can be used. Also suitable are palm trees or grasses with woody stems, such as bamboo.
  • Another source of lignocellulose-containing particles are waste paper or waste wood, for example, old furniture.
  • the lignocellulose-containing particles used may contain foreign substances which do not originate from the lignocellulose-containing plants.
  • the content of foreign substances can be varied within wide ranges and is usually 0 to 30 wt .-%, preferably 0 to 10 wt .-%, particularly preferably 0 to 5 wt .-%, in particular 0 to 1 wt .-% .
  • Foreign substances can be plastics, adhesives, coatings, dyes, etc., which are contained in waste wood, for example.
  • the term lignocellulose is known to the person skilled in the art.
  • One or more lignocellulosic substances can be used.
  • a plurality of lignocellulose-containing substances are understood as meaning 2 to 10, preferably 2 to 5, particularly preferably 2 to 4, in particular 2 or 3, different lignocellulose-containing substances.
  • the lignocellulosic particles are used in the form of fibers, strips, chips, dust or mixtures thereof, preferably shavings, fibers, dust or mixtures thereof, particularly preferably shavings, fibers or mixtures thereof.
  • the fibers, strips or chips are in usually produced by crushing raw materials.
  • Suitable starting materials are usually lignocellulosic plants and plant parts. Suitable plants are, for example, trees, grasses, flax, hemp or mixtures thereof, preferably trees.
  • Wood fibers or wood layers, wood strips, sawdust, wood chips, wood shavings, wood dust or mixtures thereof, preferably wood chips, wood fibers, wood dust or mixtures thereof, particularly preferably wood chips, wood fibers or mixtures thereof, are preferably used as lignocellulosic particles.
  • any kind of softwood and deciduous wood inter alia from industrial lumber, thinning wood or plantation wood is suitable, preferably eucalyptus, spruce, beech, pine, larch, linden, poplar, ash, oak , Fir wood or mixtures thereof, particularly preferably eucalyptus, spruce, pine and beech wood or mixtures thereof, in particular eucalyptus, pine and spruce wood or mixtures thereof.
  • lignocellulosic particles are not critical and depend on the lignocellulosic material to be produced.
  • lignocellulosic materials are MDF (medium density fibreboard), HDF (high density fiberboard), PB (chipboard), OSB (coarse chipboards) or WFI (wood fiber insulating mats).
  • strands Large chips, which are used for example for the production of OSB boards, are also called strands.
  • the average size of the strands is usually 20 to 300 mm, preferably 25 to 200 mm, particularly preferably 30 to 150 mm.
  • the required particles can be classified by sieve analysis in size.
  • the sieve analysis is described, for example, in DIN 4188 or DIN ISO 3310.
  • the average size of the particles is generally 0.01 to 30 mm, preferably 0.05 to 25 mm, particularly preferably 0.1 to 20 mm.
  • Suitable fibers are wood fibers, hemp fibers, bamboo fibers, miscanthus, bagasse (sugar cane) or mixtures thereof, preferably wood fibers, or mixtures thereof.
  • the length of the fibers is generally 0.01 to 20 mm, preferably 0.05 to 15 mm, particularly preferably 0.1 to 10 mm.
  • the comminution of the lignocellulose-containing substances to lignocellulose-containing particles can be carried out by processes known per se (see, for example: M. Dunky, P. Niemz, Holzwerkstoffe und Leime, pages 91 to 156, Springer Verlag Heidelberg, 2002).
  • the lignocellulose-containing particles can be obtained by customary methods known to those skilled in the art of drying with the customarily small amounts of water (in a customarily small range of variation; so-called "residual moisture").
  • the average density of the lignocellulose-containing starting materials according to the invention from which the lignocellulose-containing particles are produced is arbitrary and is generally from 0.2 to 0.9 g / cm 3 , preferably from 0.4 to 0.85 g / cm 3 , particularly preferably from 0.4 to 0.75 g / cm 3 , in particular from 0.4 to 0.6 g / cm 3.
  • Density here means the bulk density under normal conditions (20 ° C./65% air humidity), as defined in DIN 1306, that is to say in the case of lignocellulose-containing Starting material, such as the log, contained cavities.
  • Component A Accelerator is understood as meaning those compounds which accelerate the reaction of NCO groups in the process according to the invention.
  • basic catalysts are polyurethane catalysts, for example tertiary amines, such as triethylamine, tributylamine, dimethylbenzylamine, dicyclohexylmethylamine, dimethylcyclohexylamine, ⁇ , ⁇ , ⁇ ', ⁇ '-tetramethyldiaminodiethyl ether, bis (dimethylaminopropyl) urea, N-methyl - or N-ethylmorpholine, N-cyclohexylmorpholine, ⁇ , ⁇ , ⁇ ', ⁇ '-tetramethylethylenediamine, ⁇ , ⁇ , ⁇ ', ⁇ '-tetramethylbutanediamine, ⁇ , ⁇ , ⁇ ', ⁇ '- tetramethylhexanediamine-1, 6 , Pentamethyldiethylenetriamine, dimethylpiperazine, N-dimethylaminoethylpiperidine, 1, 2-
  • 1,4-diazabicyclo- (2,2,2) -octane (Dabco) and alkanolamine compounds, such as triethanolamine, triisopropanolamine, N-methyl- and N-ethyldiethanolamine, dimethylaminoethanol, 2- (N, N-dimethylaminoethoxy) ethanol, N, N ', N "tris (dialkylaminoalkyl) hexahydrotriazines, eg N, ⁇ ', N" - tris- (dimethylaminopropyl) -s-hexahydrotriazine, and triethylenediamine.
  • metal catalysts are used as accelerators.
  • Suitable metal catalysts are iron (II) chloride, zinc chloride, tin dioctoate, tin diethyl hexoate, dibutyltin dilaurate, lead octoate or mixtures thereof, preferably mixtures of tertiary amines and organic tin salts such as tin dioctoate.
  • amidines such as 2,3-dimethyl-3,4,5,6-tetrahydropyrimidine
  • tetraalkylammonium hydroxides such as tetramethylammonium hydroxide
  • alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and alkali metal alkoxides, such as sodium methylate and potassium isopropylate
  • alkali salts of long-chain fatty acids having 10 to 20 carbon atoms and optionally pendant OH groups.
  • the accelerators used are amides, preferably cyclic amides, in particular caprolactam and / or polyamide oligomers, in particular polyamide 6 oligomers, which can be obtained from a condensation reaction of the caprolactam.
  • component A 0.01 to 1.5% by weight of caprolactam, based on 100% by weight of the dry weight of component L, is used as component A.
  • ammonia or ammonia-releasing compounds such as ammonium salts, preferably ammonium carbonate or diammonium phosphate, particularly preferably ammonium carbonate, are used as accelerators.
  • component A 0.01 to 1% by weight ammonium carbonate, based on 100% by weight dry weight of component L, is used as component A.
  • the accelerators are optionally dissolved or suspended in a suitable solvent or suspending agent.
  • Suitable solvents or suspending agents are water, which is assigned to the component C, or organic solvents or suspending agents, which are assigned to the component D, such as alcohols, for example C2 to Cs alkanols such as
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • DMF dimethylformamide
  • organic ortho-phosphoric esters such as triethyl phosphate (TEP)
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • DMF dimethylformamide
  • TEP organic ortho-phosphoric esters
  • OH groups triethyl phosphate
  • starch solutions or aqueous emulsions of starch are also suitable
  • the starch can also be chemically modified, for example by partial or complete functionalization of the OH groups or by mechanical processes.
  • the accelerators of component A are preferably selected from metal catalysts, amines, amides, ammonium salts or mixtures thereof, very particularly preferably from amines, amides, ammonium salts or mixtures thereof, in particular component A is caprolactam or ammonium carbonate or a mixture of caprolactam and ammonium carbonate.
  • the mixture used in step (I) for the preparation of the layer or layers (S) comprises an isocyanate-based binder which contains polynuclear diphenylmethane diisocyanate.
  • Isocyanate-based binders are generally known to the person skilled in the art and are described, for example, in M. Dunky, P. Niemz, Holzwerkstoffe und Lei- me: Technology and Influencing Factors, Springer Berlin Heidelberg, 2002 (Part II from page 249).
  • the binders (component B) contain at least one polynuclear diphenylmethane diisocyanate.
  • Polynuclear diphenylmethane diisocyanate is understood to mean polynuclear diphenylmethane diisocyanate having 3 or more nuclei, which is also known as oligomeric
  • Diphenylmethane diisocyanate is called.
  • the polynuclear diphenylmethane diisocyanate is preferably used in admixture with other polyisocyanates, in particular binuclear diphenylmethane diisocyanate.
  • the (number average) NCO functionality of the diphenylmethane diisocyanate used can vary in the range of from about 2 to about 4, preferably from 2 to 3, especially from 2.1 to 2.7.
  • the binders (component B) may additionally comprise 2,2'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4'-diphenylmethane diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, further (other) polyisocyanates, in particular further aromatic polyisocyanates, preferably toluene diisocyanate ( TDI) or mixtures of two or more of the aforementioned compounds, or crude MDI, which is obtained in the preparation of MDI (diphenylmethane diisocyanate) contain.
  • Particularly preferred is polynuclear MDI in admixture with binuclear MDI, in particular 4,4'-MDI and optionally 2,4'-MDI.
  • Component B) preferably contains from 20 to 70% by weight of 4,4'-MDI, based on the total weight of component B), in particular from 25 to 50% by weight, particularly preferably from 30 to 45% by weight.
  • Component B) preferably contains from 25 to 70% by weight of 4,4'-MDI, from 0 to 20% by weight of 2,4'-MDI and from 10 to 80% by weight of multinuclear MDI, based in each case on Total weight of component B).
  • Component B) contains particularly preferably from 20 to 70% by weight, in particular from 25 to 50% by weight, of 4,4'-MDI, from 0 to 20% by weight, in particular from 1 to 17% by weight , particularly preferably from 1 to 12 wt .-%, most preferably from 1 to 10 wt .-% 2,4'-MDI and from 10 to 80 wt .-%, in particular from 30 to 70 wt .-%, completely more preferably from 40 to 60 wt .-% polynuclear MDI in each case based on the total weight of component B).
  • Such binders are known and are sold, for example, by BASF SE and BASF Polyurethanes GmbH under the name Lupranat®.
  • the content of isocyanate groups of component B is preferably from 5 to 10 mmol / g, in particular from 6 to 9 mmol / g, particularly preferably from 7 to 8.5 mmol / g. It is known to the person skilled in the art that the content of isocyanate groups in mmol / g and the so-called equivalence weight in g / equivalent are in a reciprocal ratio.
  • the content of isocyanate groups in mmol / g is calculated from the content in% by weight according to ASTM D-5155-96 A.
  • component B used can vary within a wide range.
  • component B has a viscosity of 10 to 300 mPa 's, more preferably from 20 to 250 mPa' s at 25 ° C on.
  • component B is used wholly or partly in the form of polyisocyanate prepolymers.
  • polyisocyanate prepolymers are obtainable by reacting all or some of the polyisocyanates described above in advance with isocyanate-reactive polymeric compounds to form the isocyanate prepolymer. The reaction takes place in excess of the polyisocyanate component, for example at temperatures of 30 to 100 ° C., preferably at about 80 ° C.
