DE2832509B1

DE2832509B1 - Verfahren zur Herstellung von Spanplatten

Info

Publication number: DE2832509B1
Application number: DE2832509A
Authority: DE
Inventors: Kurt Ing Ernst; Hans Dipl-Ing Lobenhoffer
Original assignee: Novopan GmbH
Current assignee: Glunz AG
Priority date: 1978-07-25
Filing date: 1978-07-25
Publication date: 1980-01-03
Also published as: FR2431915B3; DK311779A; SE7906051L; CH641405A5; FR2431915A1; DE2832509C2; BE877888A; ATA467179A; SE433470B; AT367080B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Spanplatten mit verminderter Formaldehydabspaltung durch Heißverpressen von mit Harnstoff-Formaldehydharz als Bindemittel versehenen Holzspänen, wobei als formaldehydbindendes Mittel Harnstoff zugesetzt und mitverpreßt wird.

Es ist bekannt, daß als Bindemittel für die preisgünstige Herstellung von Holzspanplatten in großem Umfange Harnstoff-Formaldehydharze eingesetzt werden. Dieses Bindemittel spaltet während der Verarbeitung und auch später Formaldehyd ab, so daß die zulässige maximale Konzentration an Formaldehyd in mit derartigen Platten ausgerüsteten Räumen od. dgl. überschritten werden kann.

Bei dem Verfahren der oben genannten Art (vgl. DE-OS 1653 167) werden Leime auf der Grundlage von Harnstoff-Formaldehydkondensaten verwendet, die relativ geringe Mengen Formaldehyd, bezogen auf Harnstoff, einkondensiert enthalten. Dabei werden Molverhältnisse von 1:1,5 bis 1:1,8 angesprochen. Weiterhin wurde in dieser Druckschrift vorgeschlagen, Formaldehyd durch solche Stoffe zu binden, die hierfür geeignet sind, wie z. B. Harnstoff. Die Mengen dieser Zusatzstoffe sind aber beschränkt, weil durch die Zugabe zu dem Leim dessen Abbindegeschwindigkeit verringert und die Festigkeitseigenschaften der daraus hergestellten Spanplatten verschlechtert werden.

Aus der DE-OS 2553459 ist ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung von Spanplatten mit verminderter Formaldehydabspaltung bekannt. Dort wird festgestellt, daß der Einsatz von formaldehydarmen Harzen,

ίο deren Molverhältnis Harnstoff/Formaldehyd bei etwa 1:1,4 liegt, nicht zum Ziel führt, obwohl er eine Verbesserung bringt. Es wird auch auf die Verschlechterung der Klebeeigenschaften der formaldehydarmen Harze hingewiesen sowie auf die Unmöglichkeit, Harze mit brauchbaren Klebeeigenschaften unter dem genannten Molverhältnis herzustellen. In der herangezogenen Druckschrift wird weiter festgestellt, daß alle formaldehydbindenden Zusätze zu den Leimflotten und/oder den Spänen unerwünschte Nebenwir-.

kungen haben, insbesondere eine verminderte Aushärtegeschwindigkeit und schlechtere Festigkeitseigenschaften. Weiterhin ist die Querzugsfestigkeit beeinträchtigt und die Quellung und auch die Wasseraufnahme erhöht, so daß sich derartige Verfahren, auf die Späne oder einen Teil davon z. B. Harnstoff aufzubringen, in der Praxis nicht durchsetzen konnten. Deshalb wird in der DE-OS 2553459 als Trägerstoff Zellulosefaser vorgeschlagen, auf die das formaldehydbindende Mittel, beispielsweise Harnstoff, aufge-

jo bracht und aufgetrocknet werden soll, bevor der Zusatz zu den mit Harnstoff-Formaldehydharz als Bindemittel versehenen Holzspänen erfolgt. Auch hierbei wird für diese Sonderbehandlung vor dem eigentlichen Heißverpressen Harnstoff als geeignetes

3j Mittel empfohlen. Es versteht sich, daß durch diese gesonderte Behandlung der Aufwand zur Herstellung von Spanplatten wesentlich vergrößert wird. Gleichzeitig ist aber in nachteiliger Weise ein Festigkeitsabfall zu beobachten, wenngleich dieser auch nicht so groß ist, wie bei direkter Zugabe des Harnstoffes innerhalb einer Bindemittelkombination aus Formaldehydharz und Harnstoff.

Aus der DE-OS 2444002 ist ein Verfahren zur Herstellung von Spanplatten bekannt, bei dem als Bindemittel Isocyanat eingesetzt wird. Zusätzlich werden die Späne vor, während oder nach dem Auftrag des Bindemittels mit einem Säureamid behandelt. Als ein geeignetes Säureamid wird Harnstoff empfohlen. Durch diese Behandlung soll die Koch- bzw. Naßfestigkeit verbessert sein. Dabei wird die mehrfache Menge Isocyanat verglichen mit Harnstoff eingesetzt. Der Harnstoff kann aber hier nicht die Wirkung haben, Formaldehyd zu binden, da Isocyanat kein Formaldehyd abgibt.

