DE69305165T2

DE69305165T2 - Herstellung von faserplatten

Info

Publication number: DE69305165T2
Application number: DE69305165T
Authority: DE
Inventors: Lars-Ake Lindstroem; Aron Mikaelsson; Thomas Olofsson; Christer Saefstroem
Original assignee: Sunds Defibrator Industries AB
Current assignee: Valmet AB
Priority date: 1992-06-11
Filing date: 1993-05-04
Publication date: 1997-03-06
Anticipated expiration: 2013-05-05
Also published as: HU9403101D0; IL105811A; FI97032B; EP0647174A1; JPH07507735A; NO944779L; EP0647174B1; ATE143625T1; IL105811A0; WO1993025358A1; ID841B; KR950701267A; ZA934108B; NZ253367A; FI97032C; FI945790A; PL170405B1; HUT69072A; CN1029461C; AU4363393A

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Platten aus Lignozellulose enthaltendem Material, wie Faserplatten.
Platten dieser Art werden durch Zerkleinern von Faserbündel und Fasern enthaltendem Material hergestellt. Leim wird zu dem zerkleinerten Material gegeben und das Material wird getrocknet und zu einem Flächengebilde geformt, das schließlich bei erhöhter Temperatur zur Härtung des Leims verpreßt wird, so daß eine Platte entsteht. Faserplatten werden aus Material hergestellt, das durch Zerfasern zerkleinert wird, d.h. aus mehr oder weniger freien Fasern.
Das normalerweise verwendete Bindemittel ist Harnstoff-Formaldehyd-Leim, der mit dem zerkleinerten Material angemischt wird. Die Leimmenge kann 6% oder mehr betragen. Der Leim ist relativ teuer und es ist daher erwünscht, die Zugabe von Leim klein zu halten. Eine geringere Menge an Leim verschlechtert jedoch die Festigkeit der fertigen Platte. Im Hinblick darauf muß die Leimzugabe optimiert werden.
Beim Trocknen des geleimten Materials wird eine große oder kleinere Menge an wasserlöslichem Formaldehyd aus dem Leim abgesondert. Nach Abtrennung des Trockengases aus dem Fasermaterial, beispielsweise in einem Zyklon, wird der flüssige Anteil aus dem Gas auskondensiert. Bei üblichen Reinigungsverfahren ruft der in Wasser lösliche Formaldehyd dann Probleme hervor. Der Formaldehyd kann im weiteren Verlauf, gemeinsam mit dem Material beim letztlichen Verpressen auch Probleme hervorrufen, wenn er aus der fertigen Platte übermäßig abgesondert wird. Wenn Leim zu dem Material nach seinem Trocknen gegeben wird, wächst das Problem der Formaldehydabsonderung beim Verpressen sowie aus der fertigen Platte.
Eine gemäß dem Trockenverfahren hergestellte Faserplatte wird MDF genannt (mitteldichte Faserplatte) und ist ein aus Holzstoff hergestelltes Plattenprodukt. Die Ausbeute übersteigt 95%. Das Ausgangsmaterial besteht vorzugsweise aus Holzschnitzeln, die mit relativ geringer Energiezufuhr zerfasert werden, 100-500 kWh/Tonne Faser, um die Fasern freizusetzen. Das zerfaserte Fasermaterial wird geleimt, getrocknet, zu einem Flächengebilde geformt und in einer Heißpresse verpreßt. Alternativ kann das Material vor dem Verleimen getrocknet werden. Das Material wird normalerweise vor dem Zerfasern oberhalb 150ºC vorerhitzt, wonach das Zerfasern unter Druck bei dieser hohen Temperatur ausgeführt wird, um die Freisetzung der Fasern zu erleichtern. Bei einer derartig hohen Temperatur kann das Material jedoch abgebaut werden und aufgrund von stattfindender Hydrolyse verfärbt werden. Eine kurze Heizzeit vermindert diesen Nachteil, jedoch kann Verfärben noch nicht vermieden werden und gleichzeitig steigt der Energieverbrauch.
Der normalerweise verwendete Harnstoff-Formaldehyd- Leim kann mit dem Fasermaterial auf der Transportstraße (Blow-line) aus der Zerfaserungs-Vorrichtung oder in einer getrennten Mischvorrichtung vermischt werden. Die Menge an eingemischtem Leim kann 6% oder mehr betragen.