  • Suitable polymeric compounds having isocyanate-reactive groups are known to the person skilled in the art and are described, for example, in "Kunststoffhandbuch, 7, Polyurethane", Carl Hanser-Verlag, 3rd edition 1993, Chapter 3.1.
  • Suitable polymeric compounds containing isocyanate-reactive groups are in principle all known compounds having at least two isocyanate-reactive hydrogen atoms, for example those having a functionality of 2 to 8 and a number average molecular weight M n of 400 to 15,000 g / mol.
  • compounds selected from the group of polyether polyols, polyester polyols or mixtures thereof can be used.
  • Suitable prepolymers are for example carried out in DE 10314762.
  • the NCO content of the prepolymers used is preferably in the range from 20 to 32.5%, particularly preferably from 25 to 31%.
  • the NCO content is determined according to ASTM D-5155-96 A.
  • oligomeric diphenylmethane diisocyanate or diphenylmethane diisocyanates can be used in admixture with other binders.
  • suitable binders are, for example, other organic isocyanates having two or more isocyanate groups, mixtures thereof and prepolymers of isocyanates, polyols or amines having at least two isocyanate groups and mixtures thereof, in particular all those skilled in the art, preferably the known for the production of wood materials or polyurethanes, organic isocyanates or mixtures thereof.
  • component C Water (component C) can be added separately or completely or partially, in the form of moist lignocellulose particles, as an aqueous mixture with component A, as an aqueous mixture with component B or as an aqueous mixture with component D in the mixture (s) ,
  • Suitable additives are all additives known per se with the exception of component L, component A, component B and component C.
  • Suitable additives are e.g. Release agents, water repellents such as paraffin emulsions, wood preservatives, dyes, pigments, fillers, rheology aids, formaldehyde scavengers, for example urea or polyamines, flame retardants, cellulose, e.g. nanocrystalline cellulose or micro-fibrillated cellulose.
  • Such additives are described for example in WO-A-2015/104349 as components D) and E).
  • component D may contain such binders which differ from component B, i. those that are not isocyanate-based.
  • binders are known in principle to the person skilled in the art. Such binders are described for example in M. Dunky, P. Niemz, wood materials and glues: technology and influencing factors, Springer Berlin Heidelberg, 2002 (Part II from page 249).
  • formaldehyde condensation resins such as urea-formaldehyde resins, urea-melamine-formaldehyde resins, melamine-formaldehyde resins, phenol-formaldehyde resins, resorcinol-formaldehyde resins, resorcinol-phenol-formaldehyde resins, etc.
  • Reactive hot-melt adhesive systems ethylene-vinyl acetate, thermoplastic polyurethane, polyamides, thermoplastic polyesters, amorphous poly- ⁇ -olefins), polyvinyl acetate glues, binders based on renewable raw materials, such as tannins, lignins, proteins (casein, glutin and blood albumin glues) and their mixtures.
  • the transverse tensile strength of the lignocellulose materials according to the invention is preferably from 0.1 to 1 N / mm 2 .
  • the transverse train strength of the chipboard according to the invention with thicknesses of more than 20 to 60 mm, measured according to DIN EN 319, is preferably 0.1 to 0.6 N / mm 2 , more preferably 0.15 to 0.5 N / mm 2 , very particularly preferably 0, 2 to 0.4 N / mm 2 .
  • the transverse tensile strength of the MDF and HDF according to the invention, measured according to DIN EN 319, is preferably 0.3 to 1.0 N / mm 2 , more preferably 0.4 to 0.9 N / mm 2 , very particularly preferably 0.5 to 0.8 N / mm 2 .
  • Another object of the present invention are the lignocellulosic materials which are obtainable according to the inventive method.
  • the lignocellulose materials according to the invention are used in particular in furniture construction, house building, interior design and exhibition stand use.
  • the lignocellulosic materials may be used in these applications as such or in further-administered form, e.g. painted, coated with foil, laminate or veneer, can be used.
  • the wood chips used had a water content of 2 - 5 wt .-% based on the cam weight (atro) of the chips.
  • the binder (component B) used was Lupranat® M 20 R from BASF SE (a polymeric MDI having a functionality of about 2.7).
  • a mixer was used, which was equipped with a two-fluid nozzle, which was operated with compressed air at a pressure of 4 bar maximum.
  • a pneumatic piston press was used, in which the scattered mat was compacted in a metal frame measuring 30 cm x 30 cm.
  • the hot pressing was carried out according to Example 4.
  • Approach 1 a-1 5654 g of chips (moisture 4.7% by weight, corresponding to 5400 g of dry chips) were introduced into the mixer and admixed during mixing with 300 g of water. Thereafter, the mixture was admixed with 216 g (4% by weight of atro) Lupranat® M 20 R. Upon exiting the mixture from the mixer, the NCO value No was determined (batch without accelerator).
  • Example 1 b (with ammonium carbonate as component A)
  • Batch 1 b-1 In the mixer, 5632 g of chips (moisture 4.3 wt .-%, equivalent to 5400 g of dry chips) submitted and during the mixing with 216 g (4 wt .-% atro) Lupranat® M 20 R sprayed , Subsequently, the mixture was sprayed with 300 g of water. Upon exiting the mixture from the mixer, the NCO value No was determined (batch without accelerator).
  • Component (A) is in each case a 20% strength by weight aqueous caprolactam solution.
  • Batch 3-1 5535 g of chips (moisture 2.5% by weight, corresponding to 5400 g of dry chips) were initially introduced into the mixer and, while mixing with 216 g (4% by weight of dry weight) Lupranat® M 20 R, sprayed. Subsequently, the mixture was sprayed with 400 g of water.
  • Batch 3-2 5535 g of chips (moisture 2.5% by weight) were introduced into the mixer and admixed with 108 g of 50% strength by weight aqueous caprolactam solution (1% by weight of atro) during mixing. Thereafter, the mixture was admixed with 346 g of water, so that the total amount of water from caprolactam solution and water again gave 400 g. Finally, the mixture was admixed with 216 g of Lupranat® M 20 R (4% by weight of atro).
  • Batch 3-3 5535 g of chips (moisture 2.5% by weight) were initially introduced into the mixer and admixed during mixing with 216 g (4% by weight of pure) Lupranat® M 20 R. Subsequently, the mixture was admixed with 416.2 g of a solution of 400 g of water and 16.2 g of ammonium carbonate (0.3 wt .-% atro).
  • a portion of the mixture (150 g) from Batches 3-1 to 3-3 was poured into a mold to a height of 50 mm.
  • the press die was placed and compacted at a specific pressure of 1 N / mm 2 for 20 seconds in the laboratory press.
  • the pre-pressed plate was removed from the mold and placed on the feeder. Subsequently, the mat was pushed over the edge of the table at a constant feed rate of 15 cm / min until the mat broke off due to gravity. Using a ruler carried along was the length of the This process was then repeated twice, with pressing times of 80 seconds and 160 seconds, respectively.
  • Table 3 shows the improvement of the break-off length (cold tack) with the same pressing time when using ammonium carbonate or caprolactam as component A in contrast to pre-pressed plates without component A.
  • Batch 4-1 5632 g chips (moisture 4.3% by weight) were introduced into the mixer and admixed with 216 g (4% by weight dry weight) of Lupranat® M 20 R during the mixing. Subsequently, the mixture was sprayed with 300 g of water.
  • Batch 4-2 5632 g chips (moisture 4.3% by weight) were introduced into the mixer and admixed with 216 g (4% by weight dry weight) of Lupranat® M 20 R during mixing. Subsequently, the mixture was admixed with 315 g of a solution of 300 g of water and 15 g of ammonium bicarbonate (0.28 wt .-% atro).

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Isocyanat-basierten Lignocellulosewerkstoffen, bei dem man mittels Bestimmung von NCO-Werten das Verfahren steuert. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung die so erhältlichen Lignocellulosewerkstoffe sowie deren Verwendung im Möbelbau, Hausbau, Innenausbau und Messebau.

Description

Verfahren zur Herstellung von Lignocellulosewerkstoffen mittels Bestimmung von NCO-Werten
Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Isocyanat-basierten Lignocellulosewerkstoffen, bei dem man mittels Bestimmung von NCO-Werten das Verfahren steuert. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung die so erhältlichen Lignocellulose- werkstoffe sowie deren Verwendung im Möbelbau, Hausbau, Innenausbau und Messebau. Aus der WO-2002/026851 ist ein Verfahren zur Herstellung von Holzwerkstoffen durch
Heißpressen von mit Polyisocyanaten als Bindemittel beleimten lignocellulose-haltigen Materialien unter Verwendung von in Polyisocyanaten lagerstabilen Amin-Katalysatoren bekannt.
Aus der DE-C-196 03 330 ist ein Verfahren zur Herstellung von Holzwerkstoffen, insbesondere von Holz-Spanplatten, durch Heißverpressen von mit Polyisocyanaten als Bindemittel vermischten und/oder imprägnierten lignosecellulosehaltigen Werkstoffen unter Verwendung von latenten durch Wärme aktivierbaren Katalysatoren bekannt, bei dem als Katalysatoren Ammoniumsalze aus der Umsetzung von Aminen mit Malonsäure eingesetzt werden. Aus der US-A-2013/019778 ist eine Binderzusammensetzung zur Benutzung in Zellulose- Kompositen bekannt, bei der einem Binder auf Basis von polymerem Diphenylmethandiisocya- nat (pMDl) Metallkatalysatoren und/oder Säurechloride zugesetzt werden.
Aus der EP-A-26 21 696 ist ein Verfahren zur Herstellung einer kaltgepressten Matte aus Lig- nocellulosematerial mit einer Streckung im Abstoßtest gleich mindestens 85 % des Werts einer Matte, die aus dem gleichen Lignocellulosematerial und einem Harnstoff-Formaldehyd-Harz hergestellt ist, bekannt, bei dem das Bindemittelsystem mindestens ein polyfunktionales Iso- cyanat und mindestens eine wässrige Dispersion eines Materials mit haftenden oder klebrigmachenden Charakteristika in Bezug auf Lignocellulosematerial aufweist.
Aus der WO-2012/018934 ist ein Verfahren zur Herstellung von Kompositen bekannt, bei dem die Anfangsklebrigkeit von Bindemitteln wie pMDl durch den Zusatz von Tackifiern verbessert wird. Beispielsweise kann die Anfangsklebrigkeit in einer Matte, die aus mit pMDl versetzten Spänen hergestellt wird, durch Zugabe von Polyethylenimin verbessert werden. Man kann auf diese Weise eine Anfangsklebrigkeit erzielen, die mindestens genau so groß ist wie bei der Verwendung eines UF-Leims als Bindemittel für die Späne. Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass der Zusatz an Tackifier die Kosten für die Herstellung der Platten deutlich erhöht, da der Tackifier zusätzlich zum Bindemittel eingesetzt wird. Außerdem kann der Tackifier die mechanischen Festigkeiten und sonstige Eigenschaften der durch Heißpressen hergestellten Holzwerk- stoffplatte negativ beeinflussen. Die WO-2012/018934 gibt hierzu keine Hinweise.
Aus der WO-2015/104349 ist ein Verfahren zur Herstellung von Isocyanat-gebundenen Lig- nocellulose-Werkstoffen bekannt, bei dem man während und/oder nach dem Vorverdichten bei erhöhter Temperatur arbeitet und die entstandene Matte im push-off Test einen Wert von mindestens 4 cm erreicht.
