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WO2017118531A1 - Faserplatte mit erhöhter beständigkeit gegen pilzbefall sowie verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Faserplatte mit erhöhter beständigkeit gegen pilzbefall sowie verfahren zu deren herstellung Download PDF

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WO2017118531A1
WO2017118531A1 PCT/EP2016/080584 EP2016080584W WO2017118531A1 WO 2017118531 A1 WO2017118531 A1 WO 2017118531A1 EP 2016080584 W EP2016080584 W EP 2016080584W WO 2017118531 A1 WO2017118531 A1 WO 2017118531A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
acid
fiberboard
inorganic
fiber mat
treated
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.)
Ceased
Application number
PCT/EP2016/080584
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Kuncinger
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.)
Fritz Egger GmbH and Co OG
Original Assignee
Fritz Egger GmbH and Co OG
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 Fritz Egger GmbH and Co OG filed Critical Fritz Egger GmbH and Co OG
Priority to SI201630308T priority Critical patent/SI3383605T1/sl
Priority to HRP20191269TT priority patent/HRP20191269T1/hr
Priority to EP16819459.5A priority patent/EP3383605B1/de
Publication of WO2017118531A1 publication Critical patent/WO2017118531A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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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
    • B27N3/04—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres from 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
    • B27N3/08—Moulding or pressing
    • B27N3/18—Auxiliary operations, e.g. preheating, humidifying, cutting-off
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a fiberboard having increased resistance to fungal attack and a fiberboard obtainable by this method.
  • Another object of the invention is a roof or wall component, which consists of such a fiberboard or contains.
  • the invention relates to the use of an inorganic Brönsted acid in the
  • Fiberboard is widely used in interior and loft conversions as well as in furniture construction, for example as a wall element for exterior or interior use, as a support plate for laminate flooring, for front and rear fronts of furniture or for Unterbeplankung and insulation of roof structures.
  • Different types of fiberboard are known to those skilled in the art. These are described, for example, in “Taschenbuch der Holztechnik” by A. Wagen1.4 and F. Scholz, Hanser Verlag, 2012, on pages 146 to 149.
  • DHF plates vapor-permeable and vapor-permeable are preferably used
  • moisture-resistant fiberboard as under-cover panels for planking roofs and walls used.
  • a good moisture resistance or a good protection against microbial infestation is desired because DHF plates may be exposed to water or moisture for long periods of time. For example, this stress may be due to external weather conditions or evaporation of water in
  • Coal tar oils creosols
  • water-soluble / water-based preservatives boates
  • solvent-containing preservatives triazoles
  • the tar oils have a good antimicrobial efficacy.
  • the water-soluble protective agents are combinations of inorganic salts with mostly water-insoluble organic active ingredients.
  • EP 2 146 571 B1 describes a furniture and / or interior fitting which is antimicrobially treated by impregnation with a resin composition.
  • the resin composition contains a biocidal composition
  • emulsifying effect can additionally promote the swelling of the fiberboard.
  • EP 1 813 402 A2 describes a fiberboard for roofing and wall construction, which contains borates as mold fungus protection in its covering layer.
  • the boron compounds appear to be effective against fungi in principle, but these compounds are water-soluble and not fixed in the fiber material. As a result, they remain easily washable even with the addition of fixing agents and their effect is lost in the course of the application period. Due to the disadvantages described above, many wood preservatives containing biocidal substances, therefore, can not be used optimally in the roof or interior. Furthermore, the biocides may be due to their potential
  • Biocides generally pose the risk of resistance and allergization, which is why their exposure
  • water-based wood preservatives may be removed from time
  • Fiber board to be washed out on the one hand the antimicrobial
  • an object of the invention was to provide a fiberboard with increased
  • Another aspect of the object underlying the invention was to produce an environmentally friendly product, which is characterized by a long-lasting fungus resistance.
  • the invention relates to a method for producing a fiberboard, comprising the steps:
  • step b) treating at least one of the two surfaces of the fiber mat from step a) with an inorganic Bronsted acid,
  • Fiber mat to a fiberboard Fiber mat to a fiberboard.
  • the inventive method is based on known from the prior art process for wood fiber board production, wherein the usual
  • Bronsted acids are well known to those skilled in the art. Examples and properties of Bronsted acids are described, for example, in "Basic Knowledge of Chemistry", C. Mortimer, Thieme, 7th Edition, 2001, pages 281 to 290
  • the inorganic Bronsted acids used according to the invention are neither biocides within the meaning of the biocide regulation nor do they entail the above-described harmful or environmentally harmful disadvantages. Since the inorganic Brönsted acids used according to the invention do not have the health-endangering properties of conventional biocides or wood preservatives and, moreover, can be used in low concentrations, the
  • muscle means the broad definition of the realm of "fungi” from biological taxonomy.
  • unicellulars such as baker's yeast, this also includes multicellulars such as
  • fungus wood-destroying and / or wood-discolouring fungi or infestations by these are meant above all. These wood-destroying and / or wood-discolouring fungi typically damage the wood by, for example, brown rot, white rot, soft rot, mold, blue streaks or red streaks Embodiment is in the
  • the fungi may also be selected from the Basomycetes, Ascomycetes and Deutomycetes.
