PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE60125602T2 11.10.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001419038
Titel VERFAHREN ZUR VERMINDERUNG DES FORMALDEHYDGEHALTS UND DER FORMALDEHYDABGABE VON SPANPLATTEN
Anmelder Kronospan Technical Co. Ltd., Engomi, Nikosia, CY
Erfinder FRACKOWIAK, Iwona, PL-61-546 Poznan, PL
Vertreter Patent- und Rechtsanwälte Bardehle, Pagenberg, Dost, Altenburg, Geissler, 81679 München
DE-Aktenzeichen 60125602
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 03.05.2001
EP-Aktenzeichen 019450733
WO-Anmeldetag 03.05.2001
PCT-Aktenzeichen PCT/EP01/04959
WO-Veröffentlichungsnummer 2002090071
WO-Veröffentlichungsdatum 14.11.2002
EP-Offenlegungsdatum 19.05.2004
EP date of grant 27.12.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.10.2007
IPC-Hauptklasse B27N 7/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]

Der Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Platte und insbesondere ein Verfahren zur Reduzierung des Formaldehydgehalts und der Formaldehydemission von Spanplatten, das in Herstellverfahren von Spanplatten verwendet werden soll, die in Hub- und in kontinuierlich laufenden Pressen unter der Verwendung von Amino-Klebharzen gepresst werden.

Ein Verfahren zur Herstellung eines Paneels in Übereinstimmung mit der Erfindung ist aus der GB 2 354 482 bekannt.

Heutzutage sind eine Vielzahl von Verfahren zur Reduzierung des Formaldehydgehalts und der Formaldehydemission von Spanplatten bekannt. Die wesentlichen sind:

Die Modifikation von Klebharzen, üblicherweise durch die Reduzierung der molaren Rate von Formaldehyd zu Harnstoff, was meistens zu einer Verringerung der Harzreaktivität führt, aber häufig auch zu einer geringeren Stärke der Klebstoffverbindungen und ihrer Widerstandsfähigkeit gegenüber Wasser;

Zusetzen von Formaldehyd bindenden Substanzen. Derartige Substanzen können jedoch häufig einen negativen Einfluss auf physische und mechanische Eigenschaften von Spanplatten ausüben;

Mischen von Harnstoffharzen mit anderen Harzen, wie z.B. Phenol- oder Resorcinol-artigen. Dies führt jedoch zu einer erheblichen Erhöhung der Produktionskosten;

Verlängerung der Presszeit der Spanplatten. Dies wird von einer Abnahme der Produktionskapazität begleitet.

Das Trocknen von Partikeln zu extrem niedrigen Feuchtigkeitsgehalten. Die Anwendung wird durch technische Bedingungen sowie durch Sicherheitsvorsichtsmaßnahmen aufgrund einer möglichen Entzündung im Trockner eingeschränkt.

Die Verarbeitung von Spanplatten mit gasförmigem Ammoniak. Dieses Verfahren benötigt aus Sicherheitsgründen spezielle, hermetisch dichte Kammern.

Verarbeitung von fertigen Spanplatten mit heißer Luft in speziellen Kammern mit einem erzwungenen intensiven Luftaustausch. Dieses Verfahren, unter Berücksichtigung der tatsächlichen Produktionskapazität der Fertigungslinie, würde eine zusätzliche spezielle Produktionseinrichtung benötigen, um einen reibungslosen Produktionsablauf beizubehalten.

Oberflächenverarbeitung von fertigen Spanplatten mittels Lösungen von Substanzen, die mit Formaldehyd reagieren. Dies bedingt spezielle Installationen und andererseits besteht ein Risiko, dass die Oberflächenqualität in derartigen Spanplatten abnehmen könnte.

Wie oben ausgeführt, verlangen die üblichen Verfahren zur Reduzierung des Formaldehydgehalts und der Formaldehydemission von Spanplatten entweder erhebliche finanzielle Aufwendungen und den Betrieb von zusätzlichen Vorrichtungen und Installationen oder einige von ihnen können auch negativen Einfluss auf die Produktionseffizienz haben, indem die Verarbeitungskapazität und/oder die Qualität von Spanplatten verringert wird, die gemäß derartiger Verfahren hergestellt werden.

Die Essenz der Erfindung zur Reduzierung des Formaldehydgehalts und der Formaldehydemission von hergestellten Spanplatten basiert auf dem Standardverfahren, welches die weiteren Schritte gemäß Anspruch 1 umfasst.

Zur Zeit verlangen die populären Herstellverfahren für Spanplatten mit der Anwendung von Aminoharzen, dass die Spanplatten direkt nach dem Pressen und vor dem Altern gekühlt werden. Der Kühlprozess findet auf rotierenden Kühlern statt, wo die Spanplatte von einigen bis zu einigen Dutzend Minuten verbleibt, meistens für einen Zeitraum, der nötig ist, um die interne Schichttemperatur der Spanplatte auf 45 – 60°C abzukühlen.