Im bisherigen Stand der Technik lassen die Kaltklebrigkeit, d.h. die mechanische Festigkeit der vorgepressten Matten, die Querzugfestigkeit, d.h. die Zugfestigkeit der heißgepressten Matten in Querrichtung bzw. die langen Heißpresszeiten, die notwendig sind, um geeignete Querzugfestigkeiten zu erzielen, zu wünschen übrig.
In allen Fällen sind die Mengen der zugesetzten Komponenten nicht an den spezifischen Pro- zess angepasst. Die Steuerung des Prozesses bzw. das Auffinden des für den ökonomischsten Produktionsprozess erforderlichen Dosiergrades dieser Komponenten wird nicht beschrieben.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, den zuvor genannten Nachteilen abzuhelfen.
Demgemäß wurde ein neues und verbessertes Verfahren zur Herstellung von ein- oder mehrschichtigen Lignocellulosewerkstoffen bestehend aus einer oder mehreren Schicht(en) (S) und gegebenenfalls einer oder mehreren weiteren Schicht(en) (WS) umfassend die Verfahrensschritte
(I) Mischen der Komponenten zu einer oder mehreren Mischung(en),
(II) Streuen der in Verfahrensschritt (I) hergestellten Mischung(en) zu einer Matte,
(III) gegebenenfalls Vorverdichtung der gestreuten Matte und
(IV) Erhitzen und Pressen der, gegebenenfalls vorverdichteten, Matte, gefunden, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die in Verfahrensschritt (I) verwendete(n) Mischung(en) für die eine oder mehreren Schicht(en) (S) Lignocellulose-Partikel (Komponente L),
• mindestens einen Beschleuniger (Komponente A),
· Bindemittel auf Basis von Isocyanat, enthaltend mehrkerniges Diphenylmethandiisocyanat (Komponente B),
• Wasser (Komponente C) und
• gegebenenfalls einen oder mehrere Zusatzstoff(e) (Komponente D)
enthalten und a) man das Verfahren dadurch steuert, dass man an mindestens einer Stelle zwischen Ab- schluss von Verfahrensschritt (I) und unmittelbar vor Verfahrensschritt (IV) einen NCO- Wert Nx der Mischung(en) oder der gestreuten Schicht(en) (S) der Matte bestimmt und/oder b) der NCO-Wert Ns der Mischung(en) für die Schicht(en) (S) beim Streuen die Bedingung y = Ns/No erfüllt, wobei No der NCO-Wert der Mischung ohne Beschleuniger (Komponente A) ist, und y 0,6 bis 0,97 beträgt. Die entsprechenden Verfahren zur Herstellung von Lignocellulosewerkstoffen umfassend die Verfahrensschritte (I) bis (IV) sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt und beispielsweise in M. Dunky, P. Niemz, Holzwerkstoffe und Leime, Teil 1 Kapitel 4, Springer Verlag Heidelberg (2002) oder in A. Wagenführ, F. Scholz, Taschenbuch der Holztechnik, Kapitel 2, Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag, 2012 oder H. Thoemen, M. Irle, M. Sernek (ed.), Wood- Based Panels - An Introduction for Specialists, Kapitel 1 , COST Office, Brunei University Press, London, UB8 3PH, England beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann diskontinuierlich oder kontinuierlich, bevorzugt kontinuierlich durchgeführt werden.
Verfahrensschritt (III) - Vorverdichtung der gestreuten Matte
Vorzugsweise wird die gestreute Matte einer Vorverdichtung unterzogen, um eine bestimmte Festigkeit der gestreuten Matte zu erreichen. Die Temperatur der Pressflächen der Vorpresse beträgt in der Regel 5 bis 60°C, vorzugsweise 5 bis 40°C, insbesondere 10 bis 30°C, besonders bevorzugt 15 bis 25°C.
Eine Vorverdichtung kann im Falle von mehreren Schichten nach dem Streuen jeder einzelnen Schicht oder nach dem Streuen aller Schichten stattfinden. Bevorzugt wird die Vorverdichtung nach dem Streuen aller Schichten übereinander durchgeführt.
Die Vorverdichtung kann nach dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen, wie sie beispielsweise in M. Dunky, P. Niemz, Holzwerkstoffe und Leime, Springer Verlag Heidelberg, 2002, Seite 819 oder in H.-J. Deppe, K. Ernst, MDF - Mitteldichte Faserplatte, DRW-Verlag, 1996, Seiten 44, 45 und 93 oder in A. Wagenführ, F. Scholz, Taschenbuch der Holztechnik, Fachbuchverlag Leipzig, 2012, Seite 219, beschrieben sind.
Die Vorverdichtung kann in einem, zwei oder mehreren Schritten erfolgen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch ohne eine Vorverdichtung durchgeführt werden. Bevorzugt findet jedoch eine Vorverdichtung statt.
Die Vorverdichtung erfolgt in der Regel bei einem Druck von 1 bis 30 bar, bevorzugt 2 bis 25 bar, besonders bevorzugt 3 bis 20 bar. Zwischen Anfang des Verfahrensschritts (II) und Anfang des Verfahrensschritts (III), also von Beginn der Streuung bis Beginn der Vorverdichtung, kann beispielsweise ein Zeitraum von 1 bis 120 Sekunden, bevorzugt 2 bis 60 Sekunden, besonders bevorzugt 3 bis 20 Sekunden liegen. Erfindungsgemäß erfolgt anschließend das Erhitzen und Pressen der gegebenenfalls vorge- pressten Matte. Dies ist erforderlich, um den Binder auszuhärten.
Verfahrensschritt (IV) -Erhitzen und Pressen der, gegebenenfalls vorverdichteten, Matte
Im Verfahrensschritt (IV) wird die Dicke der Matte durch Anlegen eines Pressdrucks (weiter) verringert oder zumindest konstant gehalten. Darüber hinaus wird die Temperatur der Matte durch Eintragen von Energie erhöht. Im einfachsten Fall wird ein konstanter Pressdruck angelegt und die Matte gleichzeitig durch eine Energiequelle konstanter Leistung erwärmt. Sowohl der Energieeintrag als auch die Verdichtung mittels Pressdruck kann aber auch zu jeweils unterschiedlichen Zeitpunkten und in mehreren Stufen erfolgen. Der Energieeintrag beim Verfahrensschritt (IV) kann durch Wärmeübergang von erwärmten Flächen, beispielsweise Pressblechen, auf die Matte erfolgen. Der Energieeintrag kann auch durch Anlegen eines elektromagnetischen Feldes während des Pressvorgangs erfolgen. Bevorzugt erfolgt der Energieeintrag durch Wärmeübergang von erwärmten Flächen auf die Matte.
Der Energieeintrag durch Wärmeübergang von erwärmten Flächen auf die Matte erfolgt üblicherweise durch Kontakt der Matte mit beheizten Pressflächen, die Temperaturen von 80 bis 300°C, bevorzugt 120 bis 280°C, besonders bevorzugt 150 bis 250°C aufweisen, wobei wäh- rend des Energieeintrags bei einem Druck von 1 bis 50 bar, bevorzugt 3 bis 40 bar, besonders bevorzugt 5 bis 30 bar gepresst wird. Das Pressen kann nach allen dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen (siehe Beispiele in„Taschenbuch der Spanplatten Technik" H.-J. Deppe, K. Ernst, 4. Aufl., 2000, DRW - Verlag Weinbrenner, Leinfelden-Echterdingen, Seite 232 bis 254, und„MDF- Mitteldichte Faserplatten" H.-J. Deppe, K. Ernst, 1996, DRW- Verlag Weinbrenner, Leinfelden-Echterdingen, Seite 93 bis 104). Bevorzugt werden kontinuierliche Pressverfahren, beispielsweise mit Doppelbandpressen, verwendet. Die Pressdauer beträgt üblicherweise 2 bis 15 Sekunden pro mm Plattendicke, bevorzugt 2 bis 10 Sekunden pro mm Plattendicke, besonders bevorzugt 2 bis 6 Sekunden pro mm Plattendicke, insbesondere 2 bis 4 Sekunden pro mm Plattendicke.
Erfolgt der Energieeintrag durch Anlegen eines elektromagnetischen Feldes, kann es sich bei dem angelegten hochfrequenten elektromagnetischen Feld um Mikrowellenstrahlung oder um ein hochfrequentes elektrisches Feld handeln, das nach Anlegen eines hochfrequenten Wechselspannungsfeldes an einen Plattenkondensator zwischen den beiden Kondensatorplatten entsteht.
Der Energieeintrag durch Anlegen eines elektromagnetischen Feldes kann beispielsweise in einer diskontinuierlich oder kontinuierlich arbeitenden Hochfrequenz-Presse erfolgen. Eine Hochfrequenz-Presse für einen kontinuierlichen Prozess ist beispielsweise in WO-A-97/28936 beschrieben. Die Leistung der Presse und die Zeit der Matte in der Presse wird hierbei so gewählt, dass die Temperatur in der Mitte der verdichteten Matte am Ende des Pressvorgangs vorzugsweise mindestens 80°C, insbesondere 80 bis 170°C beträgt. Unter Mitte der verdichte- ten Matte ist die Stelle in der Matte zu verstehen, die zu beiden Pressflächen (in senkrechter Richtung) den gleichen Abstand aufweist. Die Temperatur in der Mitte der verdichteten Matte beträgt dabei bevorzugt mindestens 90°C, insbesondere 90 bis 170°C, besonders bevorzugt mindestens 100°C, insbesondere 100 bis 170°C, ganz bevorzugt mindestens 1 10°C, insbeson- dere 1 10 bis 170°C.
Zwischen Anfang des Verfahrensschritts (II) und Anfang des Verfahrensschritts (IV), also von Beginn der Streuung bis Beginn des Heißpressens, kann beispielsweise ein Zeitraum von 5 bis 300 Sekunden, bevorzugt 7 bis 120 Sekunden, besonders bevorzugt 10 bis 60 Sekunden lie- gen.
Die erfindungsgemäß hergestellten Lignocellulosewerkstoffe können ein- oder mehrschichtig sein. In einer ersten Ausführungsform bestehen die erfindungsgemäß hergestellten Lignocellulosewerkstoffe ausschließlich aus einer oder mehreren Schicht(en) (S), bevorzugt einer Schicht (S), d.h. ein oder mehrere weitere Schichten (WS) sind nicht Bestandteil der Lignocellulosewerkstoffe. In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform bestehen die erfindungsgemäß hergestellten Lignocellulosewerkstoffe neben einer oder mehreren Schichten (S) aus ein oder mehreren weiteren Schichten (WS).
Unter weiteren Schichten (WS) sind allgemein solche Schichten zu verstehen, die sich von der Schicht oder den Schichten (S) unterscheiden, d.h. die Anforderungen an eine Schicht (S) nicht erfüllen. Weitere Schichten (WS) können sich im Lignocellulosewerkstoff ober- und/oder unterhalb der einen oder mehreren Schicht(en) (S) befinden. Besteht der Lignocellulosewerkstoff aus mehreren Schichten, dann werden die Schichten, die Grenzschichten zur Umgebung sind, also die äußeren Schichten des Lignocellulosewerkstoffs bilden, als Deckschichten bezeichnet. Die Deckschichten können entweder Schichten (S) oder weitere Schichten (WS) sein, bevorzugt weitere Schichten (WS). Die Deckschichten enthalten bevorzugt höchstens 50%, besonders bevorzugt höchstens 35% der Gesamtmasse des kompletten Lignocellulosewerkstoffs.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Lignocellulosewerkstoff dreischichtig aufgebaut und besteht aus einer Mittelschicht, die eine Schicht (S) ist, und zwei Deckschichten, die entweder Schichten (S) oder weitere Schichten (WS), bevorzugt weitere Schichten (WS) sind.