  • Increase in resistance as used herein is meant a reduction in fungal infestation as compared to a non-biocidal, fungicidal and / or fungiostatic reference.This resistance of fibrin to fungal infestation may be based, for example, on the EN ISO 846: 1997 standard "Determination of the action of
  • the fibers prior to providing the fiber mat, e.g. to be treated with the inorganic Bronsted acid already during defibration, in the digester or in the refiner. In this case, however, the treated fibers would have to undergo an additional thermal step. This can lead to damage to the fiber structure.
  • the process of the invention sees the treatment of the fibers only after their gluing at the stage of the fiber mat, i. in step b). Because of this procedure, the treated fibers only one thermal step, namely the pressing to a
  • Fiber board to be subjected the inventive method is particularly gentle on the fibers.
  • Cell wall polymers that are contained in the fibers and provide a food source for fungi and other microorganisms are modified so that they can no longer serve as a source of food for the fungi. As a result, the fungi are probably no longer able to replicate and / or damage the fibers through their metabolic products.
  • the fiberboards obtained by the process according to the invention are more hydrophobic than comparably produced fiberboards, in the production of which the fibrous mat is not mixed with an inorganic Bronsted acid
  • Fiber board can be reduced. Further, it has been found that this hydrophobing effect acts synergistically with the antifungal effect of treatment with the inorganic Brönsted acid. Without wishing to be bound by any particular scientific theory, the increased hydrophobicity of the surface of the fiberboard is presumably due to the
  • Another advantage of the treatment according to the invention with the inorganic Brönsted acid is that its use can be easily integrated in conventional processes of the wood industry for the production of fiberboard.
  • inventive method is used, is of particular advantage.
  • Aqueous solutions or suspensions work well in the usual way
  • the inorganic Brönsted acid can be applied for example via a blowline. Due to the
  • Wood preservatives is that no other additives, such as
  • Emulsifiers are required to dissolve the inorganic Bronsted acid and can apply to the fiber mat can. As a result, an additional swelling of the fiber board can be avoided. In addition, many inorganic Bronsted acids are available inexpensively.
  • the inventive method is particularly well suited for the production of fiberboard and is not limited to any specific fiber plate type.
  • the fiberboards obtainable by the process may be single-layered or multi-layered.
  • the embodiments described here allow the uncomplicated increase in the fungal resistance of at least one major side of the DHF plate, which is particularly advantageous in that such a DHF Plate with increased resistance to fungal attack can be obtained without costly intermediate steps or further chemical aftertreatment.
  • the DHF plate obtainable according to the invention appears to have increased hydrophobic properties and a smoother surface. This provides additional protection against ingress of water or moisture. Furthermore, it has been found that the major side of the fiberboard treated with the Bronsted inorganic acid has a darker coloration than the remaining areas of the fiberboard which were not treated. The discoloration is probably due to the treatment or reaction of the inorganic Bronsted acid with the lignocellulosic material. Although discolorations of the wood material or the final product are usually not desired by the skilled person, this is of particular advantage in the inventive method, as the successful treatment and / or the uniformity of the
  • Surface treatment can be read on the surface of one of the main sides, in cross section or at the edge surfaces of the fiberboard.
  • the darker color of the treated surface is in fiberboard, especially DHF board, which has only one major side treated, i. have only one main side with increased resistance to fungal attack, also of particular advantage, since due to this darker coloration, the treated main page can be distinguished from the untreated main page. This can be a
  • the usual methods for producing a single-layer or multi-layer fiberboard have the following steps in common: First, the wood material is treated in a digester and then defibered. The comminution or defibration of the wood material is often done in a refiner. Typical process conditions used in industry for comminution or defibration are process temperatures of 160 to 200 ° C and pressures up to 10 bar. Thereafter, the fibers are optionally dried and then glued. The Beieimen the fibers can be done in a Beleimtrommel by spraying. In the production of
  • Fiber boards can be used a variety of binders. Usually, no hardeners are added to the binder in fiberboard manufacture. The glued fibers are finally scattered into a fiber mat, which the person skilled in the art also calls “fiber cake”, optionally preformed and pressed into a fiberboard.
  • the method according to the invention initially provides that in step a) a fiber mat containing glued, lignocellulose-containing fiber is provided.
  • the provision is made in conventional processes for making fiberboard, e.g. by spreading lignocellulosic, glued fibers into a fiber mat.
  • the fibers are first glued and then sprinkled onto a forming belt to form a fiber mat.
  • the fiber mat can be additionally formed in a further step and / or smoothed on its upwardly facing surface.
  • the fiber mat or fiberboard essentially consists of lignocellulosic fibers.
  • essential here means up to 80, 85, 90, 95, 98 or 99 wt .-%, based on the total weight of the fiber mat or the
  • the fiber mat or the fiber board further additives, such as fire retardants, solvents, solubilizers,
  • viscosity adjusting agents wetting agents, emulsifiers, pH adjusting agents, fats, fatty acids or stabilizers.
  • lignocellulosic fibers any type of fiber containing lignocellulose.
  • Lignocellulose in the context of the invention contains lignin as well as cellulose and / or hemicellulose.
  • Cellulose is an unbranched polysaccharide consisting of several hundred to ten thousand cellobiose units These cellobiose units in turn consist of two molecules of glucose which have a ⁇ -l , 4-glycosidic linkage.
