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EP2027979B1 - Verfahren zur Herstellung von leitfähigen Holzwerkstoffplatten und solche Holzwerkstoffplatten - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von leitfähigen Holzwerkstoffplatten und solche Holzwerkstoffplatten Download PDF

Info

Publication number
EP2027979B1
EP2027979B1 EP08014789A EP08014789A EP2027979B1 EP 2027979 B1 EP2027979 B1 EP 2027979B1 EP 08014789 A EP08014789 A EP 08014789A EP 08014789 A EP08014789 A EP 08014789A EP 2027979 B1 EP2027979 B1 EP 2027979B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
adhesive
wood
use according
based material
protein
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP08014789A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2027979A1 (de
Inventor
Norbert Dr. Kalwa
Dirk Dr. Grunwald
Joachim Prof. Dr. Hasch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kronotec AG
Original Assignee
Kronotec AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kronotec AG filed Critical Kronotec AG
Priority to PL08014789T priority Critical patent/PL2027979T3/pl
Publication of EP2027979A1 publication Critical patent/EP2027979A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2027979B1 publication Critical patent/EP2027979B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/002—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres characterised by the type of binder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N7/00—After-treatment, e.g. reducing swelling or shrinkage, surfacing; Protecting the edges of boards against access of humidity
    • B27N7/005—Coating boards, e.g. with a finishing or decorating layer

Definitions

  • the present invention relates to a process for the production of coated wood-based panels. More particularly, the present invention relates to a process for the preparation of coated wood-based panels made with an adhesive of a phenol-formaldehyde adhesive component and a low molecular weight proteinaceous, preferably natural, component followed by coating these wood-based panels. In a further aspect, the present invention relates to coated wood-based panels which are obtainable by the method according to the invention.
  • the powder coating of wood-based materials is highly topical due to the discussion of solvent emissions in classical painting and their contribution to the greenhouse effect.
  • the powder coating is considered as a welcome alternative to traditional painting, this is first an electrostatically charged paint powder as evenly distributed on the surface to be painted using an electric field and then melted on this surface and connected to a homogeneous, firmly adhering to the surface paint layer.
  • wood-based panels such as MDF panels, are not powder-coatable without appropriate measures in the production of these panels, since the surface resistance of the panels is up to about 10 13-14 ohms.
  • the process of powder coating requires surface resistances of the carrier plates, such as the wood-based panels, of preferably about 10 9-10 ohms. This surface resistance is necessary to achieve a homogeneous powder coating ensure, as well as a sufficient thermal stability of the wood-based panels, to allow the subsequent heating to melt the powder coating.
  • the plate is added to an alkali and / or alkaline earth metal salt for improving the electrical conductivity, for. B. in the form of a saline solution.
  • phenolic adhesive as an adhesive, it already contains, as a condensation aid, larger amounts of alkali salts (up to 20%) which, when used, lead to a sheet having a surface resistance in a desired range.
  • alkali metal salts or ammonium salts are disadvantage with the use of larger amounts of alkali metal salts or ammonium salts.
  • ammonium salts are not thermally stable, so that they are partially destroyed in the hot pressing to the wood-based panel be so that the higher the amount of salt must be added to the plates.
  • alternative salts which are not hygroscopic themselves, but still achieve a reduction in the surface resistance.
  • alkali and / or alkaline earth salts having a neutral pH are used, such as lithium nitrate and sodium nitrate. This process described herein has the disadvantage that the salt in the required amount leads to a significant increase in the cost of the product.
  • the adhesives themselves must be sufficiently thermally stable for a powder coating, otherwise cracks may occur, as with pure UF glue.
  • the invention has for its object under the use of a suitable adhesive coated wood-based panels, such as MDF panels provide that overcome the above-mentioned disadvantages.
  • a suitable adhesive coated wood-based panels such as MDF panels provide that overcome the above-mentioned disadvantages.
  • Important here is that both the economic aspects and the ecological aspects are taken into account, ie that the procedures do not lead to a significant increase in the price of the product, but also do not cause undue stress on the environment and do not seriously alter the previous process control for the production of the wood-based panels.
  • the object of the invention is achieved by a method according to claim 1. Preferred embodiments of this method are described in the subclaims 2 to 9. Furthermore, the invention provides coated wood-based panels preparable according to the inventive method. Preferred embodiments of these coated wood-based panels are set forth in the subclaims 10 to 14.