Grundsätzlich kommen alle dem Fachmann für die Herstellung von Lignocellulosewerkstoffen bekannten Arten von weiteren Schichten, insbesondere Deckschichten in Betracht. Geeignete weitere Schichten, insbesondere Deckschichten und deren Aufbringung sind beispielsweise in der WO-A-2016/156226 beschrieben. Besonders bevorzugt sind die Schichten des Lignocellulosewerkstoffs so angeordnet, dass die Mitte der verdichteten Matte bzw. des fertigen Lignocellosewerkstoffs in einer Schicht (S) liegt. Ausführungsform a)
Gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform a) wird das Verfahren dadurch gesteuert, dass man an mindestens einer Stelle zwischen Abschluss von Verfahrensschritt (I) und unmittelbar vor Verfahrensschritt (IV) einen NCO-Wert Nx der Mischung(en) für die Schicht(en) (S) oder der gestreuten Schicht oder Schichten (S) der Matte bestimmt.
Νχ kennzeichnet dabei einen NCO-Wert, der an einer Stelle x zwischen Abschluss von Verfahrensschritt (I) und unmittelbar vor Verfahrensschritt (IV) bestimmt wird. No ist der NCO-Wert der Mischung(en), die alle Komponenten der Mischung(en) für die
Schicht(en) (S) ohne Beschleuniger (Komponente A) enthalten, d.h. unmittelbar nach Herstellung der Mischung(en).
Vorzugsweise beträgt Νχ/Ν0νοη 0,6 bis 0,97. Weitere bevorzugte Werte hängen davon ab, wo der Wert Nx bestimmt wird. Die unterschiedlichen Stellen x werden nachfolgend erläutert.
Grundsätzlich können die NCO-Werte Nx an jedem beliebigen Punkt zwischen Abschluss von Verfahrensschritt (I) und unmittelbar vor Verfahrensschritt (IV) bestimmt werden. Vorzugsweise werden NCO-Werte Nx unmittelbar vor Verfahrensschritt (IV) (N3), unmittelbar vor Verfahrens- schritt (III) (N2) und/oder beim Streuen an der oder unter der Streuvorrichtung (Ns) bestimmt.
Nx wird bevorzugt beim Streuen, insbesondere an der oder unter der Streuvorrichtung (Ns) bestimmt. Näheres wird im Rahmen der Ausführungsform b) erläutert. Ns/No beträgt bevorzugt von 0,6 bis 0,97, besonders bevorzugt von 0,7 bis 0,96, insbesondere von 0,76 bis 0,95.
Eine weitere bevorzugte Stelle mit zugehörigem Wert N2 ist unmittelbar vor Verfahrensschritt
(III) . N2/N0 beträgt bevorzugt von 0,6 bis 0,96, besonders bevorzugt von 0,7 bis 0,93, insbesondere von 0,73 bis 0,9. Eine weitere bevorzugte Stelle mit zugehörigem Wert N3 ist unmittelbar vor Verfahrensschritt
(IV) . N3/N0 beträgt bevorzugt von 0,6 bis 0,95, besonders bevorzugt von 0,7 bis 0,9, insbesondere von 0,7 bis 0,85.
Eine unmittelbar vor Verfahrensschritt (III) bzw. Verfahrensschritt (IV) befindliche Stelle kenn- zeichnet dabei eine Stelle, bei der sich der NCO-Wert nicht messbar von der Stelle unterscheidet, welche zu den oben genannten NCO-Werten N2 bzw. N3 gehört. Die Bestimmung unmittelbar vor dieser Stelle erleichtert gegebenenfalls eine Probenentnahme. Die Angaben„unmittelbar vor Verfahrensschritt (III)" und„unmittelbar vor Verfahrensschritt (IV)" sind in einem kontinuierlichen Verfahren bevorzugt dadurch gekennzeichnet, dass die Stelle der Probenentnahme 0,1 bis 20 Sekunden, bevorzugt 0,1 bis 10 Sekunden, besonders bevorzugt 0,5 bis 5 Sekunden vor dem Verfahrensschritt (III) bzw. Verfahrensschritt (IV) liegt.
Die Angaben„unmittelbar vor Verfahrensschritt (III)" und„unmittelbar vor Verfahrensschritt (IV)" sind bei einem diskontinuierlichen Verfahren bevorzugt dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitpunkt der Probenentnahme 0,1 bis 20 Sekunden, bevorzugt 0,1 bis 10 Sekunden, besonders bevorzugt 0,5 bis 5 Sekunden vor dem Verfahrensschritt (III) bzw. Verfahrensschritt (IV) liegt.
Weitere geeignete Stellen x liegen zwischen den vorgenannten Stellen. Dem Fachmann ist klar, dass eine Messung bzw. Probenentnahme aus technischen Gründen nicht an jeder beliebigen Stelle durchgeführt werden kann. Beispielsweise ist eine Probenentnahme in der Heißpresse unmöglich oder jedenfalls problematisch. Werte für das Verhältnis Nx/No an schwer zugänglichen Stellen bestimmt der Fachmann durch Extrapolation aus -Werten an davor und/oder danach liegenden leichter zugänglichen Stellen
Der Begriff„Steuern" wird erfindungsgemäß dafür verwendet, dass die Mischung gemäß Ver- fahrensschritt (I) derart eingestellt und ggf. variiert wird, bis der Wert Nx/No im Zielkorridor für Νχ/Νο liegt, wobei der Zielkorridor insbesondere durch die vorgenannten bevorzugten Bereiche gebildet wird.
Die Steuerung gemäß Ausführungsform a) erfolgt vorzugsweise durch Einstellen des Anteils des Beschleunigers (Komponente A) in der Mischung bzw. den Mischungen für die eine oder mehrere Schicht(en) (S). Dabei kann die Steuerung beispielsweise durch Variierung des Anteils der Komponente A in der Mischung gemäß Verfahrensschritt (I) erfolgen. Wird der Anteil der Komponente A erhöht, verringern sich die NCO-Werte, wird der Anteil der Komponente A verringert, erhöhen sich die NCO-Werte.
Die NCO-Werte Nx kann man also steuern, indem man den Anteil von Komponente (A) in der Mischung gemäß Verfahrensschritt (I) einstellt.
Die Einstellung der NCO-Werte Nx kann beispielsweise auch durch Variierung der Zugabemenge (Dosiergrad) der Komponente B bzw. der Komponente L bzw. der Komponente D oder einer beliebigen Kombination der Komponenten A, B, L oder D erfolgen. Ausführungsform b)
Gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform b) erfüllt der NCO-Wert Ns der Schicht(en) (S) beim Streuen die Bedingung y = Ns/No, wobei No der NCO-Wert der Mischung ohne Beschleuniger (Komponente A) ist und der Wert für y von 0,6 bis 0,97, bevorzugt von 0,7 bis 0,96, besonders bevorzugt von 0,76 bis 0,95 beträgt.
Der NCO-Wert Ns kennzeichnet dabei den NCO-Wert an einer Stelle s und liegt erfindungsgemäß beim Streuen und somit nach Verlassen der Mischung (des Streugutes) aus der Streuvor- richtung bei der Streuung der Schicht (S) vor.
In einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform c) werden gleichzeitig die Ausführungsform a) und die Ausführungsform b) realisiert. Die bevorzugten Werte für Nx/No, insbesondere Ns No, wurden bereits im Rahmen von Ausführungsform a) ausgeführt.
Bestimmung der NCO-Werte Es ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt, zur Bestimmung von NCO-Werten Nx eine Probenentnahme durchzuführen. Alternativ kann die Bestimmung von NCO-Werten durch inline-Verfahren erfolgen. Eine weitere Alternative ist es, die NCO-Werte außerhalb des eigentlichen Verfahrens zu bestimmen, indem man beispielsweise die Zeit und die Umgebungsbedingungen (insbesondere die Luftfeuchtigkeit und den Temperaturverlauf) zwischen Abschluss von Verfahrensschritt (I) und der Stelle x bestimmt und eine Probe der im Verfahrensschritt (I) hergestellten Mischung für diese Zeit unter vergleichbaren Bedingungen lagert. Der ermittelte NCO-Wert einer solchen Mischung ist dann dem NCO-Wert Nx der Schicht (S) bzw. der Mischung für die Schicht (S) gleichzusetzen. Die Probenentnahme zur Bestimmung der NCO-Werte erfolgt im erfindungsgemäßen Verfahren für
Nx an mindestens einer Stelle zwischen Abschluss von Verfahrensschritt (I) und unmittelbar vor Verfahrensschritt (IV), insbesondere
Ns beim Streuen der Schicht (S), beispielsweise durch Auffangen einer Teilmenge der gestreuten Mischung am oder unterhalb des Mischkopfes,
N2 unmittelbar vor Verfahrensschritt (III),
N3 unmittelbar vor Verfahrensschritt (IV).
Der Referenzwert No wird erfindungsgemäß ohne Beschleuniger (Komponente A) bestimmt. Vorzugsweise erfolgt die Bestimmung von No unmittelbar nach dem Mischen aller Komponenten der Schicht (S) ohne Beschleuniger im Verfahren. Besonders bevorzugt erfolgt die Bestim- mung von No vorab durch Herstellung einer entsprechenden Mischung, d.h. unabhängig vom erfindungsgemäßen Verfahren.
Die Bestimmung der NCO-Werte erfolgt in einer bevorzugten Ausführungsform durch Titration.
Dabei erfolgt die Titration besonders bevorzugt durch Versetzen der Probe mit einem Über- schuss an Amin und anschließender Rücktitration des überschüssigen Amins mittels einer Säure. Dies kann dergestalt durchgeführt werden, dass man die Probe mit einem Überschuss eines Amins (insbesondere flüssige Amine mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen wie Di-n-Ethylamin, Di-n- Propylamin, Di-n-Butylamin und Dicyclohexylamin), gegebenenfalls in einem geeigneten Lösungsmittel (vorzugsweise ein aprotisches polares organisches Lösungsmittel wie N-Methyl-2- Pyrrolidon [NMP], Dimethylformamid [DMF] und/oder Tetrahydrofuran [THF]) mischt, einen ge- eigneten Indikator (vorzugsweise pH-Indikatoren mit einem sehr deutlichen Farbumschlag wie z.B. Bromphenolblau, Bromphenolgrün, Bromkresolgrün oder Universalindikator; in der Regel sind diese Farbstoffe in einem Verdünnungsmittel wie Mischungen aus Ethanol und Wasser oder Aceton gelöst) zusetzt und das überschüssige Amin gegen eine Säure (vorzugsweise eine starke Mineralsäure wie Salpetersäure, Salzsäure oder Schwefelsäure) titriert.
Besonders bevorzugt wird die Titration mit einer Lösung aus Dibutylamin in N-Methyl-2- Pyrrolidon (NMP), verdünnt mit Aceton, mit Salpetersäure gegen Bromphenolblau bei Raumtemperatur durchgeführt. Nachdem die Probe der mit Isocyanat beleimten Lignocellulosepartikel mit einem geeigneten Amin, gegebenenfalls in einem geeigneten Lösungsmittel, versetzt wurden, ist es nicht erforderlich, die Proben sofort zu titrieren. Der Isocyanatgehalt (NCO-Wert) in mit Isocyanat beleimten Lignocellulosepartikel wird durch die Zugabe des Amins eingefroren. Das Titrieren kann räumlich und zeitlich versetzt erfolgen, bevorzugt innerhalb einer Woche nach Zugabe des Amins.