  • Hemicellulose is a collective name for
  • the hemicelluloses are branched polysaccharides with a lower chain length - usually less than 500 sugar units - which are composed of different sugar monomers. Hemicellulose is composed essentially of various sugar monomers such as glucose, xylose, arabinose, galactose and mannose, which sugars may have acetyl and methyl substituted groups. They have a random, amorphous structure and are readily hydrolyzable. Xylose and arabinose consist for the most part of sugar monomers with five carbon atoms (pentoses). Mannose or galactose consist mainly of six-carbon sugar monomers (hexoses).
  • Ligans are amorphous, irregularly branched aromatic macromolecules that are found in nature as part of cell walls, where they cause the lignification of the cell composed of substituted phenylpropanol units, have a lipophilic character and are insoluble in neutral solvents, such as water, at room temperature
  • Precursors of lignin are for example p-coumaryl-alcohol, coniferyl-alcohol and sinapyl-alcohol
  • the molecular weights of lignin are usually between 10,000 and 20,000 g / mol.
  • the lignocellulosic fibers are preferably wood fibers. These wood fibers can be produced by defibering of wood particles, wood fibers, wood chips or finely divided wood material. Preferred woods for the
  • Production of a fiberboard obtainable by the process according to the invention are, for example, softwoods, in particular pine and / or spruce wood.
  • the lignocellulosic fibers are glued with a binder before, during and / or after they are scattered into a fiber mat.
  • a binder it may be understood as meaning wholly or partially wetting with a composition containing a binder, and such compositions will be referred to by those skilled in the art as a "sizing liquor”.
  • Bury can in particular also mean the uniform distribution of the binder-containing composition on the lignocellulose-containing fibers.
  • the application of the binder-containing composition can
  • blowline can in addition to the added binders and
  • surface-modifying agents which neutralize the surface and / or encapsulate the fiber may also be sprayed onto the water-repellent agents.
  • the lining of the lignocellulose-containing fibers can also be done in a drum or by spraying on the assembly line.
  • the amount of binder used in gluing or gluing is
  • the binder in an amount of 0.1 to 15 wt .-% based on the
  • Wood dry weight (solid resin / atro) is used.
  • the application of the binder can be carried out, for example, in the blowline known to the person skilled in the art.
  • the method according to the invention is suitable for a large number of binder-wood fiber combinations.
  • binders which can be used according to the invention are aminoplasts, phenoplasts, vinyl acetates, isocyanates, epoxy resins and / or acrylic resins, in particular urea-formaldehyde resin (UF), melamine-formaldehyde resin, phenol-formaldehyde resin (PF), polyvinyl acetate and / or white glue.
  • the binder used for the gluing is a system based on urea-formaldehyde resins (UF), melamine-reinforced urea-formaldehyde resins (MUF), melamine-urea-phenol-formaldehyde resins (MUPF), Phenol-formaldehyde resins (PF), polymeric diisocyanates (PMDI) and / or isocyanates used.
  • UF urea-formaldehyde resins
  • UMF melamine-reinforced urea-formaldehyde resins
  • MUPF melamine-urea-phenol-formaldehyde resins
  • PF Phenol-formaldehyde resins
  • PMDI polymeric diisocyanates
  • PMDI polymeric diisocyanates
  • Binder an isocyanate-based binder. More preferably, that contains
  • Binder is an isocyanate or consists of 80, 90, 95, 99 or 100 wt .-% thereof. Particularly good results are obtained when the isocyanate is a polyisocyanate, in particular polymeric diisocyanate (PMDI).
  • isocyanate is a polyisocyanate, in particular polymeric diisocyanate (PMDI).
  • step b) at least one of the two surfaces of the fiber mat from step a) is treated with an inorganic Bronsted acid.
  • surface of the fiber mat as used herein means the so-called “cover layer” of the fiber mat or fiberboard.
  • the cover layer is the most superficial fiber layer of the fiberboard.
  • surface of the fiber mat is meant the entire surface layer treated with the inorganic Bronsted acid, the thickness of which surface layer being treated is dependent from the penetration depth of the inorganic Brönsted acid.
  • Fibrous plate forms and does not come in contact with the inorganic Brönsted acid.
  • the thickness of the treated surface layer and thus also the penetration depth of the inorganic Bronsted acid into the
  • Fiber mat about 0.01 to 6 mm, preferably 0.01 to 4 mm, and particularly preferably up to 3 mm.
  • only one of the two surfaces of the fiber mat is treated. This is preferably the top of the fiber mat. This is to be distinguished from the underside on which the fiber mat rests.
  • the acid may be sprinkled as a solid or as part of a solid composition, but preferably the acid is used in liquid form, either in concentrated form or as a pure acid or as part of a liquid containing the inorganic Bronsted acid
  • “Liquid” as used herein may mean a dilute inorganic Bronsted acid solution (ie, the liquid then comprises the inorganic Bronsted acid as well as a diluent).
  • liquid as used herein may also generally mean a liquid composition containing the inorganic Bronsted acid, and optionally other components.
  • the treatment in step b) with the inorganic Brönsted acid or the liquid containing the inorganic Brönsted acid can be carried out, for example, by brushing or spraying.
  • the treatment is carried out by spraying, for example by means of a blowline.
  • the treatment can be carried out such that only the inorganic Brönsted acid from step b) presented and then the fiber mat from step a) provided and applied thereto.