  • a preform having a major portion of lignocellulosic fibers, shavings or strands is hot-pressed with an adhesive which contributes to increasing the conductivity of the wood-based panel to the wood-based panel and then coated with this panel, using as adhesive a glue is used, which consists of a phenol-formaldehyde adhesive component and a low molecular weight protein-containing, preferably natural component. From these two components, a copolymer is first prepared, which is then used as an adhesive.
  • the adhesive is phenol-formaldehyde adhesive components in which a corresponding low molecular weight, preferably natural, proteinaceous component is added or condensed during adhesive preparation.
  • the amount of proteinaceous components added is in the range of 1 to 40% by mass, based on the phenol-formaldehyde component, such as 4 to 33% by mass, e.g. 10 to 20% by mass.
  • Suitable adhesives are e.g. the additives EXP109 or EXP110 from Dynea Erkner GmbH, Erkner, Germany.
  • the modified adhesive the adhesive of a phenol-formaldehyde adhesive component and a low molecular weight protein-containing natural component (hereinafter referred to as pPF adhesive) alone or in combination with known adhesives used for the production of wood materials
  • pPF adhesive a low molecular weight protein-containing natural component
  • combinations of the pPF adhesive with another adhesive selected from the group consisting of urea-formaldehyde (UF) adhesive, melamine-urea-formaldehyde (MUF) adhesive, a melamine-urea-phenol-formaldehyde Adhesive (MUPF adhesive), a tannin-formaldehyde adhesive, a phenol-formaldehyde adhesive, an isocyanate-based adhesive or a mixture thereof.
  • the adhesive must have a PF adhesive component since the other adhesives alone can not be modified with the proteinaceous component.
  • the pPF adhesive is admixed as a copolymer to the further adhesive and then applied to the fibers, chips or strands.
  • the individual adhesives can also be applied separately. It is also possible that the individual components of the pPF adhesive are added separately to the other adhesive
  • the total amount of adhesive is in the range, as is commonly used in wood materials, for example, the adhesive is present in a proportion of 5 wt .-% to 20 wt .-% of atro fibers, chips or strands.
  • the wood-based materials further contain small amounts of alkali metal, alkaline earth metal or ammonium salts in order to increase the conductivity of the wood-based panel, so that, if required, a surface resistance tailored to the process can be set.
  • the amount of added salt is in a range of 0.1 to 1 wt .-% atro fibers, chips or strands, preferably 0.2 to 0.5 wt .-% atro fibers, chips or strands.
  • Such small amounts lead neither to the dimensional changes described above nor to a significant change in the process control. That the method according to the invention can be designed in accordance with customary process sequences for the production of wood-based panels.
  • the method comprises spraying the fibers, chips or strands with the adhesive and optionally with a solution of the alkali, alkaline earth or ammonium salts and then drying and then heating and compacting the mass to cure the plate ,
  • the coating of the wood-based panel is in one embodiment to a painting of the wood-based panel, in particular, it is according to the invention is a powder coating.
  • This powder coating is carried out according to known methods by electrostatic application.
  • the adhesive and, if necessary, the saline solution can be added as usual via the blowline to the fibers. After scattering of the fibers on the forming belt and precompression, the compression takes place e.g. in a Contipresse.
  • the coated wood-based panels are fiberboards, in particular fiberboards of average density of 750 to 850 kg / m 3 (MDF boards).
  • the wood-based panels are chipboard.
  • Another embodiment relates to wood-based panels which are OSB panels.
  • the coating of the wood-based panels is at least in the range of one of the edges of the wood-based panels. This allows e.g. To obtain a necessary deep-fringe quality for MDF boards.
  • the present invention relates to the obtainable by the process according to the invention coated wood-based panels, which are characterized by a reduced surface resistance and thereby make it possible to paint these wood-based panels using the powder coating to obtain corresponding coated wood-based panels.
  • the invention is powder-coated MDF boards, which are often used in painted form in wet areas or kitchens.
  • the wood-based panel coated according to the invention may also be a fiberboard of a different density, an OSB panel or a chipboard.
  • the coated wood-base panel prior to coating, has a surface resistance in a range of 10 8 to 11 ohms, preferably 10 8 to 10, such as 10 9 to 10 ohms. Due to the small proportion of alkali, alkaline earth or ammonium salts find no significantly larger dimensional changes in the use of plates in the area with increased humidity, eg as a front in the kitchen, or the occurrence of cracks in the coatings instead.
  • a wood-based panel is made as in Example 1, except that the portion of pPF adhesive has been replaced by the urea-formaldehyde adhesive.
  • Table 1 shows the surface resistances of the wood-based panels obtained in Examples 1 to 3.