Wenn das Fasermaterial anschließend in einem Rohrtrockner mit Gas bei hoher Temperatur getrocknet wird, wird eine größere oder kleinere Menge an wasserlöslichem Formaldehyd aus dem Leim abgesondert. Wie vorstehend angeführt, wird der Formaldehyd zusammen mit dem Fasermaterial zu dem letztlichen Verpressen geführt und kann dabei Probleme hervorrufen, wenn er anschließend aus der fertigen Platte abgesondert wird. Dies gilt insbesondere für das Verleimen nach dem Trocknen des Materials, das bei der Herstellung von Faserplatten ausgeführt werden kann.
Die vorstehend genannten Probleme können durch die vorliegende Erfindung, die auch gleichzeitig weitere Vorteile bietet, vermindert werden. Gemäß der Erfindung wird Fasermaterial mit einer eine die Faseroberfläche aktivierenden Chemikalie enthaltenden Imprägnierflüssigkeit behandelt und vorerhitzt, bevor es schließlich zerkleinert wird.
Beispiele derartiger Chemikalien sind solche, die Lignin beeinflussen, wie Na&sub2;SO&sub3; und NaHSO&sub3;. Diese Chemikalien können in einer Menge von 1-30 kg/Tonne, ausgedrückt als Na&sub2;SO&sub3;, zugegeben werden. Gemäß der Erfindung ist es möglich, die ISO-Helligkeit des fertigen Produkts zu erhöhen, um den Energieverbrauch beim Zerfasern zu vermindern, die Leimmenge bei aufrechterhaltener Festigkeit zu vermindern oder die Festigkeit bei bleibender Leimmenge zu erhöhen. Außerdem kann auch die Formaldehydabsonderung wesentlich vermindert werden.
Die Erfindung wird nachstehend mit Hinweis auf einige Ausführungsformen genauer beschrieben.
Die Faserplatte wird durch Imprägnieren des Rohmaterials in Form von Schnitzeln, beispielsweise Weichholz mit Lignin beeinflussenden Chemikalien, wie Na&sub2;SO&sub3; und NaHSO&sub3;, in einer Menge von 1-30, vorzugsweise 10-20 kg/Tonne Fasermaterial, ausgedrückt als Na&sub2;SO&sub3;, hergestellt.
Die Imprägnierung, die rasch auszuführen ist, kann einige Minuten dauern. Anschließend wird die Temperatur auf 150-200ºC, vorzugsweise 160-180ºC für 2-3 Minuten erhöht. Das Vorerhitzen kann jedoch vor oder gleichzeitig mit dem Imprägnieren ausgeführt werden. Der pH-Wert wird innerhalb 2-12 gehalten. Dies impliziert, daß eine Imprägnierlösung mit Na&sub2;SO&sub3; und NaHSO&sub3; Sulfit in Form von HSO&sub3;&supmin; und/oder SO&sub3;²&supmin; enthält. Der pH-Wert wird geeigneterweise durch NaOH geregelt. Aufgrund dieser Chemikalienbehandlung (Sulfonierung) kann anschließend Zerfasern zu dem gewünschten Zerfaserungsgrad mit einer Energiezufuhr, die geringer als eine normale ist, ausgeführt werden. Der Energieverbrauch liegt im Bereich von 50-400 kWh/Tonne Fasermaterial. Die Energieeinsparung kann bis etwa 10%, verglichen mit üblicher Zerfaserung, betragen.
Aufgrund der Imprägnierung wird auch die Helligkeit der fertigen Faserpiatte verbessert.
Hinsichtlich der Faserzerkleinerung in dem zerfaseren Material erwies es sich, daß sowohl der Feinstoffanteil als auch der Anteil an Schäbe vermindert wurden, d.h. der Anteil an Primärfaser wurde erhöht.
Es wurde auch gefunden, daß die erfindungsgemäße Imprägnierung die Festigkeitseigenschaften der fertigen Platte wesentlich verbessert hat. Die Zugfestigkeit als auch die Elastizitätsmodule und die Faserbindung wurden um mindestens 10% erhöht. Alternativ kann diese Wirkung zur Verminderung der Menge an Leimzugabe bei Beibehalten der Festigkeitseigenschaften genutzt werden. Eine 10%ige Erhöhung der Faserbindung entspricht einer 1%igen Senkung an Leimzugabe. Die erfindungsgemäße Sulfonierung impliziert auch, daß die Absonderung von Formaldehyd aufgrund der Reaktion von Sulfitionen in der Imprägnierlösung mit Formaldehyd durch Bindung an das Fasermaterial vermindert werden kann, anstatt daß er vollständig von der Faserplatte abgesondert wird.