Vorzugsweise wird als Blindwert jeweils eine Titration mit unbeleimten Lignocellulosepartikeln durchgeführt. Das heißt, dass für die Bestimmung des Isocyanatgehalts der mit Isocyanat beleimten Lignocellulosepartikel, der Verbrauch an Säure bei der Titration der mit Isocyanat beleimten Lignocellulosepartikel von dem Verbrauch an Säure bei der Titration unbeleimten Lig- nocellulosepartikel jeweils bezogen auf die gleiche Einwaage an Lignocellulosepartikeln (Trockengewicht) abgezogen wird.
Der ermittelte NCO-Wert wird angegeben in Gew.-% an NCO-Gruppen bezogen auf das Gesamtgewicht der Probe. Die Mischung(en) der Schicht(en) (S) enthalten vorzugsweise Lignocellulose-Partikel (Komponente L) und
0,001 bis 4 Gew.-%, bevorzugt 0,001 bis 3 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,01 bis 2 Gew.-%, insbesondere 0,05 bis 1 Gew.-% Komponente A,
· 0,5 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 ,5 bis 4 Gew.-%, insbesondere 2 bis 3,5 Gew.-% Komponente B,
3 bis 16 Gew.-%, bevorzugt 8 bis 14 Gew.-%, besonders bevorzugt 8 bis 12 Gew.-% Komponente C,
0 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 0 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 0 bis 10 Gew.-%, ins- besondere 0 bis 5 Gew.-% Komponente D,
jeweils bezogen auf 100 Gew.-% Trockengewicht der Komponente L.
Das Trockengewicht bezieht sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf das Gewicht der Komponente L im darrtrockenen Zustand, bisweilen auch als absolut trocken (atro) bezeichnet. Es wird durch die Darrmethode bestimmt, bei der die Probe im Wärmeschrank bei 103°C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet wird. Einzelheiten sind in der DIN EN 13183-1 geregelt.
Komponente L: Lignocellulose-Partikel Lignocellulose-Partikel werden in der Regel durch Zerkleinerung von lignocellulose-haltigen Stoffen hergestellt. Lignocellulose-haltige Stoffe sind Stoffe, die verholztes Pflanzenmaterial enthalten. Unter Verholzung versteht man die chemische und physikalische Veränderung der Zellwände der Pflanzen durch Einlagerungen von Lignin. Die wichtigsten lignocellulosehaltigen Stoffe sind Holz. Aber auch andere Pflanzen, die Lignin enthalten, oder land- und forstwirt- schaftliche Roh- und Reststoffe, die Lignin enthalten, wie z.B. Stroh, Flachsschäben oder
Baumwollstängel, können verwendet werden. Geeignet sind auch Palmen oder Gräser mit verholzten Stämmen, beispielsweise Bambus. Eine weitere Quelle für lignocellulosehaltige Partikel sind Altpapier oder Altholz, beispielsweise alte Möbel. Die eingesetzten lignocellulosehaltigen Partikel können Fremdstoffe enthalten, die nicht aus den lignocellulosehaltigen Pflanzen stam- men. Der Gehalt an Fremdstoffen kann in weiten Bereichen variiert werden und beträgt in der Regel 0 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 0 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 0 bis 5 Gew.-%, insbesondere 0 bis 1 Gew.-%. Fremdstoffe können Kunststoffe, Klebstoffe, Beschichtungen, Farbstoffe, etc. sein, die beispielsweise im Altholz enthalten sind. Der Begriff Lignocellulose ist dem Fachmann bekannt.
Es können ein oder mehrere lignocellulosehaltige Stoffe eingesetzt werden. Unter mehreren lignocellulosehaltigen Stoffen werden in der Regel 2 bis 10, bevorzugt 2 bis 5, besonders bevorzugt 2 bis 4, insbesondere 2 oder 3 unterschiedliche lignocellulosehaltige Stoffe verstanden. Die lignocellulosehaltigen Partikel werden in Form von Fasern, Streifen, Späne, Staub oder deren Gemische, bevorzugt Späne, Fasern, Staub oder deren Gemische, besonders bevorzugt Späne, Fasern oder deren Gemische eingesetzt. Die Fasern, Streifen oder Späne werden in der Regel durch Zerkleinern von Ausgangsmaterialien erzeugt. Geeignete Ausgangsmaterialien sind gewöhnlich lignocellulosehaltige Pflanzen und Pflanzenteile. Geeignete Pflanzen sind beispielsweise Bäume, Gräser, Flachs, Hanf oder deren Gemische, bevorzugt Bäume. Bevorzugt werden als lignocellulosehalige Partikel Holzfasern oder Holzlagen, Holzstreifen, Sägespäne, Holzspäne, Hobelspäne, Holzstaub oder deren Gemische, bevorzugt Holzspäne, Holzfasern, Holzstaub oder deren Gemische, besonders bevorzugt Holzspäne, Holzfasern oder deren Gemische eingesetzt. Für die Herstellung der Holzpartikel kommt jede beliebige Nadelholz- und Laubholzart, u.a. aus Industrierestholz, Durchforstungsholz oder Plantagenholz in Frage, bevorzugt Eukalyptus-, Fichten-, Buchen-, Kiefern-, Lärchen-, Linden-, Pappel-, Eschen-, Eichen-, Tannenholz oder deren Gemische, besonders bevorzugt Eukalyptus-, Fichten-, Kiefern- und Buchenholz oder deren Gemische, insbesondere Eukalyptus-, Kiefern- und Fichtenholz oder deren Gemische.
Die Dimensionen der zerkleinerten lignocellulosehaltigen Partikel sind nicht kritisch und richten sich nach dem herzustellenden Lignocellulosewerkstoff. Je nachdem welche Lignocellulose- Partikel (Komponente L) eingesetzt werden, erhält man als Lignocellulosewerkstoffe MDF (Mitteldichte Faserplatten), HDF (Hochdichte Faserplatten), PB (Spanplatten), OSB (Grobspanplat- ten) oder WFI (Holzfaserdämmmatten).
Große Späne, die zum Beispiel für die Herstellung von OSB-Platten verwendet werden, heißen auch Strands. Die mittlere Größe der Strands beträgt in der Regel 20 bis 300 mm, bevorzugt 25 bis 200 mm, besonders bevorzugt 30 bis 150 mm.
Für die Herstellung von Spanplatten werden in der Regel kleinere Späne verwendet. Die dafür benötigten Partikel können mittels Siebanalyse der Größe nach klassifiziert werden. Die Siebanalyse wird zum Beispiel in der DIN 4188 oder der DIN ISO 3310 beschrieben. Die mittlere Größe der Partikel beträgt in der Regel 0,01 bis 30 mm, bevorzugt 0,05 bis 25 mm, besonders bevorzugt 0,1 bis 20 mm.
Als Fasern eignen sich Holzfasern, Hanffasern, Bambusfasern, Miscanthus, Bagasse (Zuckerrohr) oder deren Gemische, bevorzugt Holzfasern, oder deren Gemische. Die Länge der Fasern beträgt in der Regel 0,01 bis 20 mm, bevorzugt 0,05 bis 15 mm, besonders bevorzugt 0,1 bis 10 mm.
Die Zerkleinerung der lignocellulosehaltigen Stoffe zu lignocellulosehaltigen Partikeln kann nach an sich bekannten Verfahren erfolgen (siehe zum Beispiel: M. Dunky, P. Niemz, Holzwerkstoffe und Leime, Seite 91 bis 156, Springer Verlag Heidelberg, 2002). Die lignocellulosehaltigen Partikel können nach üblichen, dem Fachmann bekannten Methoden der Trocknung mit den danach üblichen geringen Mengen Wasser (in einer üblichen geringen Schwankungsbreite; sog.„Restfeuchte") erhalten werden Die mittlere Dichte der erfindungsgemäßen lignocellulosehaltigen Ausgangsstoffe, aus denen die lignocellulosehaltigen Partikel hergestellt werden, ist beliebig und liegt in der Regel bei 0,2 bis 0,9 g/cm3, bevorzugt bei 0,4 bis 0,85 g/cm3, besonders bevorzugt bei 0,4 bis 0,75 g/cm3, insbesondere bei 0,4 bis 0,6 g/cm3. Als Dichte ist hierbei die Rohdichte bei Normalklima (20°C/65% Luftfeuchte) gemeint, wie sie in der DIN 1306 definiert ist, also unter Berücksichti- gung der im lignocellulosehaltigen Ausgangsstoff, z.B. dem Holzstamm, enthaltenen Hohlräume.
Komponente A Unter Beschleuniger sind solche Verbindungen zu verstehen, die die Abreaktion von NCO- Gruppen im erfindungsgemäßen Verfahren beschleunigen.
Als Komponente A eignen sich alle chemischen Verbindungen jeglichen Molekulargewichts, welche die Reaktion von Komponente B mit Wasser oder anderen Verbindungen oder Substra- ten (wie z.B. Holz), welche -OH oder -NH-, -NH2- oder =NH-Gruppen enthalten, bewirken oder beschleunigen.
In einer Ausführungsform verwendet man als Beschleuniger basische Polyurethankatalysatoren, beispielsweise tertiäre Amine, wie Triethylamin, Tributylamin, Dimethylbenzylamin, Dicyc- lohexylmethylamin, Dimethylcyclohexylamin, Ν,Ν,Ν',Ν'-Tetramethyldiaminodiethylether, Bis- (dimethylaminopropyl)-harnstoff, N-Methyl- bzw. N-Ethylmorpholin, N-Cyclohexylmorpholin, Ν,Ν,Ν',Ν'-Tetramethylethylendiamin, Ν,Ν,Ν',Ν'-Tetramethylbutandiamin, Ν,Ν,Ν',Ν'- Tetramethylhexandiamin-1 ,6, Pentamethyldiethylentriamin, Dimethylpiperazin, N- Dimethylaminoethylpiperidin, 1 ,2-Dimethylimidazol, 1 -Azabicyclo-(2,2,0)-octan,
1 ,4.Diazabicyclo-(2,2,2)-octan (Dabco) und Alkanolaminverbindungen, wie Triethanolamin, Triisopropanolamin, N-Methyl- und N-Ethyldiethanolamin, Dimethylaminoethanol, 2-(N,N- Dimethylaminoethoxy)ethanol, N,N',N"-Tris-(dialkylaminoalkyl)hexahydrotriazine, z.B. N, Ν', N"- Tris-(dimethylaminopropyl)-s-hexahydrotriazin, und Triethylendiamin. In einer weiteren Ausführungsform werden Metallkatalysatoren als Beschleuniger verwendet.
Als Metallkatalysatoren eignen sich Eisen(ll)-chlorid, Zinkchlorid, Zinndioctoat, Zinndiethyl- hexoat, Dibutylzinndilaurat, Blei-octoat oder deren Gemische, bevorzugt Mischungen aus tertiären Aminen und organischen Zinnsalzen wie Zinndioctoat.