  • Table 1 Plattenttyp Surface Resistance * Unmated in Mega Ohms Surface resistance * Air-conditioned (20 ° C, 50% relative humidity) in mega ohms Comparative Example 1 87,000 35,000 Plate Example 1 3300 1000 Plate example 2 173 95 Plate Example 3 130 75 *: Measurement according to DIN EN 61340-4-1
  • the surface resistances were determined in unclimatised and conditioned condition (50% relative humidity, 20 ° C).
  • the usual technological values, such as transverse tensile strength, covering layer strength and swelling, are in the upper range of the standard applicable to MDF for furniture application (DIN EN 622 TI.3).
  • Example 2 the obtained MDF boards, see Table 1 above, which were prepared alone with a pPF adhesive (Example 2) or in combination with other adhesives (Example 1), exhibited sufficient conductivity so that powder coating could be carried out without problems , In the subsequent powder coating according to known methods of the wood materials produced in Example 1 to 3 showed homogeneous coating properties without blistering or excessive dimensional change of the wood materials.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von beschichteten Holzwerkstoffplatten. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von beschichteten Holzwerkstoffplatten, die mit einem Klebstoff aus einer Phenolformaldehyd-Klebstoff-Komponente und einer niedermolekularen proteinhaltigen, bevorzugt natürlichen Komponente hergestellt sind und anschließendem Beschichten dieser Holzwerkstoffplatten. In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung beschichtete Holzwerkstoffplatten, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlich sind.
    • Stand der Technik
  • Die Pulverbeschichtung von Holzwerkstoffen, insbesondere von mitteldichten Faserplatten (MDF-Platten) ist wegen der Diskussion über Lösungsmittelemissionen beim klassischen Lackieren und deren Beitrag zum Treibhauseffekt hoch aktuell. Die Pulverbeschichtung wird als willkommene Alternative zum klassischen Lackieren angesehen, hierbei wird zunächst ein elektrostatisch aufgeladenes Lackpulver unter Anwendung eines elektrischen Feldes möglichst gleichmäßig auf der zu lackierenden Oberfläche verteilt und anschließend auf dieser Oberfläche aufgeschmolzen und zu einer homogen, fest an der Oberfläche anhaftenden Lackschicht verbunden. Allerdings sind Holzwerkstoffplatten, wie MDF-Platten, ohne entsprechende Maßnahmen bei der Herstellung dieser Platten nicht pulverlackierbar, da der Oberflächenwiderstand der Platten bei bis zu ca. 1013-14 Ohm liegt. Um die Holzwerkstoffplatten elektrostatisch lackierbar zu machen, muss daher entweder durch entsprechende Präparation der Teile vor der Beschichtung eine ausreichende Oberflächenleitfähigkeit hergestellt werden oder durch andere Maßnahmen erreicht werden, dass zumindest während der Beschichtung im elektrischen Feld und die Coulombkräfte wirken, sowie die Ladungen abgeleitet werden können.
  • Der Prozess der Pulverlackierung benötigt Oberflächenwiderstände der Trägerplatten, wie den Holzwerkstoffplatten, von bevorzugt ca. 109-10 Ohm. Dieser Oberflächenwiderstand ist notwendig, um eine homogene Pulverlackierung zu gewährleisten, genauso wie eine ausreichend thermische Stabilität der Holzwerkstoffplatten, um die anschließende Erwärmung zum Aufschmelzen der Pulverlackierung zu ermöglichen.
  • Um die notwendige Oberflächenleitfähigkeit zu erreichen, d.h. den Oberflächenwiderstand der Holzwerkstoffplatte zu erniedrigen, stehen im Stand der Technik verschiedene Methoden zur Verfügung. Dabei ist zu berücksichtigen, dass diese Maßnahmen generell zusätzlich und kostenintensive Arbeitsschritte darstellen, die zusätzlich einen negativen Einfluss auf die Bauteilqualität haben können, wie bei der Vorstellung der einzelnen Verfahren erläutert wird.
    • 1. Aufbringen eines leitfähigen Primers
  • Das Aufbringen eines leitfähigen Primers, der üblicherweise auf Wasserbasis beruht, führt zwar zur Erhöhung der Leitfähigkeit der Holzwerkstoffplatte, allerdings treten hierdurch neue Probleme auf. Einerseits muss das durch Verwendung als Lösungsmittel eingebrachte Wasser wieder von der Platte verdunsten, da dieses sonst die Weiterverarbeitung stört. Zum anderen richten sich während des Behandelns der Platte mit dem Primer z.B. Holzfasern auf, die in einem weiteren Arbeitsschritt abgeschliffen werden müssen. Dies führt zu einer Verteuerung und Verkomplizierung der Fertigung.