BEISPIEL

Rohmaterial in Form von Schnitzeln wurde unterschiedlicher Imprägnierungsbehandlung unterzogen. Eine Charge wurde mit 10 kg Na&sub2;SO&sub3; pro Tonne Schnitzel und die andere Charge mit 10 kg NaHSO&sub3; pro Tonne Schnitzel behandelt. Eine Vergleichscharge war nicht imprägniert.
Die unterschiedlichen Chargen wurden auf etwa 170ºC vorerhitzt und danach zerfasert. In der Blow-line nach dem Zerfasern wurde Harnstoff-Formaldehyd-Leim vom Typ E2 in einer Menge von 10% Trockenleim, berechnet auf Trockenfaser, zugegeben. Das Material wurde danach zu einem Trockenwasseranteil von etwa 90% getrocknet. Die Fasern wurden zu einer Matte trockenverformt, die mit einem Druck von etwa 1,5 MPa vorgepreßt und 5-6 Minuten bei 170ºC heißverpreßt wurden. Die so hergestellte Platte wurde hinsichtlich Festigkeit, ISO-Helligkeit und Formaldehyd-Anteil (Perforator-Wert) geprüft. Der relative Energieverbrauch für die verschiedenen Chargen wurde ebenfalls gemessen. Die Ergebnisse waren wie nachstehend:
Die Ergebnisse bestätigen die vorstehend genannten technischen Wirkungen.
Die Erfindung ist natürlich nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen eingeschränkt, kann jedoch innerhalb des wie in den angefügten Ansprüchen definierten Schutzumfangs der Erfindungsidee variiert werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Faserplatte nach dem Trockenverfahren, ausgehend von Lignozellulose enthaltendem Material, das zerkleinert, geleimt, getrocknet und zu einem Flächengebilde geformt und verpreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Material, bevor es schließlich zerkleinert wird, mit einer Imprägnierlösung behandelt wird, die die Faseroberfläche aktivierende Chemikalien in einer Menge von 1-30 kg/Tonne Fasermaterial, ausgedrückt als Na&sub2;SO&sub3;, enthält, und auf 150-200ºC vorerhitzt wird, wobei der pH-Wert zwischen 2-12 gehalten wird und daß die Zerkleinerung mit einer Energiezufuhr von 50-400 kWh/Tonne Fasermaterial ausgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Faseroberfläche aktivierenden Chemikalien von einer Art sind, die Lignin beeinflußt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Imprägnierlösung Na&sub2;SO&sub3; und/oder NaHSO&sub3; enthält.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das zerkleinerte Material zuerst geleimt und anschließend getrocknet wird, bevor es zu einem Flächengebilde geformt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das zerkleinerte Material zuerst getrocknet und anschließend geleimt wird, bevor es zu einem Flächengebilde geformt wird.