  • the presentation can be done for example by spraying. But it is also possible that only the
  • Fiber mat from step a) provided and then at least one of the two
  • the exposure time of the inorganic Bronsted acid i. H. the time that elapses between step b) and c) (eg, time between the initiation of the spraying of the inorganic Bronsted acid to the contacting of the treated fiber mat with the press), 1 to 40 seconds, preferably 2 to 30 seconds and more preferably 2 to 20 seconds.
  • Integrate manufacturing processes for fiber board production can be done by sprinkling glued fibers on a forming belt.
  • one of the two surfaces of the fiber mat rests on the forming belt (referred to herein as the "underside"), while the other of the two surfaces of the fiber mat faces upwards / or on the underside resting on the forming belt.
  • Forming band provided and then treated the upwardly facing surface of the fiber mat with the inorganic Brönsted acid from step b).
  • the inorganic Brönsted acid or the liquid containing it is sprayed on.
  • first the inorganic Brönsted acid or the liquid containing it is placed on the forming belt and then the fiber mat is provided.
  • the presentation of the inorganic Brönsted acid or the liquid containing it is preferably carried out by spraying.
  • the upwardly facing surface is additionally treated with the inorganic Bronsted acid or the liquid containing it. Thereby, a fiber mat which has been treated on both surfaces can be obtained.
  • Seconds preferably 2 to 30 seconds and especially 2 to 20 before the treatment of the top of the fiber mat done.
  • Fiber mat spreading and / or fiber mat forming The treatment preferably takes place after the fiber mat formation and / or shortly before the pressing of the fiber mat into a fiber board.
  • the Brönsted acid in step b) and the compression in step c) can in principle be varied.
  • the time between the treatment with the inorganic Bronsted acid in step b) and the compression in step c) is at least 1, 2, 5, 10 or 15 seconds.
  • the upper limit for the time between treatment with the inorganic Brönsted acid in step b) and the compression in step c) may be 5 minutes, 2 minutes, 40 seconds, 30 seconds or 20 seconds, said lower and upper limits being related to each other can be combined.
  • the time between treatment with the inorganic Brönsted acid in step b) and the compression in step c) 1 to 40 seconds, particularly preferably 2 to 30 seconds and particularly preferably 2 to 20 seconds.
  • an inorganic Bronsted acid is used in step b) of the process according to the invention.
  • the inorganic Bronsted acid is preferably present as (possibly diluted) liquid.
  • the inorganic Bronsted acid is present in the liquid in a concentration of up to 40, 50, 60, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 98 or 99% by weight, based on the total weight of the liquid.
  • Particularly preferred as the treatment liquid in step b) is an aqueous solution of the inorganic Brönsted acid.
  • the liquid may also contain other additives, for example release agents.
  • inventive method as part of a liquid composition and / or in a liquid in a concentration of 20 to 85 wt .-%, particularly preferably from 30 to 70 wt .-% and particularly preferably from 40 to 55 wt .-%, based on the Total weight of the liquid used.
  • the liquid is an aqueous solution of the inorganic Brönsted acid, which may also contain other additives.
  • the mass fraction is understood. That is, it means the mass of the inorganic Brönsted acid relative to the total mass of the liquid.
  • the inorganic Bronsted acid to be used according to the invention has
  • pK s is the negative decadic logarithm of the
  • Acid constant Ks at standard conditions The smaller the pKs value, the stronger the acidity. If an acid has several dissociation stages (for example, H2SO4: pKs 1st stage: -3, 2nd stage: 1.92), here, with the p value, the pfö value of 1.
  • PKs values of some important inorganic Brönsted Acids can be found in the table below or, for example, in Gerhart Jander, Karl Friedrich Gonz, Gerhard Schulze, Jürgen Simon (ed.]: partition analyses.
  • the inorganic Bronsted acid can be used alone or in combination with one of its salts, esters or adducts.
  • the preferred amount of the inorganic Bronsted acid which is applied in step b) is 3 to 150 g / m 2 , particularly preferably 15 to 100 g / m 2 and particularly preferably 25 to 75 g / m 2 , based on the Step b) treated surface of the fiber mat.
  • Treated surface means, for example, the entire surface of the top, even if parts of it are recessed, but not the sum of all surfaces of the fiber mat, ie the top, the bottom and the edge surfaces. According to one embodiment, the
  • the inorganic Bronsted acid thereby evenly distributed over the surface of the top and / or bottom.
  • the above g / m 2 data refer to g pure acid per m 2 treated surface. If, for example, 50 g of a 50% strength by weight acid solution are sprayed onto 1 m 2 surface in step b), the amount of acid used here is 25 g / m 2 .
  • the inorganic Bronsted acid is a mineral acid. Examples of mineral acids are phosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid, phosphonic acid, sulfuric acid, sulfurous acid, hydrochloric acid, nitric acid, nitrous acid or mixtures thereof.
  • the inorganic Bronsted acid is preferably selected from the group consisting of phosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid, phosphonic acid or mixtures thereof. Particularly preferred is phosphoric acid, in particular the place io-phosphoric acid used. It is also possible to treat it with a mixture of phosphoric acid and a salt of phosphoric acid.
  • the salts may, for example, be alkali salts, alkaline earth salts and / or ammonium salts.
  • the inorganic Brönsted acid used is phosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid, phosphonic acid or mixtures thereof. Practical experiments have shown that this can reduce the risk of strongly acidic reactions with the lignocellulose-containing material and the concomitant reduction in quality of the lignocellulose-containing fiber or of the end product.