Unerwarteterweise erscheint es so, dass die in der Platte oder einer Spanplatte während ihrer Pressung gesammelte Hitze verwendet werden kann, um den Polykondensationsprozess des Klebharzes zu vertiefen, welcher, wie es abgeschätzt werden sollte, aufgrund sehr kurzer Plattenpresszyklen nicht vollständig in der Presse abgeschlossen werden kann. Die unvollständige Klebstoffhärtung kann eine Ursache für die Formaldehydaufspaltung sein, und damit folglich einen Anstieg des Formaldehydgehalts und der Emission von der Spanplatte bedingen; wobei die Emission lang anhaltend sein kann, insbesondere unter Lagerbedingungen und während der Anwendung, was zu einer erheblichen Erhöhung des Feuchtigkeitsgehalts der Spanplatte führt. Eine kurze Alterung der Spanplatten nach der Pressung in Übereinstimmung mit der Essenz der Erfindung ersetzt zu einem gewissen Teil die Verlängerung der Spanplattenpresszeit. Andererseits ist der positive Einfluss der Verlängerung der Presszeit auf die hygienischen Eigenschaften der Platte in der Technologie der Spanplattenherstellung allgemein bekannt. Es ist allerdings ebenfalls bekannt, dass die praktische Anwendung aufgrund von ökonomischen Aspekten limitiert ist. Andererseits ist die Erhöhung der Reaktivität von Harzen eine der Bedingungen für die Anwendung der technischen Möglichkeiten, die von kontinuierlichen Spanplattenpresssystemen geboten werden, die über die letzten Jahre eingeführt wurden; dies bestätigt zusätzlich die Bedeutung des Härtens.

Die bis zum heutigen Tag verwendeten Spanplattenkühl- und Alterungsprozesse bieten einen Test der Temperatur, die vor dem Altern erreicht werden kann, um eine Hydrolyse von Klebstoffverbindungen zu vermeiden und so folglich eine Verringerung der Stärke der Spanplatte zu vermeiden. Die während des Kühlens tatsächlich erreichte Temperatur wurde nicht gesteuert. Es wurde nämlich angenommen, dass die niedrigst mögliche Temperatur gewünscht ist. Aus diesem Grund haben wir in modernen Einrichtungen Systeme von Rotationskühlern anstelle von einzelnen Vorrichtungen, z.B. drei Rotationskühler, zu denen Spanplatten nacheinander zugeliefert werden.

Die Erfindung ermöglicht eine drastische Reduktion von Formaldehydgehalt und Formaldehydemission von Spanplatten, ohne die Notwendigkeit für erhebliche Änderungen in den tatsächlichen technischen und technologischen Zuständen, die in Spanplattenfabriken vorliegen, unabhängig von der Produktionsausrüstung, der Pressprozessparameter, dem Holz und den Chemikalien. Die oben beschriebene Lösung erlaubt es, die hygienische Qualität der Spanplatte zu stabilisieren. Sie bietet die Möglichkeit, Spanplatten mit einer speziellen hygienischen Qualität herzustellen und aufgrund einer möglichen Anwendung von Harzmerkmalen mit erhöhten molaren Verhältnissen von Formaldehyd zu Harnstoff auch einer höheren Spanplattenproduktionseffizienz. Bei Tests und bei technischen Versuchsanwendungen in der Industrie dieser Erfindung betrug die Reduktion von Formaldehydgehalt und Emission 70% verglichen mit Spanplatten, die in konventioneller Weise hergestellt wurden, d.h. welche nach der Pressung gekühlt wurden. Die Parameter des Kurzzeitalterns vor dem Kühlen, d.h. Temperatur- und Zeit, werden abhängig von der erwarteten Reduktionsrate für Formaldehydgehalt und Emission gesetzt, wobei auf die Charakteristiken der verwendeten Klebstoffharze sowie der Anwendungsarten Rücksicht genommen wird.

Der Gegenstand der Erfindung wird unten in einigen praktischen Beispielen zusammen mit Zeichnungen dargestellt. Die 13 zeigen vergleichende Diagramme von Hygieneeigenschaften von Spanplatten, die mit konventionellen und mit erfinderischen Verfahren hergestellt wurden.

Beispiel 1

Um Spanplatten herzustellen, wurde Harnstoffformaldehydharz verwendet; mit einer molaren Rate von Harnstoff zu Formaldehyd von 1,0 zu 1,5. Ammoniumnitrat war der Härtungswirkstoff. Die Spanplattenpresstemperatur betrug 205°C bei einer Spanplattendickenpresszeitrate von 6 Sekunden pro 1 mm.

