DE19958756A1

DE19958756A1 - Verfahren zur Herstellung von mitteldichten Faserplatten (MDF)

Info

Publication number: DE19958756A1
Application number: DE1999158756
Authority: DE
Inventors: Edmone Roffael
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-12-07
Filing date: 1999-12-07
Publication date: 2001-06-13

Abstract

Verfahren zur Herstellung von mitteldichten Faserplatten aus alten (gebrauchten) aminoplastgebundenen Faserplatten, bei dem die mit Aminoplastharzen gebundenen mitteldichten Faserplatten mit Natriumsulfit behandelt werden und - ohne ausgewaschen zu werden - in die Blasleitung einer MDF-Anlage befördert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von hellen mitteldichten Holzfaserplatten aus alten mit Aminoplastharzen gebundenen Holzfaserplatten gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Für die Herstellung von mitteldichten Faserplatten (MDF) wird das Holz zunächst in Schnitzel mit einer Größe von etwa 20 mm × 5 mm zerkleinert und die entstehenden Hackschnitzel gewaschen, um die anhaftenden Fremdkörper (insbesondere Sand) zu entfernen. Anschließend werden die Schnitzel nach dem sogenannten thermo mechanischen Holzaufschlußverfahren (TMP) einige Minuten unter Dampfdruck bei einer Temperatur von etwa 160°C behandelt und dann einem Defibrator zugeführt, wo sie zwischen Mahlscheiben zu Einzelfasern oder kleinen Faserbüscheln zerfasert werden. Darauffolgend wird dem Faserstoff ein Bindemittel wie Harnstoff- Formaldehydharz (UF-Harz), Mischharz aus Harnstoff und Melamin (MUF-Harz), Phenolformaldehydharz (PF-Harz), Tanninformaldehydharz (TF-Harz) oder Diisocyanat-Klebstoff (PMDI) zugesetzt. Das Bindemittel wird üblicherweise den noch feuchten Fasern in einem Rohr (Blow-line) vor Eintritt in einen Trocknertunnel zugesetzt. Im Trockner werden die beleimten Fasern kurzfristig Temperaturen von 70°C bis 80°C ausgesetzt und auf eine Feuchte von ca. 10% getrocknet. Infolge der Trocknung der beleimten Fasern vor dem Pressen kommt es zu einer Verringerung der Wirksamkeit der eingesetzten Bindemittel. Der getrocknete und beleimte Faserstoff wird einer Formmaschine zugeführt, wo er auf ein Sieb zu Fasermatten gestreut wird, das sich mit einer hohen Geschwindigkeit bewegt. Die so geformten Matten werden anschließend zu Platten gepreßt.

Das Bindemittel kann aber auch den Fasern nach dem Trocknen in sogenannten Blendern zugesetzt werden. In diesem Fall laufen die Fasern durch eine Spezial- Leimauftragstrommel. Auch in diesem Fall wird der getrocknete beleimte Faserstoff zu Fasermatten gestreut und anschließend kalt vorgepreßt und heiß gepreßt.

Die mit Aminoplastharzen als Bindemittel nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellten mitteldichten Holzfaserplatten weisen je nach chemischer Zusammensetzung des Bindemittels ein unterschiedlich hohes Fomaldehydabgabevermögen auf. Es wurden verschiedene Verfahren vorgeschlagen, um die Formaldehydabgabe zu verringern. So wurde z. B. nach der DE-OS 28 04 514 versucht, die Formaldehydabgabe von MDF durch nachträgliches Behandeln der Fasermatten mit Ammoniak oder ammoniakabspaltenden Verbindungen zu vermindern (DE-OS 28 04 514). Diese Nachbehandlung muß jedoch in einer separaten Arbeitsstufe in einer besonderen Kammer erfolgen.

Die Herstellung von mitteldichten Faserplatten (MDF) ist mit einem hohen Energieaufwand verbunden. Der Energieaufwand hängt u. a. von der Aufschluß- und Zerfaserungstemperatur ab. Je höher die Aufschlußtemperatur ist, desto geringer ist der Energieaufwand. Dies ist z. B. bei Nadelhölzern bei Aufschlußtemperaturen oberhalb von 160°C besonders deutlich und bei Laubhölzern bei noch geringen Temperaturen zu erkennen. Mit Erhöhung der Aufschlußtemperatur wird der Farbton der hergestellten Holzstoffe dunkler. Dies trifft insbesondere zu, wenn Laubhölzer wie Buche und Eiche als Rohstoff für die MDF-Herstellung eingesetzt werden. Es ist zwar möglich, den Faserstoff nachträglich mit Wasserstoffperoxyd (oxidierende Bleiche) oder mit Natriumdithionit (reduzierende Bleiche) zu behandeln und aufzuhellen. Dies wird in der Faserplattenindustrie wegen der hiermit verbundenen prozeßtechnischen Schwierigkeiten nicht praktiziert.