  • Phosphoric acids in the context of this invention are those which have a free HO-P group.
  • Examples of phosphoric acids which can be used according to the invention are orthophosphoric acid, phosphonic acid and / or phosphinic acid.
  • phosphoric acid is particularly ort / io phosphoric acid into consideration.
  • salts of orthophosphoric acid in particular phosphates, hydrogen phosphates and / or dihydrogen phosphates.
  • the salts of phosphoric acid may be, for example, their alkali salts, alkaline earth salts and / or ammonium salts or compounds. Salts of phosphoric acid which can be used according to the invention are also phosphonates and / or phosphinates.
  • the phosphoric acid is used as 20 to 85% by weight, in particular 30 to 70% by weight, solution in water. Particularly good results have been obtained in the treatment with a 40 to 50 wt .-%
  • Phosphoric acid solution adjusted in water may optionally contain further additives.
  • step c) of the process according to the invention the surface-treated fiber mat obtained from step b) is pressed into a fiberboard.
  • a fiberboard In principle, various methods are known to those skilled to compress glued lignocellulose fibers to a fiberboard.
  • step c) is a hot pressing. Suitable temperatures for the compression in step c) of the method according to the invention or one of its
  • Embodiments are temperatures of 150 ° C to 250 ° C, preferably from 160 ° C to 240 ° C, more preferably from 180 ° C to 230 ° C. At temperatures in these ranges, the process can be carried out particularly economically.
  • Pressing temperature of at least about 150 ° C is performed.
  • the pressing factor in hot pressing is preferably 2 to 15 s / mm, preferably 2 to 12 s / mm, and particularly preferably 4 to 12 s / mm.
  • the residence time of the lignocellulose-containing fiberboard in seconds per millimeter thickness or thickness of the finished pressed lignocellulose-containing material is referred to as press factor
  • Lignocellulosic fiberboard be achieved.
  • the fiberboard is a fiberboard, in particular a obtainable by the process according to the invention fiberboard.
  • the fiberboard consists essentially of lignocellulose-containing fibers.
  • essential here means up to 80, 85, 90, 95, 98 or 99 wt .-%, based on the
  • the fiberboard may be a single-layer or multi-layer fiberboard.
  • the fiberboard is a DHF, UDF, LDF, MDF, or HDF board.
  • the fiberboard is a DHF board.
  • the DHF plate according to the invention corresponds to the standard
  • the fiberboard has a thickness of 8 to 30 mm, preferably 10 to 22 mm and particularly preferably 12 to 20 mm.
  • the density can be determined according to EN 323: 93-08.
  • the fibers of the fiberboard are glued with an isocyanate-based binder, preferably a PMDI based. With these binders can be dispensed with the addition of a curing agent.
  • the fiberboard on at least one positive or non-positive connection element in particular a groove and / or spring.
  • at least one of the edge surfaces of the fibreboard can be designed such that it can be connected to another edge surface of another fiberboard.
  • the connection is a tongue and groove connection or bung. It is particularly preferred if the groove, spring and / or bouncing is round, oval, conical or angular.
  • the connection between the fiberboard is form-fitting. Particularly preferred is the compound
  • Tongue-and-groove or bung is understood to be connections that can be put together or nested at their edge surfaces or edges.
  • the two fiberboard panels to be joined can each have a groove on the edge surfaces or edges into which a so-called spring is inserted or inserted as a connecting third component.
  • the at least one of the fiberboard panels to be joined can each have a groove on the edge surfaces or edges into which a so-called spring is inserted or inserted as a connecting third component.
  • the fiber board has an edge surface or edge at least one groove and the other edge surface or edge at least one spring.
  • the fiber board has a groove on at least one edge surface and a spring on at least one other edge surface.
  • Processes according to the invention are obtainable, advantageous in that, in addition to the increased fungal resistance, they can also achieve a sufficiently secured outer skin in roof structures. Moreover, through the tongue and groove or the bung, but also the hydrophobized surface an improved water flow over the surface of the DHF plate can be enabled and the
  • This roof or wall component contains or consists of at least one fiber board, which is produced by the method according to the invention or one of its embodiments. It may be in the fiberboard to a DHF plate with two
  • the DHF board has, as described above, a darker color on the treated surface.
  • This has the advantage that the treated (and thus during installation, for example inward-facing) main side of the roof or wall component, in particular the DHF plate, can be easily distinguished from the untreated main side
  • the invention also generally relates to the use of an inorganic Bronsted acid in fiberboard manufacture to increase the resistance of the fiberboard to fungal attack. Since inorganic Bronsted acids were not previously known as a biocide, this use in fiberboard production was surprising. This is especially true against the background that mushrooms usually prefer an acidic environment for their growth (pH 2 to 4) and therefore it does not suggest to increase the fungus resistance or resistance of a surface by an acid treatment. The person skilled in the art would rather have expected that the acid lowers the pH of the material and thus favors the growth of fungi. In a
  • Embodiment used is phosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid, phosphonic acid and a mixture thereof.
  • Another object of the invention is the use of an inorganic Bronsted acid in the surface treatment of a fiber mat in the Fiberboard production for hydrophobing and / or to increase the
  • Phosphonic acid or a mixture thereof is used.
  • FIGS. 2a and 2b are shown schematically in FIGS. 2a and 2b.
  • Figure 1 shows a fiberboard 1, which was prepared by the process according to the invention.