    • 2. Erhöhung der Feuchte der Holzwerkstoffplatten
  • Mit Erhöhung der Plattenfeuchte durch Erhöhung der Feuchte des Werkstoffes wird im Allgemeinen die Leitfähigkeit verbessert. Eine Erhöhung der Feuchtigkeit der Platten wäre daher vorstellbar, um die notwendige elektrische Leitfähigkeit zu erreichen. Eine solche Erhöhung der Plattenfeuchte ist zwar möglich, bedarf aber längerer Klimatisierungszeiträume, zudem ist eine erhöhte Restfeuchtigkeit einer Faserplatte nicht stabil und kann nur in aufwendigen Verfahren konstant gehalten werden. Eine verbleibende erhöhte Restfeuchtigkeit ist des Weiteren bei den sich anschließenden Schritte der Pulverbeschichtung, z.B. Erhitzen der Faserplatte zum Aufschmelzen des Lackpulvers, problematisch, weil hier eine Ausgasung von Wasserdampf erfolgen kann, die ein schlechtes Lackierergebnis zur Folge hat.
  • Für Phenolharz gebundene Holzwerkstoffplatten ist bekannt, dass aufgrund der Ausgleichsfeuchte, die deutlich über der Standardfeuchte liegt, Probleme bei der Pulverbeschichtung auftreten, wie Bläschenbildung im Lack an den Schmalflächen. Des Weiteren können Verzüge auftreten, die nachteilig bei der weiteren Verarbeitung im Innenausbau oder bei Möbeln sind. Es kann weiterhin ein Reißen der Beschichtung oder der Faserplatte selbst in den Bereichen auftreten, in denen ihrer Oberfläche nicht durch ihre verdichtete Deckschicht ausgebildet wird, also insbesondere in den Bereichen der Kanten oder eingefrästen Profile.
    • 3. Zugabe von leitfähigen Salzen bei der Plattenherstellung
  • Die Zugabe von leitfähigen Salzen wurde in ihrer einfachsten Form bei der Herstellung von Phenol-Klebstoff gebundenen Platten angewendet. Ein Beispiel hierfür ist in der DE 102 32 874 beschrieben. Demnach wird der Platte ein Alkali-und/oder Erdalkalisalz zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit zugefügt, z. B. in Form einer Salzlösung. Allerdings enthält bei Verwendung von Phenol-Klebstoff als Klebstoff dieser bereits als Kondensationshilfsmittel größere Mengen an Alkalisalzen (bis zu 20 %), die bei Verwendung zu einer Platten mit einem Oberflächenwiderstand in einem angestrebten Bereich führt. Der Nachteil bei der Verwendung von größeren Mengen an Alkalisalzen oder Ammoniumsalzen liegt darin, dass die Platte durch die Salze und deren Hygroskopizität sehr stark Feuchtigkeit aufnimmt. Dies führt zu erheblich größeren Dimensionsänderungen als bei Platten mit Klebstoffen auf anderer Basis und diese Dimensionsänderung kann insbesondere beim Einsatz der Platten im Bereich mit hoher Luftfeuchte, wie z. B. als Front in der Küche oder in Feuchträumen, das Auftreten von Rissen in den Lacken hervorrufen. Der Quelldruck der Platte ist in diesem Fall höher als die Reißfestigkeit des Lackes. In den in der Holzwerkstoffindustrie standardmäßig eingesetzten Klebstoffen, wie Harnstoff-Formaldehyd-Klebstoff, ist die hohe Zugabe von Alkali oder Ammoniumsalzen ebenfalls nicht möglich, da diese die Aushärtung des Klebstoffs stören, wie z.B. Vorreaktionen der Salze mit Bestandteilen der nicht ausgehärteten Klebstoffe. Weiterhin sind z.B. Ammoniumsalze thermisch nicht stabil, so dass sie bei dem Heißverpressen zu der Holzwerkstoffplatte teilweise zerstört werden, so dass umso höhere Mengen an Salz den Platten zugegeben werden müssen.