Es ist darüber hinaus bekannt, für die Herstellung von Hochausbeutezellstoffen Halbzellstoffe das Holz bzw. die Holzhackschnitzel mit Chemikalien wie Natriumsulfit und Natriumcarbonat aufzuschließen und anschließend mechanisch zu zerfasern. So wird z. B. bei dem sogenannten "Neutral Sulfite Semichemical pulping" (NSSC- Verfahren) in der Regel ein Gemisch aus Natriumcarbonat und Natriumsulfit für den Aufschluß von Holz bei pH-Werten oberhalb von 7 verwendet. Die Ausbeute an solchen Stoffen liegt jedoch je nach Rohstoff und Aufschlußbedingungen bei 70-85% und somit niedriger als bei TMP-Aufschlüssen, die zu Faserstoff für die MDF- Herstellung führen. Die Halbzellstoffe besitzen zwar eine vergleichsweise hohe mechanische Festigkeit, das Verfahren der Herstellung von Halbzellstoffen ist aber mit einem Abwasserproblem behaftet, da etwa 15-20% der Holzsubstanz in die Lösung gehen. Es ist auch bekannt, daß beim Holzaufschluß mit Natriumsulfit freier Formaldehyd zugesetzt wird, um den Stoff stärker aufzuhellen (Chen et al. 1991).

Es war deshalb das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Methode zu finden, bei dem ein heller Stoff für die Herstellung von mitteldichten Faserplatten hergestellt wird, ohne ein Wasserproblem zu verursachen oder die Ausbeute nennenswert zu verringern. Der hergestellte Stoff soll auch ohne großen Energieaufwand zu mitteldichten Faserplatten verarbeitet werden und ein entsprechend niedriges Formaldehydabgabepotential besitzen. Es wurde nun überraschend gefunden, daß man diesen Erfolg erzielt, wenn bereits hergestellte bzw. verarbeitete Faserplatten (z. B. aus Altmöbel), welche als Bindemittel ein Harnstoff-Formaldehydharz oder andere auf Basis von Aminoplasten formaldehydhaltige Bindemittel enthalten, mit Natriumsulfit in wässeriger Lösung behandelt werden. Die so hergestellten Stoffe haben nicht nur einen helleren Farbton als die ursprünglichen Fasern, sondern sogar ein hohes Eigenbindevermögen. Die aus dem Stoff ohne großen Energieaufwand hergestellten mitteldichten Faserplatten (MDF) weisen zudem ein niedriges Formaldehydabgabevermögen auf.

Der erzielte Effekt ist insofern überraschend, da alte mitteldichte Faserplatten bereits ein ausgehärtetes bzw. auskondensiertes Harnstoff-Formaldehydharz enthalten und praktisch keinen freien Formaldehyd.

Die Wirkung des freien Formaldehyds auf die Helligkeit der aus dem Holz direkt hergestellten Stoffe ist wie bereits erwähnt bekannt, jedoch nicht im Zusammenhang mit thermomechanischen Holzstoffen, die in Form von mitteldichten Faserplatten bereits ein ausgehärtetes Bindemittel enthalten.

Die Behandlung der Stoffe mit Natriumsulfit führt auch zur Einführung von Sulfonsäuregruppen in den behandelten Stoff, die das Eigenbindevermögen der Fasern erheblich steigern. Der erhaltene Stoff kann, ohne nochmals in einem Refiner unter Druck zerfasert zu werden, für die Herstellung von mitteldichten Faserplatten voll oder teilweise eingesetzt werden. Der hergestellte Stoff kann lediglich durch schwache mechanische Zerfaserung bei atmosphärischem Druck direkt nach der Behandlung mit Natriumsulfit in die Blasleitung einer MDF-Anlage und dort unter Einsatz von Bindemitteln für die Herstellung von mitteldichten Faserplatten eingesetzt werden. Ein besonderer Vorteil dieses Verfahrens für die Herstellung von mitteldichten Faserplatten ist es, wenn gewisse Reste an Natriumsulfit aus der Behandlung von dem Faserstoff im Stoff bleiben, da Natriumsulfit ein Formaldehydfänger ist und die Formaldehydabgabe der hergestellten Platten verringert.