  • the fiberboard 1 has two main sides 2 and 3, one the top 2 and the other the bottom 3 of
  • Fibrous plate 1 which were each treated in the course of their preparation with an inorganic Brönsted acid in step b).
  • Areas 2 'and 3' outline the topsheets of the two major sides whose resistance to fungal attack was enhanced by the treatment with the inorganic Brönsted acid.
  • These areas 2 'and 3' are optically characterized by a dark color.
  • the remaining surfaces 4 represent the edges of the fiberboard 1.
  • Figure 2a shows schematically the production of a fiberboard according to a
  • Embodiment of the method according to the invention in which one of the two main sides has been treated with an inorganic Brönsted acid in step b).
  • a fiber mat 5 which consists essentially of binder-coated lignocellulosic fibers, a liquid 6 containing an inorganic Brönsted acid from above sprayed.
  • the treated fiber mat 5 is pressed in a hot press 7 under the action of elevated pressure and elevated temperature to the fiberboard 1 '.
  • top 2 and treated topcoat 2 'treated with the inorganic Bronsted acid are oriented upwardly.
  • Figure 2b shows schematically the production of a fiberboard 1 "after a
  • Embodiment of the method according to the invention in which both main sides, i. the top 2 and bottom 3 were treated with an inorganic Brönsted acid in step b).
  • a liquid 6 containing an inorganic Brönsted acid is introduced by spraying on a forming belt 8.
  • the liquid 6 is sprayed onto the upward-facing surface of the fiber mat 5 from above.
  • the fiber mat 5 treated from both main sides is pressed into the fiber plate 1 "in a hot press 7 under the action of elevated pressure and elevated temperature the cover layer 2 "), which has been treated with the inorganic Bronsted acid, is oriented upwards and the underside 3 (or cover layer 3") oriented downwards.
  • the experimental panel 1 was constructed according to an embodiment of the invention, i. with treatment of both surfaces of the
  • Fiber mat with an inorganic Bronsted acid prepared.
  • Binder emulsifiable PMDI (eMDI) type (IBOND MDF EN 4330 / Fa. Huntsman) 2% paraffin emulsion (w / w) - Type Pro A18 (Sasol)
  • Raw material Coniferous wood fibers (pine and spruce wood)
  • the reference plates 1 to 4 were produced in duplicate according to the MDF process commonly used in the wood industry. Reference plates 1 to 4 were prepared without treatment with an inorganic Brönsted acid.
  • the experimental panel 1 was prepared in duplicate according to an embodiment of the method according to the invention. Thereby, a fiberboard was obtained, the two major sides of which had been treated with phosphoric acid during production.
  • the glued fiber mat was additionally included in the fiber mat shaping and shortly before the press entry Phosphoric acid surface treated.
  • the surface treatment was carried out in the order given below:
  • composition of the reference plates 1 to 4 and the experimental plate 1 is in
  • Test plate 1 0.56 N / m 2 The results show that the good mechanical properties were maintained despite the additional treatment with the phosphoric acid.
  • Trial plate 1 to be much smoother than that of the reference plates 1 to 4.
  • test organisms on different culture media see point 3, experiments A, B and B ') incubated over 4 weeks. At the end of the incubation period, the growth of the specimens was visually assessed to control fungal growth (experiment A) or the
  • Test specimen After one-week conditioning (20 ° C, 65% RH) of the
  • Reference plate 2 and the test plate 1 of Example 1 were cut out nine test specimens in the dimension 5x5x0.8 cm.
  • test organisms were first precultivated on malt extract agar plates.
  • the fungal spores were harvested by means of the mineral salt solution with the aid of a Drigalskispatels.
  • This solution was then filtered through an extraction tube with cotton wool (sterile). The germ count was determined with the Thomasch. The final bacterial count was a CFU of 4 ⁇ 10 7 / ml. This solution was diluted with mineral salt solution to a density of 10 6 CFU / ml, thus obtaining the spore suspension for the experiments.
  • the incomplete agar from 3.1.1. with glucose, so that a glucose concentration of 30 g / 1 was obtained. Then glasses with a volume of 750 ml were filled with 150 ml of agar and sealed with a lid, which was provided centrally with a cotton plug, and steam sterilized.
  • test bodies were applied to the incomplete agar (see point 3.1.1.), which was previously inoculated with a spore suspension of the test organisms. If the test body contains no components that can be used for the fungi, the fungi can not develop any mycelium and can overgrow the test specimen or attack the test specimens through their metabolic products. Test A is suitable for assessing the basic resistance of the test bodies to fungal attack in the absence of organic contaminants.
  • test specimens of the reference plate 2 and the test plate 1 of Example 1 were used.
  • the respective test body was applied directly to the agar and incubated at 24 ° C / RH for 4 weeks.
  • test bodies were applied to the complete agar (see point 3.1.2.), which was previously inoculated with a spore suspension of the test organisms.
  • Experiments B and B ' are suitable for assessing the principal fungistatic action or property of the test bodies against fungal attack in the presence of organic contaminants. Even if the test bodies do not contain any nutrients, the fungi can overgrow the test bodies and attack the test bodies through their metabolic products.
  • a growth inhibition on the Test body or on the culture medium (inhibition zone) indicates a fungicidal or fungistatic activity or equipment of the test body.
  • experiment B the respective test body was applied directly to the complete agar and incubated at 24 ° C / RH for 4 weeks.