Weitere geeignete Beschleuniger sind Amidine, wie 2,3-Dimethyl-3,4,5,6-tetrahydropyrimidin, Tetraalkylammoniumhydroxide, wie Tetramethylammoniumhydroxid, Alkalihydroxide, wie Natri- umhydroxid und Alkalialkoholate, wie Natriummethylat und Kaliumisopropylat, sowie Alkalisalze von langkettigen Fettsäuren mit 10 bis 20 C-Atomen und gegebenenfalls seitenständigen OH- Gruppen.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden als Beschleuniger Amide, bevorzugt zyklische Amide, insbesondere Caprolactam und/oder Polyamid-Oligomere verwendet, insbesondere Polyamid 6-Oligomere, die aus einer Kondensationsreaktion des Caprolactams erhalten werden können.
Insbesondere setzt man als Komponente A 0,01 bis 1 ,5 Gew.-% Caprolactam bezogen auf 100 Gew.-% Trockengewicht der Komponente L ein.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden als Beschleuniger Ammoniak oder Ammoniak freisetzende Verbindungen wie Ammoniumsalze, bevorzugt Ammoniumcarbonat oder Diammoniumphosphat, besonders bevorzugt Ammoniumcarbonat verwendet.
Insbesondere setzt man als Komponente A 0,01 bis 1 Gew.-% Ammoniumcarbonat bezogen auf 100 Gew.-% Trockengewicht der Komponente L ein.
Die Beschleuniger sind gegebenenfalls gelöst oder suspendiert in einem geeigneten Lösungs- oder Suspensionsmittel.
Der Fachmann wählt geeignete Lösungsmittel in Abhängigkeit von der Löslichkeit oder Sus- pendierbarkeit der Beschleuniger. Als Lösungs- oder Suspensionsmittel eignen sich Wasser, das der Komponente C zuzuordnen ist, oder organische Lösungs- bzw. Suspensionsmittel, die der Komponente D zuzuordnen sind, wie Alkohole, beispielsweise C2- bis Cs-Alkanole wie
Ethanol, Propanol oder Butanol, Polyole, beispielsweise 1 ,4-Butandiol, Glycerin, wässrige Zuckerlösungen, weitere Lösungsmittel, wie N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP) oder Dimethylformamid (DMF) oder organische ortho-Phosphorsäureester wie Triethylphosphat (TEP), bevorzugt Wasser und Alkohole mit einer Funktionalität (OH-Gruppen) von zwei oder mehr, besonders bevor- zugt Wasser, Glycerin, wässrige Zuckerlösungen und Butandiol. Weiterhin eignen sich als Lösungs- oder Suspensionsmittel Stärkelösungen oder wässrige Emulsionen aus Stärke. Die Stärke kann auch chemisch modifiziert sein, zum Beispiel durch teilweise oder vollständige Funktionalisierung der OH-Gruppen oder durch mechanische Verfahren. Vorzugsweise sind die Beschleuniger der Komponente A ausgewählt aus Metallkatalysatoren, Aminen, Amiden, Ammoniumsalzen oder deren Gemischen, ganz besonders bevorzugt aus Aminen, Amiden, Ammoniumsalzen oder deren Gemischen, insbesondere ist die Komponente A Caprolactam oder Ammoniumcarbonat oder ein Gemisch aus Caprolactam und Ammoniumcarbonat.
Komponente B Erfindungsgemäß enthält die in Verfahrensschritt (I) für die Herstellung der Schicht oder der Schichten (S) verwendete Mischung ein Bindemittel auf Basis von Isocyanat, welches mehrkerniges Diphenylmethandiisocyanat enthält. Isocyanat-basierte Bindemittel sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt und sind beispielsweise in M. Dunky, P. Niemz, Holzwerkstoffe und Lei- me: Technologie und Einflussfaktoren, Springer Berlin Heidelberg, 2002 (Teil II ab Seite 249) beschrieben.
Die Bindemittel (Komponente B) enthalten mindestens ein mehrkerniges Diphenylmethandiisocyanat. Unter mehrkernigem Diphenylmethandiisocyanat wird erfindungsgemäß mehrkerniges Diphenylmethandiisocyanat mit 3 oder mehr Kernen verstanden, das auch als oligomeres
Diphenylmethandiisocyanat bezeichnet wird. Das mehrkernige Diphenylmethandiisocyanat wir vorzugsweise im Gemisch mit weiteren Polyisocyanaten, insbesondere zweikernigem Diphenylmethandiisocyanat eingesetzt. Die (zahlenmittlere) NCO-Funktionalität des eingesetzten Diphenylmethandiisocyanats kann im Bereich von ungefähr 2 bis ungefähr 4 variieren, bevorzugt von 2 bis 3, insbesondere von 2,1 bis 2,7.
Die Bindemittel (Komponente B) können neben mindestens einem mehrkernigen Diphenylmet- handiisocyanat zusätzlich 2,2'-Diphenylmethandiisocyanat, 2,4'-Diphenylmethandiisocyanat, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, weitere (andere) Polyisocyanate, insbesondere weitere aromatische Polyisocyanate, vorzugsweise Toluoldiisocyanat (TDI) oder Mischungen aus zwei o- der mehreren der vorgenannten Verbindungen, oder Roh-MDI, welches bei der Herstellung von MDI (Diphenylmethandiisocyanat) anfällt, enthalten. Besonders bevorzugt ist mehrkerniges MDI in Mischung mit zweikernigem MDI, insbesondere 4,4'-MDI und gegebenenfalls 2,4'-MDI.
Komponente B) enthält vorzugsweise von 20 bis 70 Gew.-% 4,4'-MDI bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente B), insbesondere von 25 bis 50 Gew.-%, besonders bevorzugt von 30 bis 45 Gew.-%.
Komponente B) enthält vorzugsweise von 25 bis 70 Gew.-% 4,4'-MDI, von 0 bis 20 Gew.-% 2,4'-MDI und von 10 bis 80 Gew.-% mehrkerniges MDI, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente B). Komponente B) enthält besonders bevorzugt von 20 bis 70 Gew.-%, insbesondere von 25 bis 50 Gew.-%, 4,4'-MDI, von 0 bis 20 Gew.-%, insbesondere von 1 bis 17 Gew.-%, besonders bevorzugt von 1 bis 12 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt von 1 bis 10 Gew.-% 2,4'-MDI und von 10 bis 80 Gew.-%, insbesondere von 30 bis 70 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt von 40 bis 60 Gew.-% mehrkerniges MDI jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente B).
Derartige Bindemittel (Komponente B) sind bekannt und werden beispielsweise von BASF SE und BASF Polyurethanes GmbH unter dem Namen Lupranat® vertrieben. Vorzugsweise beträgt der Gehalt an Isocyanatgruppen der Komponente B von 5 bis 10 mmol/g, insbesondere von 6 bis 9 mmol/g, besonders bevorzugt von 7 bis 8,5 mmol/g. Dem Fachmann ist bekannt, dass der Gehalt an Isocyanatgruppen in mmol/g und das sogenannte Äquivalenz- gewicht in g/Äquivalent in einem reziproken Verhältnis stehen. Der Gehalt an Isocyanatgruppen in mmol/g ergibt sich aus dem Gehalt in Gew.-% nach ASTM D-5155-96 A.
Die Viskosität der eingesetzten Komponente B kann in einem weiten Bereich variieren. Vorzugsweise weist die Komponente B eine Viskosität von 10 bis 300 mPa»s, besonders bevorzugt von 20 bis 250 mPa»s bei 25°C, auf.
In einer weiteren Ausführungsform wird Komponente B ganz oder teilweise in Form von Poly- isocyanatpräpolymeren eingesetzt. Diese Polyisocyanatpräpolymere sind erhältlich, indem vorstehend beschriebene Polyisocyana- te ganz oder teilweise vorab mit gegenüber Isocyanaten reaktiven polymeren Verbindungen zum Isocyanatpräpolymer umgesetzt werden. Die Umsetzung erfolgt im Überschuss der Poly- isocyanat-Komponente, beispielsweise bei Temperaturen von 30 bis 100°C, bevorzugt bei etwa 80°C.
Geeignete polymere Verbindungen mit gegenüber Isocyanaten reaktiven Gruppen sind dem Fachmann bekannt und beispielsweise beschrieben im "Kunststoffhandbuch, 7, Polyurethane", Carl Hanser-Verlag, 3. Auflage 1993, Kapitel 3.1. Als polymere Verbindungen mit gegenüber Isocyanaten reaktiven Gruppen kommen grundsätzlich alle bekannten Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanaten reaktiven Wasserstoffatomen in Betracht, beispielsweise solche mit einer Funktionalität von 2 bis 8 und einem zahlenmittleren Molekulargewicht Mn von 400 bis 15.000 g/mol. So können beispielsweise Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe der Polyetherpolyole, Polyesterpolyole oder Mischun- gen daraus, verwendet werden.
Geeignete Präpolymere sind beispielsweise in der DE 10314762 ausgeführt.
Der NCO-Gehalt der verwendeten Präpolymere liegt vorzugsweise im Bereich von 20 bis 32,5%, besonders bevorzugt von 25 bis 31 %. Der NCO-Gehalt wird gemäß ASTM D-5155-96 A ermittelt.
Darüber hinaus können das oligomere Diphenylmethandiisocyanat oder die Diphenylmet- handiisocyanate im Gemisch mit weiteren Bindemitteln eingesetzt werden. Als weitere Binde- mittel kommen beispielsweise andere organische Isocyanate mit zwei oder mehr Isocyanat- Gruppen, deren Mischungen sowie Präpolymere aus Isocyanaten, Polyolen oder Aminen mit mindestens zwei Isocyanatgruppen und deren Gemische, insbesondere alle dem Fachmann, vorzugsweise die für die Herstellung von Holzwerkstoffen oder Polyurethanen bekannten, organischen Isocyanate oder deren Gemische. Derartige organische Isocyanate sowie ihre Herstellung und Anwendung sind beispielsweise in Becker/Braun, Kunststoff Handbuch, 3. neubearbeitete Auflage, Band 7„Polyurethane", Hanser 1993, Seiten 17 bis 21 , Seiten 76 bis 88 und Sei- ten 665 bis 671 beschrieben in Betracht.
Komponente C
Wasser (Komponente C) kann separat oder ganz oder teilweise, in Form von feuchten Lignocel- lulose-Partikeln, als wässrige Mischung mit Komponente A, als wässrige Mischung mit Komponente B oder als wässrige Mischung mit Komponente D in die Mischung(en) eingetragen werden.
Komponente D
Als Zusatzstoffe (Komponente D) kommen alle an sich bekannten Zusatzstoffe in Frage mit Ausnahme der Komponente L, der Komponente A, der Komponente B und der Komponente C. Als Zusatzstoffe eignen sich z.B. Trennmittel, Hydrophobierungsmittel wie Paraffin-Emulsionen, Holzschutzmittel, Farbstoffe, Pigmente, Füllstoffe, Rheologiehilfsmittel, Formaldehydfänger, zum Beispiel Harnstoff oder Polyamine, Flammschutzmittel, Cellulose, z.B. nanokristalline Cel- lulose oder mikro-fibrillierte Cellulose. Derartige Zusatzstoffe sind beispielsweise in WO-A- 2015/104349 als Komponenten D) und E) beschrieben.