    Um die genannten Nachteile zu vermeiden, wurden in der DE 102 32 874 alternative Salze verwendet, die selbst nicht hygroskopisch sind, aber trotzdem eine Erniedrigung des Oberflächenwiderstandes erreichen. Hier werden z.B. Alkali-und/oder Erdalkalisalze mit einem neutralen pH-Wert verwendet, wie Lithiumnitrat und Natriumnitrat. Dieses hierin beschriebene Verfahren hat den Nachteil, dass das Salz in der benötigten Menge zu einer nicht unerheblichen Verteuerung des Produktes führt. Zusätzlich kann bei der Herstellung der Platte nicht mit einem Standard-Klebstoff (Harnstoff-Formaldehyd-Klebstoff) gearbeitet werden, da dieser nicht die nötige thermische Stabilität besitzt. Es muss ein sogenannter verstärkter Klebstoff (mit Melamin) eingesetzt werden, das ebenfalls zu einer Verteuerung führt.
  • Weiterhin wurde versucht, Alkalisalze unter Verwendung von PMDI-Klebstoff zu verwenden, so beschreibt die EP 1 659 146 die Verwendung von PMDI-Klebstoff in Kombination mit Natrium- und/oder Kaliumhydroxid. Dies führt zu den gewünschten Oberflächenwiderständen, besitzt aber deutliche Kostennachteile und ist von Prozessführung nicht unproblematisch. Das Alkalisalz wirkt auf das PMDI sowohl als Katalysator als auch als Spaltreagenz.
  • Aus der DE 103 44 926 sind Holzwerkstoffkörper bekannt, die als Bindemittel duroplastische Systeme aufweisen, die durch natürliche Klebstoffe modifiziert sind. Eine Beschichtung dieser Platte oder Beschichtungseigenschaften sind nicht beschrieben.
  • Die Klebstoffe selbst müssen für eine Pulverbeschichtung ausreichend thermostabil sein, da ansonsten Risse auftreten können, wie bei reinem UF-Leim.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde unter Nutzung eines geeigneten Klebstoffs beschichtete Holzwerkstoffplatten, wie MDF-Platten bereitzustellen, die die oben genannten Nachteile überwinden. Wichtig hierbei ist, dass sowohl die ökonomischen Aspekte als auch die ökologischen Aspekte berücksichtigt werden, d.h. dass die Verfahren nicht zu einer deutlichen Verteuerung des Produkts führen, aber auch keine übermäßige Belastung der Umwelt hervorrufen, sowie die bisherige Prozessführung zur Herstellung der Holzwerkstoffplatten nicht gravierend verändern.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird mit einem Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen dieses Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 9 beschrieben. Des Weiteren stellt die Erfindung beschichtete Holzwerkstoffplatten herstellbar gemäß den erfindungsgemäßen Verfahren bereit. Bevorzugte Ausführungsformen dieser beschichteten Holzwerkstoffplatten sind in den Unteransprüchen 10 bis 14 dargelegt.
    • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von beschichteten Holzwerkstoffplatten wird eine Vorform mit einem Hauptteil aus Lignocellulose enthaltenden Fasern, Späne oder Strands mit einem Klebstoff, das zur Erhöhung der Leitfähigkeit der Holzwerkstoffplatte beiträgt, zu der Holzwerkstoffplatte heiß verpresst und diese Holzwerkstoffplatte anschließend beschichtet, wobei als Klebstoff ein Leim verwendet wird, das aus einer Phenol-Formaldehyd-Klebstoff-Komponente und einer niedermolekularen proteinhaltigen, bevorzugt natürlichen Komponente besteht. Aus diesen beiden Komponenten wird zunächst ein Copolymerisat hergestellt, das dann als Klebstoff eingesetzt wird.
  • Alternativ ist aber auch ein getrenntes Aufbringen der beiden Komponenten auf die Fasern, Späne oder Strands möglich.
  • Die erfindungsgemäß verwendbaren Klebstoffe sind z.B. in der DE 102 53 455 beschrieben, auf die Bezug genommen wird.
  • Diese Kombination von Phenol-Formalaldehyd-Klebstoff-Komponenten, wie sie im Stand der Technik bekannt sind mit niedermolekularen proteinhaltigen natürlichen Komponenten, insbesondere niedermolekularen Weizen-, Soja- und/oder Maisproteinhaltigen natürlichen Komponenten führen zu hochwertigen Klebstoffen, die eine Herstellung von Holzwerkstoffen, wie Spanplatten, MDF-Platten oder OSB-Platten ermöglichen, einsetzbar in Bereichen hoher Luftfeuchtigkeit, wie Feuchtbereichen, aufgrund ihrer guten Beständigkeit gegenüber hoher Luftfeuchtigkeit. Es wurde hier überraschend festgestellt, dass die Verwendung dieses Klebstoffs auch zu einer Erniedrigung des Oberflächenwiderstandes also zu einer Erhöhung der Oberflächenleitfähigkeit beiträgt.