Der Formaldehydgehalt in Spanplatten, die konventionell nach dem Pressen gekühlt wurden, betrug 10,3 mg/100 mg bezogen auf die gesamte trockene Platte, wohingegen die Formaldehydemission etwa 14,9 mg/1 kg bezogen auf die gesamte trockene Platte betrug (t.d.b. – totally dry board). In dem erfinderischen Verfahren wurde das Zusetzen des Härtungswirkstoffs zu dem Klebstoff auf Oberflächenschichten um 50 % reduziert.

Gemäß der Erfindung wurde die Platte vor dem Kühlen für 16 Stunden gealtert, wohingegen die Temperatur in der inneren Spanplattenschicht während des Lagerns für die kurze Alterung etwa 95 – 100°C betrug. Der Formaldehydgehalt und die Formaldehydemission wurden auf 4,1 mg/100 mg gesamte trockene Platte reduziert bzw. 8,1 mg/1 kg gesamte trockene Platte. Dadurch änderten sich nach der Alterung der Formaldehydgehalt und die Formaldehydemission positiv; wohingegen andere Spanplatteneigenschaften auf demselben Niveau wie bei der konventionellen Produktion blieben. Das Beispiel ist in 1 dargestellt.

  • 1: Werte für Platten, die vor dem Kühlen gealtert wurden;
  • 2: Werte für Platten, die auf konventionelle Weise hergestellt wurden (gekühlt nach der Pressung).

Beispiel 2

Das 1,0 : 1,2 Harnstoffformaldehydklebstoffharz wurde für den Leimauftrag von Partikeln verwendet. Der angewandte Härtungswirkstoff enthielt bekannte Formaldehyd bindende Substanzen. Die Pressung wurde bei 218 °C ausgeführt, bei 11 s/1 mm Spanplattendickenpresszeitrate. Der Formaldehydgehalt in der Spanplatte, die gemäß dem konventionellen Verfahren hergestellt wurde, belief sich auf 4,5 mg/100 g Gesamttrockenplatte; wohingegen die Formaldehydemission 6,8 mg/1 kg Gesamttrockenplatte betrug. Nach der kurzen 8-stündigen Alterung nach der Pressung, und vor dem Kühlen, bei einer Temperatur von 80 – 85°C der internen Schicht der Spanplatte, wurde der Formaldehydgehalt und die Formaldehydemission auf 2,0 mg/100 mg Gesamttrockenplatte und 5,6 mg/1 kg Gesamttrockenplatte reduziert. Die Spanplattenquellrate nach dem Wässern in Wasser verringerte sich um etwa 25 %. Die Hygienequalität von Spanplatten, die gemäß dem beschriebenen Beispiel hergestellt sind, ist in 2 dargestellt.

Beispiel 3

Harnstoffformaldehydmelaminharz mit Aminumchlorid als Härtungswirkstoff wurde verwendet. Die Platte wurde bei 185°C gepresst, bei einer Plattendickenpresszeitrate von 8 s/1 mm. Der Formaldehydgehalt in der Platte, die vor dem konventionellen Altern gekühlt wurde, betrug 8,4 mg/100 g Gesamttrockenplatte; wohingegen die Formaldehydemission 12 mg/1 kg Gesamttrockenplatte betrug. Nach der kurzen 6-stündigen Alterung nach der Pressung, und vor dem Kühlen, wurde bei einer Temperatur von 90°C der internen Schicht der Platte der Formaldehydgehalt und die Emissionen auf 5,9 mg/100 mg Gesamttrockenplatte bzw. 9,7 mg/1 kg Gesamttrockenplatte reduziert. Andere Eigenschaften, inklusive dem Wasserwiderstandstest V 100 änderten sich nicht. Die Hygienequalität der Platte, die gemäß dem beschriebenen Beispiel hergestellt wurde, ist in 3 dargestellt.


Anspruch[de]
Ein Verfahren zum Verringern von Formaldehydgehalt und Formaldehydemission von Spanplatten bei einem Herstellungsprozess für Spanplatten, wobei Amino-Klebharze verwendet werden, mit dem Zusatz von härtenden Wirkstoffen und/oder dem Zusatz von formaldehydbindenden Substanzen; wobei die Spanplatten in kontinuierlich laufenden Pressen gepresst werden und gekühlt werden, wobei die Spanplatte nach dem Pressen und vor dem Kühlen einer kurzen Alterung bei einer Temperatur zwischen 40 und 150° Celsius für 8 bis 16 Stunden unterzogen wird, abhängig von der erwarteten Verringerungsrate des Formaldehydgehalts und Formaldehydemission und den angewandten Herstellprozessparametern. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Schichtsystem-Schritt eingesetzt wird, wobei auf eine Grundplatte und eine filmähnliche Schicht, die mit Harz imprägniert ist, in einer Pressvorrichtung von beiden Seiten mit Temperatur und Druck derart eingewirkt wird, dass das Schichtsystem dadurch zusammengeklebt wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Platte nach dem Pressen und vor dem Kühlen einer Alterung bei einer Temperatur wischen 70 und 110° Celsius unterzogen wird.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com