Darüber hinaus kann Komponente D solche Bindemittel enthalten, welche sich von Komponen- te B unterscheiden, d.h. solche, die nicht Isocyanat-basiert sind. Derartige Bindemittel sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt. Derartige Bindemittel sind zum Beispiel in M. Dunky, P. Niemz, Holzwerkstoffe und Leime: Technologie und Einflussfaktoren, Springer Berlin Heidelberg, 2002 (Teil II ab Seite 249) beschrieben. Insbesondere eignen sich Formaldehyd- Kondensationsharze, wie Harnstoff-Formaldehyd-Harze, Harnstoff-Melamin-Formaldehyd- Harze, Melamin-Formaldehyd-Harze, Phenol-Formaldehyd-Harze, Resorcinol-Formaldehyd- Harze, Resorcinol-Phenol-Formaldehyd-Harze, des Weiteren reaktive Schmelzklebersysteme (Ethylen-Vinylacetat, thermoplastisches Polyurethan, Polyamide, Thermoplastische Polyester, amorphe Poly-a-olefine), Polyvinylacetatleime, Bindemittel auf Basis nachwachsender Rohstoffe, wie Tannine, Lignine, Proteine (Kasein-, Glutin- und Blutalbuminleime) sowie deren Mi- schungen.
Die Querzugfestigkeit der erfindungsgemäßen Lignocellulosewerkstoffe beträgt gemessen nach DIN EN 319 vorzugsweise von 0,1 bis 1 N/mm2. Die Querzugfestigkeit der erfindungsgemäßen Spanplatten und Grobspanplatten mit Dicken von 3 bis 20 mm beträgt gemessen nach DIN EN 319 insbesondere 0,2 bis 0,8 N/mm2, besonders bevorzugt 0,25 bis 0,6 N/mm2, ganz besonders bevorzugt 0,3 bis 0,5 N/mm2. Die Querzug- festigkeit der erfindungsgemäßen Spanplatten mit Dicken von über 20 bis 60 mm beträgt gemessen nach DIN EN 319 bevorzugt 0,1 bis 0,6 N/mm2, besonders bevorzugt 0,15 bis 0,5 N/mm2, ganz besonders bevorzugt 0,2 bis 0,4 N/mm2. Die Querzugfestigkeit der erfindungsgemäßen MDF und HDF beträgt gemessen nach DIN EN 319 bevorzugt 0,3 bis 1 ,0 N/mm2, besonders bevorzugt 0,4 bis 0,9 N/mm2, ganz besonders bevorzugt 0,5 bis 0,8 N/mm2.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind die Lignocellulosewerkstoffe, die ge- mäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlich sind. Die erfindungsgemäßen Lignocellulosewerkstoffe finden insbesondere im Möbelbau, Hausbau, Innenausbau und Messebau Verwendung. Die Lignocellulosewerkstoffe können in diesen Anwendungen als solche oder in wei- terverabeiteter Form, z.B. lackiert, beschichtet mit Folie, Laminat oder Furnier, eingesetzt werden.
Beispiele
Materialien und Geräte Die verwendeten Holzspäne (Komponente L) wiesen einen Wassergehalt von 2 - 5 Gew.-% bezogen auf das Tockengewicht (atro) der Späne auf. Für die Herstellung von Spanplatten wurde eine B/C-Spanmischung verwendet (Gewichtsverhältnis B:C = 60:40, wobei die B- Fraktion eine Spangröße von 0,5 - 2 mm und die C-Fraktion eine Spangröße von 2 - 4 mm aufwies). Als Bindemittel (Komponente B) wurde Lupranat® M 20 R der BASF SE (ein polyme- res MDI mit einer Funktionalität von ca. 2,7) verwendet. Es wurde ein Mischer eingesetzt, der mit einer Zweistoffdüse bestückt war, die mit Druckluft bei einem Druck von maximal 4 bar betrieben wurde. Als Vorpresse kam eine pneumatische Kolbenpresse zum Einsatz, in der die gestreute Matte in einem Metallrahmen mit den Maßen 30 cm x 30 cm verdichtet wurde. Die Heißpressung erfolgte gemäß Beispiel 4.
Beispiel 1 a (mit Caprolactam als Komponente A)
Ansatz 1 a-1 : Im Mischer wurden 5654 g Späne (Feuchte 4,7 Gew.-%, entspricht 5400 g atro Späne) vorgelegt und während des Mischens mit 300 g Wasser bedüst. Im Anschluss wurde die Mischung mit 216 g (4 Gew.-% atro) Lupranat® M 20 R bedüst. Beim Austritt der Mischung aus dem Mischer wurde der NCO-Wert No bestimmt (Ansatz ohne Beschleuniger).
Ansätze 1 a-2 bis 1 a-9: Im Mischer wurden 5654 g Späne (Feuchte 4,7 Gew.-%) vorgelegt und während des Mischens mit Wasser bedüst. Im Anschluss wurde die Mischung mit 20 Gew.- %iger wässriger Caprolactamlösung bedüst. Die Menge der Caprolactamlösung wurde so gewählt, dass sich der in Tabelle 1 angegebene Dosiergrad ergab, beginnend bei 0,1 Gew.-% atro. Die Menge Wasser wurde so gewählt, dass die Summe des zugegebenen Wassers aus Caprolactamlösung und reinem Wasser 300 g ergab. Abschließend wurde die Mischung mit 216 g Lupranat® M 20 R (4 Gew.-% atro) bedüst. Unmittelbar nach Austritt aus der Mischvorrichtung wurde eine Spanprobe entnommen und damit der NCO-Wert Ns bestimmt. Unmittelbar vor Eintritt in die Vorpresse wurde eine Spanprobe entnommen und damit der NCO-Wert N2 bestimmt. Unmittelbar vor Eintritt in die Heißpresse wurde eine weitere Spanprobe entnommen und damit der NCO-Wert N3 bestimmt. Der Dosiergrad der Caprolactamlösung (A) wurde nun entsprechend Tabelle 1 a erhöht. Unterschreiten Ns/N0, N2/No bzw. N3/N0 die gewünschten Zielwerte, kann dem durch eine Verringerung des Dosiergrades (A) entgegengewirkt werden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 a zusammengestellt.
Tabelle 1 a
Figure imgf000019_0001
Beispiel 1 b (mit Ammoniumcarbonat als Komponente A)
Ansatz 1 b-1 : Im Mischer wurden 5632 g Späne (Feuchte 4,3 Gew.-%, entspricht 5400 g atro Späne) vorgelegt und während des Mischens mit 216 g (4 Gew.-% atro) Lupranat® M 20 R bedüst. Im Anschluss wurde die Mischung mit 300 g Wasser bedüst. Beim Austritt der Mischung aus dem Mischer wurde der NCO-Wert No bestimmt (Ansatz ohne Beschleuniger).
Ansätze 1 b-2 bis 1 b-9: Im Mischer wurden 5632 g Späne (Feuchte 4,3 Gew.-%) vorgelegt und während des Mischens mit 216 g (4 Gew.-% atro) Lupranat® M 20 R bedüst. Im Anschluss wurde die Mischung mit einer Lösung aus 300 g Wasser und gerade so viel Ammoniumcarbo- nat bedüst, dass sich die in Tabelle 1 b angegebenen Dosiergrade ergeben, beginnend bei 0,05 Gew.-% atro. Unmittelbar vor Eintritt in die Vorpresse wurde eine Spanprobe entnommen und damit der NCO-Wert N2 bestimmt. Unmittelbar vor Eintritt in die Heißpresse wurde eine weitere Spanprobe entnommen und damit der NCO-Wert N3 bestimmt. Der Dosiergrad der Ammoni- umcarbonatlösung (A) wurde nun entsprechend Tabelle 1 b erhöht. Unterschreiten Ns No, N2/N0 bzw. N3/N0 die gewünschten Zielwerte, kann dem durch eine Verringerung des Dosiergrades der Komponente A entgegengewirkt werden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 b zusammengestellt. Tabelle 1 b
Figure imgf000020_0001
Beispiel 2 (Titration)
Ca. 4 g unbeleimte bzw. ca. 4 g mit beleimte Holzspäne (bedüst mit Isocyanat, Wasser und ggf. Komponente A) und 25 ml einer 0,1 molaren Dibutylaminlosung in N-Methyl-2-Pyrrolidon (NMP) wurden vorgelegt, 50 ml Aceton zugeben, mit 2 Tropfen Bromphenolblau versetzt und unter Rühren mit 0,1 molarer Salpetersäure bis zum Umschlagspunkt von Blau nach Gelb titriert.
Bei Komponente (A) handelt es sich jeweils um eine 20 Gew.-%ige wässrige Caprolactamlö- sung.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengestellt.
Tabelle 2
Ansatz Dosiergrad Probenahme beleimte Ergebnis Nx Nx/No
Nr. (A) [Gew.- Spähne NCO-Wert
% atro] [%]
2-1 0,00 Mischerauslass 1 ,12 No
2-2 0,10 Streukopf 1 ,12 Ns 1 ,00
2-2 0,10 Eintritt Vorpresse 1 ,1 1 N2 0,99
2-2 0,10 Eintritt Heißpresse 1 ,10 N3 0,98
2-3 0,20 Streukopf 1 ,1 1 Ns 0,99
2-3 0,20 Eintritt Vorpresse 1 ,10 N2 0,98
2-3 0,20 Eintritt Heißpresse 1 ,04 N3 0,93
2-4 0,40 Streukopf 1 ,04 Ns 0,93 2-4 0,40 Eintritt Vorpresse 1 ,00 N2 0,90
2-4 0,40 Eintritt Heißpresse 0,97 N3 0,87
2-5 0,60 Streukopf 0,98 Ns 0,88
2-5 0,60 Eintritt Vorpresse 0,94 N2 0,84
2-5 0,60 Eintritt Heißpresse 0,89 N3 0,79
2-6 0,80 Streukopf 0,99 Ns 0,88
2-6 0,80 Eintritt Vorpresse 0,93 N2 0,83
2-6 0,80 Eintritt Heißpresse 0,86 N3 0,77
2-7 1 ,00 Streukopf 0,96 Ns 0,86
2-7 1 ,00 Eintritt Vorpresse 0,91 N2 0,81
2-7 1 ,00 Eintritt Heißpresse 0,86 N3 0,77
2-8 1 ,20 Streukopf 0,92 Ns 0,82
2-8 1 ,20 Eintritt Vorpresse 0,88 N2 0,79
2-8 1 ,20 Eintritt Heißpresse 0,81 N3 0,73
2-9 1 ,40 Streukopf 0,90 Ns 0,80
2-9 1 ,40 Eintritt Vorpresse 0,87 N2 0,78
2-9 1 ,40 Eintritt Heißpresse 0,79 N3 0,71
Beispiel 3 (Kaltklebrigkeit, Push-off-Test)
Ansatz 3-1 : Im Mischer wurden 5535 g Späne (Feuchte 2,5 Gew.-%, entspricht 5400 g atro Späne) vorgelegt und während des Mischens mit 216 g (4 Gew.-% atro) Lupranat® M 20 R be- düst. Im Anschluss wurde die Mischung mit 400 g Wasser bedüst.
Ansatz 3-2: Im Mischer wurden 5535 g Späne (Feuchte 2,5 Gew.-%) vorgelegt und während des Mischens mit 108 g 50 Gew.-%iger wässriger Caprolactamlösung (1 Gew.-% atro) bedüst. Im Anschluss wurde die Mischung mit 346 g Wasser bedüst, so dass die Gesamtmenge Wasser aus Caprolactamlösung und Wasser auch hier 400 g ergab. Abschließend wurde die Mischung mit 216 g Lupranat® M 20 R (4 Gew.-% atro) bedüst.