Selbstverständlich kann die Zugabe von Natriumsulfit auch mit anderen Chemikalien wie Natriumcarbonat in Anlehnung an die Vorgehensweise bei der Herstellung von Halbzellstoffen nach dem NSSG-Verfahren kombiniert werden. Dies hat jedoch eine Verringerung der Ausbeute zur Folge. Durch die Behandlung mit Natriumsulfit bleibt der Ausbeuteverlust weit unter 5%, vorzugsweise unter 2%. Das Verfahren arbeitet abwasserfrei, da die Aufschlussflüssigkeit nicht vom Stoff getrennt zu werden braucht, sondern mit dem Stoff nach oder ohne Zerfaserung in die Blasleitung der MDF-Anlage mitbefördert wird. Die Lehre des hier beschriebenen Verfahrens unterscheidet sich grundsätzlich von der gemäß DE-PS 43 34 422. Gemäß dem letzterwähnten Patent wird das Holzgefüge der Holzspanplatten und Holzfaserplatten durch den chemischen Aufschluss aufgelöst und die entstehende Ablauge als Streckmittel für die Herstellung von neuen Platten eingesetzt, wobei je intensiver der Aufschluss, desto größer der Anteil der gewonnenen Ablaugen ist. In den genannten Beispielen des DE-PS 43 34 422 sind Ausbeuten von unter 50% an Stoff aufgeführt. Demgegenüber liegt der Ausbeuteverlust bei dem hier beschriebenen Verfahren bei ca. 5%, da die Ablauge nicht zurückgewonnenen, sondern direkt mit dem Stoff in die Blasleitung der MDF-Anlage befördert wird. Auch die Lehre von DE-OS 195 09 152 vermag die hier beschriebene Erfindung nicht vorwegzunehmen, da die Wirkung von Natriumsulfit als Bleichmittel für Altfaserplatten in der DE-OS 195 09 152 A nicht erkannt worden und auch nicht in Betracht gezogen wurde. Das folgende Beispiel soll die Erfindung verdeutlichen ohne sie einzuschränken.

Beispiel

Alte mitteldichte Faserplatten werden zu Partikeln von einer Größe von etwa 50 mm × 50 mm × Dicke zerkleinert und anschließend bei einem Flottenverhältnis von 4 : 1 mit einer Natriumsulfitlösung in Mengen von 2% Feststoff bezogen auf das Gewicht der Hackschnitzel bei 170°C für 1 h behandelt. Der Weißgrad nahm durch diese Behandlung von 35% auf 45% zu. Der aufgeschlossene Stoff wurde - ohne ausgewaschen zu werden - bei atmosphärischem Druck in einem Refiner zerfasert und anschließend in die Blasleitung (Blow-line) einer MDF-Anlage befördert. Dort wurde der Stoff mit einem Harnstoff-Formaldehydharz in Mengen von 10% (bezogen auf atro Holzstoff) beleimt und anschließend zu Matten gestreut und zu mitteldichten Faserplatten gepreßt. Die so hergestellten Faserplatten hatten einen hellen Farbton, hohe mechanisch-technologische Eigenschaften und eine niedrige Dickenquellung. Die Eigenschaften der Platten sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:

Tabelle 1

Eigenschaften von mitteldichten Faserplatten, hergestellt aus Altfaserplatten (Gebraucht- Faserplatten) nach Behandlung mit Natriumsulfit

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von hellen mitteldichten Faserplatten aus alten Faserplatten auf Lignocellulosebasis, dadurch gekennzeichnet, dass die alten mit Aminoplastharzen gebundenen Faserplatten bzw. deren Zerkleinerungsprodukte mit Natriumsulfit behandelt, zerfasert und - ohne ausgewaschen zu werden - in die Blasleitung einer MDF-Anlage befördert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Behandlung ein Gemisch aus Natriumsulfit und Natriumcarbonat verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung bei Temperaturen zwischen 100°C und 250°C erfolgt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerfaserung des Stoffes nach der Behandlung durch Druckverminderung erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Behandlung der erhaltene Stoff in einem Refiner drucklos zerfasert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, dadurch gekennzeichnet, dass der behandelte Stoff in einem Refiner unter Druck zerfasert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Stoff unter Verwendung von Harnstoff-Formaldehydharz als Bindemittel mitteldichte Faserplatten hergestellt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Stoff unter Verwendung von Tanninformaldehydharzen mitteldichte Faserplatten hergestellt werden.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Stoff hochverdichtete Formteile hergestellt werden.

10. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Stoff ohne Zugabe von Bindemitteln Faserplatten hergestellt werden.