Aus der Veröffentlichung von Stegmann, G., P. Schorning und W. Kratz »Untersuchungen über die Herstellbarkeit und Eigenschaften hochkunstharzhaltiger Holzspanwerkstoffe« Forschungsbericht des Landes Nordrhein-Westfalen, Nr. 1875, Köln und

bo Opladen 1967, Seite 28, ist es bekanntgeworden, daß durch erhöhten Bindemittelgehalt von Spanplatten die Festigkeit derselben gesteigert werden kann. Damit wird angeregt, den Festigkeitsverlust von Spanplatten dann, wenn dieser festgestellt wird, durch Erhöhung des Bindemittelgehaltes zu begegnen, wobei der erhöhte Bindemittelgehalt gleichmäßig auf die gesamte Platte verteilt wird. Andererseits ist es aus der Zeitschrift »Holz als Roh- und Werkstoff« 29 (1971),

ORDINAL INSPECT«)

2,45 bis 50, bekannt, Harnstoff-Formaldehydharz mit Isocyanat zusammen als Bindemittel zu verwenden, um die Festigkeit von nur mit Harnstoff-Formaldehydharz verleimten Platten zu steigern. Es liegt deshalb nahe, in der gesamten Platte, dann, wenn durch die Zugabe von Harnstoff als formaldehydbindendes Mittel die Spanplattenfestigkeit bei einer Beleimung der Späne mit Harnstoff-Formaldehydharz leidet, diesen Festigkeitsverlust durch die Zugabe von Isocyanat auszugleichen. Durch den Einsatz des relativ teuren Isocyanates in der Gesamtplatte verschlechtert sich jedoch die Wirtschaftlichkeit eines solchen Vorschlages zur Herstellung von Spanplatten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs beschriebenen Art so weiterzuentwickeln, daß sich bei Beibehaltung der Zugabe von Harnstoff zu dem Harnstoff-Formaldehydharz formaldehydarme (praktisch formaldehydfreie) Spanplatten mit guter Wirtschaftlichkeit herstellen lassen und dabei eine Verringerung der Aushärtegeschwindigkeit und eine Verschlechterung der Festigkeitseigenschaften der damit hergestellten Spanplatten vermeiden läßt. Auch die Quellung und Wasseraufnahme soll nicht verschlechtert werden.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß sowohl in der Mittelschicht als auch in der Deckschicht Harnstoff-Formaldehydharz und Harnstoff ohne Trägerstoff eingesetzt werden und daß in der Mittelschicht bei mäßigen Bindemittelanteilen zusätzlich Isocyanat Verwendung findet und in der Deckschicht ein hoher Bindemittelanteil von Harnstoff-Formaldehydharz und Harnstoff allein Anwendung findet. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, in der Mittelschicht den schädlichen Auswirkungen des Harnstoffzusatzes durch die Verwendung von Isocyanat zu begegnen. Das wirkt sich in zweifacher Hinsicht vorteilhaft aus. Einmal wird der durch den Harnstoffzusatz bedingte Abfall der Klebekraft beseitigt, weil das Isocyanat auch in sich abgeschlossene Gruppen von Harnstoffharz und Harnstoff wieder vernetzend zusammenfügt. Andererseits wird dabei kein zusätzliches Wasser eingetragen, also der Wasseranteil innen fertigungsgerecht kleingehalten. Weiterhin nutzt die Erfindung in geschickter Weise die Erkenntnis, in der Deckschicht höhere Bindemittelanteile und auch höhere Wasseranteile verkraften zu können, weil hier höhere Temperaturen einwirken und der Wasserdampf bei kurzer Preßzeit abgeführt bzw. als Wärmeträger genutzt werden kann. Außerdem kommt das der fertigungsbedingten Notwendigkeit entgegen, die in der Deckschicht zwecks höherer Verdichtung beim Pressen notwendige höhere Feuchtigkeit zur Verfügung zu stellen.

In der Mittelschicht findet vorzugsweise 2 bis 7% Harnstoff-Formaldehydharz und 1 bis 3 % Harnstoff und 3 bis 1 % Isocyanat Verwendung, während in der Deckschicht 10 bis 15% Harnstoff-Formaldehydharz zusammen mit 1 bis 3 % Harnstoff eingesetzt werden. Die angegebenen Stoffe können einzeln oder in einer Leimflotte gemischt Anwendung finden. Für besonders niedrige Formaldehydabspaltung werden in der Mittelschicht etwa 2% Harnstoff-Formaldehydharz, 2% Isocyanat und 1% Harnstoff eingesetzt. Zur Verbesserung des Quellverhaltens kann in die Mittelschicht etwa 5% Harnstoff-Formaldehydharz mit 1% Isocyanat und 1% Harnstoff eingebracht werden.