  • Bei dem Klebstoff handelt es sich um Phenol-Formaldehyd-Klebstoff-Komponenten, bei denen während der Klebstoffherstellung eine entsprechende niedermolekulare proteinhaltige bevorzugt natürliche Komponente zugesetzt oder einkondensiert wird. Die Menge an zugefügten proteinhaltigen Komponenten liegt dabei im Bereich von 1 bis 40 Masse-% bezogen auf die Phenol-Formaldehyd-Komponente, wie 4 bis 33 Masse-%, z.B. 10 bis 20 Masse-%. Geeignete Klebstoffe sind z.B. die Additive EXP109 oder EXP110 der Dynea Erkner GmbH, Erkner, Deutschland.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird der modifizierte Klebstoff, der Klebstoff aus einer Phenol-Formaldehyd-Klebstoff-Komponente und einer niedermolekularen proteinhaltigen natürlichen Komponente (im Folgenden als pPF-Klebstoff bezeichnet) alleine oder in Kombination mit bekannten Klebstoffen, die für die Herstellung von Holzwerkstoffen zum Einsatz kommen, insbesondere UF-Klebstoff und MUF-Klebstoff, verwendet. D.h. als Klebstoff können Kombinationen des pPF-Klebstoffs mit einem weiteren Klebstoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Harnstoff-Formaldehyd-Klebstoff (UF-Klebstoff), Melamin-Harnstoff-Formaldehyd-Klebstoff (MUF-Klebstoff), einem Melamin-Harnstoff-Phenol-Formaldehyd-Klebstoff (MUPF-Klebstoff), einem Tannin-Formaldehyd-Klebstoff, einem Phenol-Formaldehyd-Klebstoff, einem Klebstoff auf Basis von Isocyanaten oder einem Gemisch hiervon, eingesetzt werden. Allerdings muss der Klebstoff eine PF-Klebstoff Komponente aufweisen, da die anderen Klebstoffe alleine sich nicht mit der proteinhaltigen Komponente modifizieren lassen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird der pPF-Klebstoff als Copolymerisat zu dem weiteren Klebstoff zugemischt und dann auf die Fasern, Späne oder Strands aufgebracht. Alternativ können die einzelnen Klebstoffe auch getrennt aufgebracht werden. Möglich ist auch, dass die einzelnen Komponenten des pPF-Klebstoffs dem weiteren Klebstoff getrennt zugefügt werden
  • Die Gesamtmenge an Klebstoff liegt dabei in dem Bereich, wie er üblicherweise bei Holzwerkstoffen verwendet wird, z.B. ist das Klebstoff in einem Anteil von 5 Gew.-% bis 20 Gew.-% atro Fasern, Späne oder Strands vorhanden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthalten die Holzwerkstoffe weiterhin geringe Mengen an Alkali-, Erdalkali- oder Ammoniumsalzen, um die Leitfähigkeit der Holzwerkstoffplatte zu erhöhen, so dass bei Bedarf ein für den Prozess maßgeschneiderter Oberflächenwiderstand eingestellt werden kann. Die Menge an zugesetztem Salz liegt dabei in einem Bereich von 0,1 bis 1 Gew.-% atro Fasern, Späne oder Strands, bevorzugt 0,2 bis 0,5 Gew.-% atro Fasern, Späne oder Strands. Solche geringe Mengen führen weder zu den oben beschriebenen Dimensionsänderungen noch zu einer wesentlichen Veränderung der Prozessführung. D.h. das erfindungsgemäße Verfahren kann gemäß üblichen Prozessabläufen zur Herstellung von Holzwerkstoffplatten ausgebildet sein.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren, dass die Fasern, Späne oder Strands mit dem Klebstoff und gegebenenfalls mit einer Lösung der Alkali-, Erdalkali-oder Ammoniumsalze besprüht und dann getrocknet werden und anschließend die Masse erwärmt und verpresst wird, wobei eine Aushärtung der Platte erfolgt.
  • Bei der Beschichtung der Holzwerkstoffplatte handelt es sich in einer Ausführungsform um eine Lackierung der Holzwerkstoffplatte, insbesondere handelt es sich erfindungsgemäß um eine Pulverbeschichtung. Diese Pulverbeschichtung erfolgt gemäß bekannten Verfahren durch elektrostatisches Aufbringen.