Ansatz 3-3: Im Mischer wurden 5535 g Späne (Feuchte 2,5 Gew.-%) vorgelegt und während des Mischens mit 216 g (4 Gew.-% atro) Lupranat® M 20 R bedüst. Im Anschluss wurde die Mischung mit 416,2 g einer Lösung aus 400 g Wasser und 16,2 g Ammoniumcarbonat (0,3 Gew.-% atro) bedüst.
Messung der Abbruchlänge (als Maß für die Kaltklebrigkeit):
Ein Teil der Mischung (150 g) aus Ansätzen 3-1 bis 3-3 wurde zu einer Höhe von 50 mm in eine Form geschüttet. Der Pressstempel wurde aufgesetzt und mit einem spezifischen Druck von 1 N/mm2 20 Sekunden in der Laborpresse verdichtet. Die vorgepresste Platte wurde aus der Form genommen und auf das Vorschubgerät gelegt. Anschließend wurde die Matte mit konstanter Vorschubgeschwindigkeit von 15 cm/min über die Tischkante geschoben bis die Matte aufgrund der Schwerkraft abbricht. Mithilfe eines mitgeführten Lineals wurde die Länge der überstehenden Matte bis zum Abbruch gemessen („Abbruchlänge"). Dieser Vorgang wurde im Anschluss zweimal wiederholt, wobei die Presszeiten jeweils 80 Sekunden und 160 Sekunden betrugen.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengestellt.
Tabelle 3
Figure imgf000022_0001
Tabelle 3 zeigt die Verbesserung der Abbruchlänge (Kaltklebrigkeit) bei gleicher Presszeit bei der Verwendung von Ammoniumcarbonat oder Caprolactam als Komponente A im Gegensatz zu vorgepressten Platten ohne Komponente A.
Beispiel 4 (Presszeit in der Heißpresse)
Ansatz 4-1 : Im Mischer wurden 5632 g Späne (Feuchte 4,3 Gew.-%) vorgelegt und während des Mischens mit 216 g (4 Gew.-% atro) Lupranat® M 20 R bedüst. Im Anschluss wurde die Mischung mit 300 g Wasser bedüst.
Ansatz 4-2: Im Mischer wurden 5632 g Späne (Feuchte 4,3 Gew.-%) vorgelegt und während des Mischens mit 216 g (4 Gew.-% atro) Lupranat® M 20 R bedüst. Im Anschluss wurde die Mischung mit 315 g einer Lösung aus 300 g Wasser und 15 g Ammoniumhydrogencarbonat (0,28 Gew.-% atro) bedüst.
Ansatz 4-3: Im Mischer wurden 5632 g Späne (Feuchte 4,3 Gew.-%) vorgelegt und während des Mischens mit 216 g (4 Gew.-% atro) Lupranat® M 20 R bedüst. Im Anschluss wurde die Mischung mit 315 g einer Lösung aus 300 g Wasser und 15 g Ammoniumcarbonat (0,28 Gew.- % atro) bedüst.
Ansatz 4-4: Im Mischer wurden 5632 g Späne (Feuchte 4,7 Gew.-%) vorgelegt und während des Mischens mit 300 g Wasser bedüst. Im Anschluss wurde die Mischung mit 216 g (4 Gew.-% atro) Lupranat® M 20 R bedüst.
Ansatz 4-5: Im Mischer wurden 5632 g Späne (Feuchte 4,7 Gew.-%) vorgelegt und während des Mischens mit 214 g Wasser bedüst. Im Anschluss wurde die Mischung mit 108 g 20 Gew.- %iger wässriger Caprolactamlösung (1 Gew.-% atro) bedüst, so dass die Gesamtmenge Was- ser aus Caprolactamlösung und Wasser auch hier 300 g ergab. Abschließend wurde die Mischung mit 216 g Lupranat® M 20 R (4 Gew.-% atro) bedüst.
Ansatz 4-6: Im Mischer wurden 5632 g Späne (Feuchte 4,7 Gew.-%) vorgelegt und während des Mischens mit 216 g 25 Gew.-%iger wässriger Caprolactamlösung (1 Gew.-% atro) bedüst. Im Anschluss wurde die Mischung mit 138 g Wasser bedüst, so dass die Gesamtmenge Wasser aus Caprolactamlösung und Wasser auch hier 300 g ergab. Abschließend wurde die Mischung mit 216 g Lupranat® M 20 R (4 Gew.-% atro) bedüst.
Herstellung der Spanplatten und Bestimmung der Querzugfestigkeiten:
Nach Entnahme aus dem Mischer wurden 1 100 g der Mischung aus den Ansätzen 4-1 bis 4-6 gleichmäßig in eine 30·30 cm Form gestreut und mit einem spezifischen Druck von 1 N/mm2 30 Sekunden bei Raumtemperatur vorgepresst. Die erhaltene vorverdichtete Matte wurde unter Verwendung von Wachstrennpapier bei 210°C für die in Tabelle 4 angeführte Presszeit des entsprechenden Ansatzes gepresst. Der Pressdruck betrug für die ersten 2/3 der Presszeit 4 N/mm2, anschließend für 1/6 der Presszeit 2 N/mm2 und abschließend für 1/6 der Presszeit
1 N/mm2. Die Plattendicke wurde durch die Verwendung von 16-mm-Abstandsleisten aus Metall eingestellt. Nach dem Pressvorgang wurde die fertige Spanplatte aus der Heißpresse entnommen und einen Tag lang stehend gelagert. Das Messen der Querzugfestigkeiten erfolgte nach DIN EN 319 an mindestens 8 Prüfkörpern je Spanplatte. Als Mindestpresszeit wird die Press- zeit definiert, bei der eine stabile Platte mit einer Querzugfestigkeit von mindestens 0,4 N/mm2 erhalten wird.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengestellt. Tabelle 4
Ansatz Komponente (A) No Ns Ns/No N3 N3/N0 MindestpressNr. zeit [s]
4-1 - 1 ,07 - - 104
4-2 Ammoniumhydrogencarbonat 0,98 0,92 0,96 0,90 88
0,28% atro
4-4 Ammoniumcarbonat 0,28% - 0,90 0,84 0,86 0,80 80 atro
-5 - 1,07 - 104-6 Caprolactam 0,4% atro - 1,02 0,95 0,95 0,89 88-7 Caprolactam 1,0% atro - 0,95 0,90 0,75 0,70 72

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Herstellung von ein- oder mehrschichtigen Lignocellulosewerkstoffen bestehend aus einer oder mehreren Schicht(en) (S) und gegebenenfalls einer oder mehreren weiteren Schicht(en) (WS) umfassend die Verfahrensschritte
(I) Mischen der Komponenten zu einer oder mehreren Mischung(en),
(II) Streuen der in Verfahrensschritt (I) hergestellten Mischung(en) zu einer Matte,
(III) gegebenenfalls Vorverdichtung der gestreuten Matte und
(IV) Erhitzen und Pressen der, gegebenenfalls vorverdichteten, Matte, wobei die in Verfahrensschritt (I) verwendete(n) Mischung(en) für die eine oder mehreren Schicht(en) (S) Lignocellulose-Partikel (Komponente L),
• mindestens einen Beschleuniger (Komponente A),
• Bindemittel auf Basis von Isocyanat, enthaltend mehrkerniges Diphenylmet- handiisocyanat (Komponente B),
• Wasser (Komponente C) und
• gegebenenfalls einen oder mehrere Zusatzstoff(e) (Komponente D)
enthalten und man das Verfahren dadurch steuert, dass man an mindestens einer Stelle zwischen Abschluss von Verfahrensschritt (I) und unmittelbar vor Verfahrensschritt (IV) einen NCO-Wert Nx der Mischung(en) oder der gestreuten Schicht(en) (S) der Matte bestimmt und/oder der NCO-Wert Ns der Mischung(en) für die Schicht(en) (S) beim Streuen die Bedingung y = Ns/No erfüllt, wobei No der NCO-Wert der Mischung ohne Beschleuniger (Komponente A) ist, und y 0,6 bis 0,97 beträgt.
2. Verfahren zur Herstellung von Lignocellulosewerkstoffen nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der NCO-Wert N2 die Bedingung y' = N2/N0 erfüllt, wobei N2 der NCO- Wert unmittelbar vor der Vorverdichtung ist und y' 0,6 bis 0,96 beträgt.
3. Verfahren zur Herstellung von Lignocellulosewerkstoffen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der NCO-Wert der Matte die Bedingung y" = N3/N0 erfüllt, wobei N3 der NCO-Wert unmittelbar vor der Heißpresse ist und y" 0,6 bis 0,95 beträgt.
4. Verfahren zur Herstellung von Lignocellulosewerkstoffen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man Komponente A aus der Gruppe der Amine, Amide, Ammoniumsalze oder deren Gemische auswählt.
Verfahren zur Herstellung von Lignocellulosewerkstoffen nach einem der Ansprüche 1 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung der Schicht oder der Schichten (S) Lig- nocellulose-Partikel (Komponente L) und
0,001 bis 4 Gew.-% Komponente A,
0,5 bis 10 Gew.-% Komponente B,
3 bis 16 Gew.-% Komponente C und
0 bis 30 Gew.-% einer oder mehrerer Komponenten D,
eweils bezogen auf 100 Gew.-% Trockengewicht der Komponente L enthalten.
Verfahren zur Herstellung von Lignocellulosewerkstoffen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man als Komponente A Caprolactam einsetzt.
Verfahren zur Herstellung von Lignocellulosewerkstoffen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man als Komponente A 0,01 bis 1 ,5 Gew.-% Caprolactam bezogen auf 100 Gew.-% Trockengewicht der Komponente L einsetzt.
8. Verfahren zur Herstellung von Lignocellulosewerkstoffen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man als Komponente A Ammoniumcarbonat einsetzt.
Verfahren zur Herstellung von Lignocellulosewerkstoffen nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass man als Komponente A 0,01 bis 1 Gew.-% Ammoniumcarbonat bezogen auf 100 Gew.-% Trockengewicht der Komponente L einsetzt.
Verfahren zur Herstellung von Lignocellulosewerkstoffen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass man das Verhältnis Nx/No durch Anpassen des Anteils von Komponente (A) in der Mischung gemäß Verfahrensschritt (I) einstellt.
1 1 . Verfahren zur Herstellung von Lignocellulosewerkstoffen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass man die NCO-Werte mittels Titration bestimmt.
12. Verfahren zur Herstellung von Lignocellulosewerkstoffen nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Titration durch Versetzen der Probe mit einem Überschuss an A- min und anschließender Rücktitration des überschüssigen Amins mittels einer Säure erfolgt.
13. Verfahren zur Herstellung von Lignocellulosewerkstoffen nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lignocellulosewerkstoffe MDF (Mitteldichte Faserplatte), HDF (Hochdichte Faserplatte), PB (Spanplatte), OSB (Grobspanplatte), WFI (Holzfaserdämmmatte) sind.
14. Lignocellulosewerkstoffe, erhältlich gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13.
15. Lignocellulosewerkstoffe gemäß Anspruch 14 mit einer Querzugfestigkeit nach DIN EN 319 von 0,1 N/mm2 bis 1 N/mm2.
16. Verwendung der Lignocellulosewerkstoffe erhältlich nach einem der Ansprüche 1 bis 13 im Möbelbau, Hausbau, Innenausbau und/oder Messebau.
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