In der Mittelschicht und/oder in der Deckschicht können Harnstoff und Formaldehyd im Molverhältnis zwischen 1:1,4 und 1:1,0 eingesetzt werden. Überraschenderweise lassen sich damit doch Platten mit den gewünschten Eigenschaften herstellen. Setzt man solche Harze nur in den äußeren Schichten, also in den

ίο Deckschichten ein, dann nutzt man die dort einwirkende höhere Temperatur über eine relativ längere Zeit, als dies vergleichsweise in der Mittelschicht der Fall ist. Daher kommt es in den äußeren Schichten auch bei diesen formaldehydarmen Harztypen noch zu einer zufriedenstellenden Verklebung. Setzt man die formaldehydarmen Harztypen in der Mittelschicht ein, so wird ein Ausgleich durch die Anwesenheit des Isocyanats geschaffen, d. h. dem Abfall der mechanischen und hygroskopischen Eigenschaften wird durch den Zusatz von Isocyanat entgegengewirkt. Darüber hinaus bindet das Isocyanat auch den als Formaldehydfänger eingesetzten Harnstoff.

In der Zeichnung ist eine dreischichtige Spanplatte dargestellt, bestehend aus der Mittelschicht 1 und den beiden Deckschichten 2. Die Deckschichten 2 weisen eine höhere Verdichtung auf, weil sie mit höheren Feuchtigkeitsgehalten eingesetzt werden und im übrigen auch eine andere größenordnungsmäßige Zusammensetzung der Holzspäne besitzen. Die Bindemittel-

jo anteile sind so verteilt, wie dies schon beschrieben wurde.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dienen die folgenden Ausführungsbeispiele:

1. 8,40 kg Mittelschichtspäne mit einer Feuchte J3 von 5% werden in einem Mischer mit 0,96 kg einer wäßrigen Lösung besprüht, die 0,32 kg Harnstoff-Formaldehydharz mit einem Molverhältnis von 1:1,3 und 0,16 kg Harnstoff enthält. Danach werden 0,16 kg Diphenylmethandiisocyanat auf die Späne gesprüht.

4,32 kg Deckschichtspäne mit einer Feuchte von 8% werden mit 1,12 kg einer wäßrigen Lösung besprüht, die 0,48 kg Harnstoff-Formaldehydharz mit einem Molverhältnis von 1:1,2 und 0,08 kg Harnstoff enthält.

Mittel- und Deckschichtspäne werden zu einem dreischichtigen Formling aufgeschüttet und in einer beheizten Presse bei einer Temperatur von 170° C und einer Preßzeit von 5 Minuten zu einer 20 mm dicken Platte im Format 1 X 1 m² verpreßt.

2. Es wird verfahren wie im Beispiel 1, nur daß die Mittelschichtspäne mit 0,48 kg einer wäßrigen Lösung besprüht werden, die 0,32 kg Harnstoff-Formaldehydharz mit einem Molverhältnis von 1:1,4 und 0,16 kg Harnstoff enthält. Anschließend erfolgt eine Besprühung mit 0,08 kg Diphenylmethandiisocyanat.

3. Es wird verfahren wie unter Anspruch 1, nur daß bo die Mittelschichtspäne mit 1,12 kg einer wäßrigen Lösung besprüht werden, die 0,40 kg Harnstoff-Formaldehydharz mit einem Molverhältnis 1:1, 0,08 kg Harnstoff und 0,08 kg Diphenylmethandiisocyanat enthält.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Spanplatten mit verminderter Formaldehydabspaltung durch Heißverpressen von mit Harnstoff-Formaldehydharz als Bindemittel versehenen Holzspänen, wobei als formaldehydbindendes Mittel Harnstoff zugesetzt und mitverpreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl in der Mittelschicht als auch in der Deckschicht Harnstoff-Formaldehydharz und Harnstoff ohne Trägerstoff eingesetzt werden, und daß in der Mittelschicht bei mäßigen Bindemittelanteilen zusätzlich Isocyanat Verwendung findet und in der Deckschicht ein hoher Bindemittelanteil von Harnstoff-Formaldehydharz und Harnstoff allein Verwendung findet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mittelschicht 2 bis 7% Harnstoff-Formaldehydharz und 1 bis 3 % Harnstoff und 3 bis 1 % Isocyanat Verwendung finden, und daß in der Deckschicht 10 bis 5% Harnstoff-Formaldehydharz zusammen mit 1 bis 3 % Harnstoff eingesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Stoffe in einer Leimflotte gemischt angewandt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mittelschicht etwa 2% Harnstoff-Formaldehydharz, 2% Isocyanat und 1% Harnstoff eingesetzt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mittelschicht etwa 5% Harnstoff-Formaldehydharz, 1% Isocyanat und 1% Harnstoff Verwendung finden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mittelschicht und/oder in der Deckschicht Harnstoff und Formaldehyd im Molverhältnis zwischen 1:1,4 und 1:1,0 eingesetzt wird.