  • Das Klebstoff und falls nötig die Salzlösung kann wie üblich über die Blowline den Fasern zugegeben werden. Nach Streuung der Fasern auf dem Formband und Vorverdichtung erfolgt die Verpressung z.B. in einer Contipresse.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den beschichten Holzwerkstoffplatten um Faserplatten, insbesondere Faserplatten mittlerer Rohdichte von 750 bis 850 kg/m3 (MDF-Platten). In einer anderen Ausführungsform handelt es sich bei den Holzwerkstoffplatten um Spanplatten. Eine weitere Ausführungsform betrifft Holzwerkstoffplatten, bei denen es sich um OSB-Platten handelt.
  • Die Beschichtung der Holzwerkstoffplatten liegt mindestens im Bereich einer der Kanten der Holzwerkstoffplatten vor. Dies erlaubt z.B. bei MDF-Platten eine notwendige Tieffräßqualität zu erhalten.
  • In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens erhältlichen beschichteten Holzwerkstoffplatten, die sich durch einen erniedrigten Oberflächenwiderstand auszeichnen und dadurch es ermöglichen, diese Holzwerkstoffplatten mit Hilfe der Pulverbeschichtung zu lackieren, um entsprechende beschichtete Holzwerkstoffplatten zu erhalten. Bevorzugt handelt es sich erfindungsgemäß um pulverbeschichtete MDF-Platten, die häufig in lackierter Form in Feuchtbereichen oder Küchen zum Einsatz kommen. Die erfindungsgemäß beschichtete Holzwerkstoffplatte kann aber auch eine Faserplatte anderer Dichte, eine OSB-Platte oder eine Spanplatte sein.
  • Die beschichtete Holzwerkstoffplatte weist vor Beschichtung einen Oberflächenwiderstand in einem Bereich von 108-11 Ohm auf, bevorzugt 108-10, wie 109-10 Ohm. Aufgrund des geringen Anteils an Alkali-, Erdalkali- oder Ammoniumsalzen finden keine erheblich größeren Dimensionsänderungen beim Einsatz der Platten im Bereich mit erhöhter Luftfeuchte, z.B. als Front in der Küche, oder das Auftreten von Rissen in den Lacken statt.
  • Im Folgenden wird die Erfindung mit Hilfe von Beispielen weiter illustriert, ohne auf diese Beispiele beschränkt zu sein.
    • Beispiel 1
  • 100 kg Holzfaser, 8 kg Harnstoff-Formaldehyd-Klebstoff (Feststoffgehalt: ca. 65 %), 0,25 kg Ammoniumsulfatlösung (Feststoffgehalt: 30 %) und 9,9 kg pPF-Klebstoff (Feststoffgehalt 50,5 %), EXP109 Dynea Erkner GmbH, Deutschland, wurden in einem Mischer miteinander vermischt, vorverdichtet und anschließend heißverpresst.
    • Beispiel 2
  • 100 kg Holzfaser und 23,8 kg pPF-Klebstoff (Feststoffgehalt: 50,5 %), EXP109 Dynea Erkner GmbH, Deutschland, wurden, wie in Beispiel 1 beschrieben, heißverpresst, um eine Holzwerkstoffplatte für die Beschichtung zu erhalten.
    • Beispiel 3
  • 100 kg Holzfaser, 23,8 kg pPF-Klebstoff (Feststoffgehalt: 50,5 %), EXP109 Dynea Erkner GmbH, Deutschland, und 0,6 kg Natriumhydroxid (Feststoffgehalt: 50 %) wurden, wie in Beispiel 1 beschrieben, vorverdichtet und heißverpresst, um eine Holzwerkstoffplatte zur Beschichtung zu erhalten.
    • Vergleichsbeispiel 1
  • Es wird eine Holzwerkstoffplatte wie in Beispiel 1 hergestellt, mit Ausnahme, dass der Anteil an pPF-Klebstoff durch den Harnstoff-Formaldehyd-Klebstoff ersetzt wurde.
  • In der Tabelle 1 sind die Oberflächenwiderstände der in den Beispielen 1 bis 3 erhaltenen Holzwerkstoffplatten dargestellt. Tabelle 1
    Plattenttyp Oberflächenwiderstand* Unklimatisiert in Mega Ohm Oberflächenwiderstand* Klimatisiert (20°C, 50% rel. Luftfeuchte) in Mega Ohm
    Vergleichsbeispiel 1 87 000 35 000
    Platte Beispiel 1 3300 1000
    Platte Beispiel 2 173 95
    Platte Beispiel 3 130 75
    *: Messung erfolgte nach DIN EN 61340-4-1
  • Die Oberflächenwiderstände wurden in unklimatisiertem und klimatisiertem Zustand (50 % relative Luftfeuchtigkeit, 20 °C) bestimmt. Die üblichen technologischen Werte, wie Querzugsfestigkeit, Deckschichtabhebefestigkeit und Quellung, bewegen sich im oberen Bereich der für MDF für Möbelanwendung geltenden Norm (DIN EN 622 TI.3).