  • experiment B the complete agar was first incubated until its surface was completely overgrown with the test organisms. Thereafter, the respective test body was applied to the complete agar and incubated at 24 ° C / RH for 4 weeks.
  • Table 2 represents an average of 3 independent visual assessments made by 3 different persons.
  • the reference plate 2 specimens showed a strong to moderate fungal growth in all the tests.
  • the fungal growth extended to the face of the main facing side as well as to the edges of the test specimen
  • the test specimens of test slab 1 were mostly medium to none and only in all tests in one case a strong fungal growth

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Faserplatte, umfassend die Schritte a) Bereitstellen einer Fasermatte enthaltend beleimte, lignoceliulosehaltige Fasern, b) Behandeln mindestens einer der beiden Oberflächen der Fasermatte aus Schritt a) mit einer anorganischen Brönsted-Säure und c) Verpressen der aus Schritt b) erhaltenen, oberflächenbehandelten Fasermatte zu einer Faserplatte. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Faserplatte, die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlich ist. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Dach- oder Wandbauteil, welches eine solche Faserplatte enthält oder daraus besteht. Weiterhin betrifft die Erfindung auch die Verwendung einer anorganischen Brönsted-Säure bei der Faserplattenherstellung zur Erhöhung der Beständigkeit der Faserplatte gegen Pilzbefall sowie die Verwendung einer anorganischen Brönsted-Säure bei der Oberflächenbehandlung einer Fasermatte in der Faserplattenherstellung zur Hydrophobierung und/oder zur Erhöhung der Beständigkeit der Faserplatte gegen Pilzbefall.

Description

Faserplatte mit erhöhter Beständigkeit gegen Pilzbefall sowie Verfahren zu deren Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Faserplatte mit erhöhter Beständigkeit gegenüber Pilzbefall und eine Faserplatte, die durch dieses Verfahren erhältlich ist. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Dach- oder Wandbauteil, welches aus einer solchen Faserplatte besteht oder diese enthält. Ferner betrifft die Erfindung ist die Verwendung einer anorganischen Brönsted-Säure bei der
Faserplattenherstellung zur Erhöhung der Beständigkeit der Faserplatte gegen Pilzbefall sowie die Verwendung einer anorganischen Brönsted-Säure bei der
Oberflächenbehandlung einer Fasermatte in der Faserplattenherstellung zur
Hydrophobierung und/oder zur Erhöhung der Beständigkeit der Faserplatte gegen Pilzbefall. Faserplatten werden vielseitig im Innen- und Dachausbau sowie im Möbelbau eingesetzt, beispielsweise als Wandelement für den Außen- oder Innenbereich, als Trägerplatte für Laminatfußböden, für Vorder- und Rückfronten von Möbeln oder zur Unterbeplankung und Dämmung von Dachaufbauten. Unterschiedliche Typen von Faserplatten sind dem Fachmann bekannt. Diese sind beispielsweise im„Taschenbuch der Holztechnik" von A. Wagenführ und F. Scholz, Hanser Verlag, 2012, auf den Seiten 146 bis 149 beschrieben. Wenn hier oder anderer Stelle von„Platte" die Rede ist, dann ist damit ein quaderförmiges Flachprodukt gemeint, welches durch 6 Oberflächen definiert ist: Vier Kantenflächen sowie eine Ober- und Unterseite, wobei die Oberseite und die Unterseite hier zusammen und in Abgrenzung zu den Kantenflächen als „Hauptseiten" oder„Oberflächen der Platte" bezeichnet werden.
Im Baubereich werden vorzugsweise DHF-Platten (diffusionsoffene und
feuchtebeständige Faserplatten) als Unterdeckplatten zur Beplankung von Dächern und Wänden eingesetzt. Hier ist eine gute Feuchtebeständigkeit bzw. ein guter Schutz gegen mikrobiellen Befall gewünscht, da DHF-Platten über längere Zeiträume Wasser oder Feuchtigkeit ausgesetzt sein können. Beispielsweise kann sich diese Belastung durch äußere Witterungsbedingungen oder durch verdunstendes Wasser in
Innenräumen, insbesondere in Neubauten, ergeben. So ist in Neubauten nach dem Verputzen der Wände noch Restfeuchte vorhanden, die mit der Zeit verdunstet und Richtung Dachstuhl aufsteigt. Hier kommt es in der Praxis zu einer Kondensation von Feuchtigkeit an den DHF-Platten, die im Dachstuhl verbaut sind, und es kann innerhalb kurzer Zeit zu einer Schimmelbildung, insbesondere an der nach innen gerichteten Oberfläche der DHF-Platte kommen. Dieses Problem tritt auch bei ungenügend abgedichteten oder beschädigten Dächern (dann können auch die nach außen gerichteten Oberflächen der DHF-Platte betroffen sein) sowie unbelüfteten, kalten Dachböden auf. Eine erhöhte Schimmelbildungsgefahr kann ebenso bei Faserplatten auftreten, die in Wänden im Innen- und Außenbereich sowie als Rückfronten von Möbelstücken, die zu einer Außenwand gerichtet sind, verbaut worden sind. Deshalb ist es erstrebenswert verbesserte Holzfaserplatten, insbesondere DHF-Platten, bereitzustellen, bei denen mindestens eine der beiden Hauptseiten der Faserplatte eine erhöhte Beständigkeit gegenüber Pilzbefall aufweist.