  • Überraschenderweise zeigten die erhaltenen MDF-Platten, siehe Tabelle 1, oben, die alleine mit einem pPF-Klebstoff (Beispiel 2) oder in Kombination mit anderen Klebstoffen hergestellt wurden (Beispiel 1), eine ausreichende Leitfähigkeit, so dass eine Pulverlackierung problemlos durchgeführt werden konnte. Bei der sich anschließenden Pulverlackierung gemäß bekannten Verfahren der im Beispiel 1 bis 3 hergestellten Holzwerkstoffe zeigten sich homogene Lackierungseigenschaften ohne Blasenbildung oder überhöhter Dimensionsänderung der Holzwerkstoffe.

Claims (13)

  1. Verwendung eines Klebstoffes, der aus einer Phenol-Formaldehyd-Klebstoff-Komponente und einer niedermolekularen proteinhaltigen Komponente besteht zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit von zu beschichtenden Holzwerkstoffplatten, zur Herstellung einer beschichteten Holzwerkstoffplatte, wobei diese Holzwetkstoffplatte hergestellt wird durch:
    - Bereitstellen einer Vorform mit einem Hauptanteil aus Lignozellulose-enthaltenden Fasern, Späne und Strands vermischt mit dem Klebstoff,
    - Heißpressen der Holzwerkstoffplatte und
    - Beschichten der heißgepressten Holzwerkstoffplatte,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Holzwerkstoffplatte vor Beschichtung einen Oberflächenwiderstand In einem Bereich von 106 bis 1011 Ohm aufweist.
  2. Verwendung nach Anspruch 1, wobei die niedermolekulare proteinhaltige Komponente eine natürliche niedermolekulare proteinhaltige Komponente ist.
  3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die niedermolekulare proteinhaltige Komponente eine Weizen-, Soja- und/oder Mals-proteinhaltige Komponente ist.
  4. Verwendung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei Holzwerkstoffplatten um Faserplatten handelt.
  5. Verwendung nach Anspruch 4, wobei die Faserplatten Faserplatten mittlerer Rohdichte von 750 bis 850 kg/m3 sind.
  6. Verwendung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Beschichtung eine Lackierung der Holzwerkstoffplatte ist.
  7. Verwendung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Beschichtung eine Pulverbeschichtung ist.
  8. Verwendung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern, Späne oder Strands mit dem Klebstoff besprüht und dann getrocknet werden, und anschließend die Masse erwärmt und verpresst wird.
  9. Verwendung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff in einem Anteil von 5 Gew.-% bis 20 Gew.-% atro Fasern, Späne oder Strands eingesetzt wird.
  10. Verwendung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Klebstoff eine Kombination eines Klebstoffs aus i) einer Phenol-Formaldehyd-Klebstoff-Komponente und ii) einer niedermolekularen proteinhaltigen natürlichen Komponente und einem weiteren Klebstoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Harnstoff-Formaldehyd-Klebstoff, einem Melamin-Harnstoff-Formaldehyd-Klebstoff, einem Melamin-Hamstoff-Phenol-Formaldehyd-Klebstoff, einem Tannin-Formaldehyd-Klebstoff, einem Phenol-Formaldehyd-Klebstoff, einem Klebstoff auf Basis von Isocyanaten oder einem Gemisch hiervon, eingesetzt wird.
  11. Verwendung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff aus i) einer Phenol-Formaldehyd-Klebstoff-Komponente und II) einer niedermolekularen proteinhaltigen Komponente als Copolymerisat eingesetzt wird.
  12. Verwendung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin ein Alkall-, Erdalkali- oder Ammoniumsalz in einer Menge von 0,1 bis 1 Gew.-% atro Fasern, Späne oder Strands eingesetzt wird.
  13. Verwendung nach Anspruch 12, wobei ein Alkali-, Erdalkali- oder Ammoniumsalz in einer Menge von 0,2 bis 0,5 Gew.-% atro Fasern, Späne oder Strands eingesetzt wird.
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