Abgesehen von den Hauptseiten, kann auch bei den Kantenflächen der Faserplatten eine Erhöhung der Pilzbeständigkeit wünschenswert sein. Dieser Aspekt tritt jedoch meistens in den Hintergrund, da die Kanten üblicherweise eine viel geringere
Oberfläche im Vergleich zu den Hauptseiten der Faserplatte aufweisen. Zudem stehen beim Verbau die Kanten der Faserplatten typischerweise miteinander in Kontakt, wodurch die Kanten nicht direkt der Feuchtigkeit ausgesetzt sind.
Zur Vermeidung von Schimmelbildung bei Faserplatten ist aus dem Stand der Technik der Einsatz verschiedener Substanzen mit biozider bzw. fungizider Wirkung bekannt. Die üblichen Holzschutzmittel, die den Befall durch holzzerstörende und -verfärbende Pilze oder Insekten verhindern (vorbeugender Holzschutz) bzw. im Falle eines bereits eingetretenen Befalls Schadorganismen abtöten (bekämpfender Holzschutz) sollen, enthalten in der Regel stets Biozide als wirksame Bestandteile. Biozide sind in der Biozid-Verordnung (EU) Nr. 528/2012 klassifiziert.
Beispiele für üblicherweise eingesetzte Biozid-Holzschutzmittel sind
Steinkohlenteeröle (Kreosole), wasserlösliche/wasserbasierte Schutzmittel (Borate) oder lösemittelhaltige Schutzmittel (Triazole). Die Teeröle zeigen zwar eine gute antimikrobielle Wirksamkeit. Jedoch ist zu bedenken, dass diese gesundheitsschädlich sind, einen starken Geruch aufweisen sowie schlecht überstreichbar und verklebbar sind. Die wasserlöslichen Schutzmittel stellen vielfach Kombinationen anorganischer Salze mit meist wasserunlöslichen organischen Wirkstoffen dar. Letztere werden mit Hilfe von Emulgatoren bzw. Dispergiermittel wasseremulgierbar/dispergierbar und somit wasserverdünnbar gemacht (deshalb„wasserbasiert"). Wasserbasierte bzw. wasserlösliche Holzschutzmittel sind unter anderem in der EP 2 146 571 Bl und EP 1 813 402 A2 beschrieben.
Die EP 2 146 571 Bl beschreibt ein Möbel- und/oder Innenausbauteil, welches durch Imprägnierung mit einer Harzzusammensetzung antimikrobiell behandelt wird. Die Harzzusammensetzung enthält eine biozide Zusammensetzung
aus einer organischen bioziden Verbindung (Isothiazolinone) und einem nanoskaligen Metalloxid (ZnO, MgO oder AI2O3). Ein Nachteil einer solchen Kombination ist jedoch, dass Emulgatoren als Lösungsvermittler zugesetzt werden, die durch ihre
emulgierende Wirkung die Quellung der Faserplatte zusätzlich fördern können.
Die EP 1 813 402 A2 beschreibt eine Faserplatte für den Dach- und Wandbau, die in ihrer Deckschicht Borate als Schimmelpilzschutz enthält. Die Borverbindungen scheinen grundsätzlich gegen Pilze wirksam zu sein, jedoch sind diese Verbindungen wasserlöslich und nicht im Fasermaterial fixiert. Dadurch bleiben diese selbst bei Zusatz fixierender Mittel leicht auswaschbar und ihre Wirkung geht im Laufe der Anwendungsdauer verloren. Aufgrund der oben beschriebenen Nachteile können viele Holzschutzmittel, die biozide Substanzen enthalten, deshalb nicht optimal im Dach- oder Innenausbau verwendet werden. Weiterhin können die Biozide aufgrund ihrer potentiellen
Emission durch Verdunstung, Abrieb oder durch anderweitige Freisetzung die
Gesundheit von Menschen beeinträchtigen. Biozide bergen grundsätzlich die Gefahr von Resistenzbildungen sowie Allergisierung, weswegen ihre Exposition
weitestgehend vermieden werden sollte. Oftmals verlieren Biozide aber auch durch allmählichen (natürlichen) Abbau ihre Wirkung. Die wasserlöslichen oder
wasserbasierten Holzschutzmittel können beispielsweise mit der Zeit aus der
Faserplatte ausgewaschen werden, wodurch einerseits die antimikrobielle
Wirksamkeit nachlässt und andererseits eine erhöhte Umweltbelastung auftreten kann. Ausgehend von dem vorstehend erläuterten Stand der Technik und dessen Nachteilen bestand eine Aufgabe der Erfindung darin, eine Faserplatte mit erhöhter
Beständigkeit gegen Pilze herstellen zu können ohne eine instabile, auswaschbare oder risikobehaftete Substanz verwenden zu müssen. Ein weiterer Aspekt der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe bestand darin, ein umweltfreundliches Produkt herzustellen, welches sich durch eine langanhaltende Pilzbeständigkeit auszeichnet.
Ferner war es eine weitere Aufgabe der Erfindung , eine Faserplatte und ein Verfahren zu ihrer Herstellung aufzuzeigen, durch die ein ausreichender Schutz vor Pilzbefall mit geringem Aufwand, insbesondere durch geringen Eintrag von Fremdstoffen in die Faserplatte und geringer bis keiner Erhöhung der Kosten für die Herstellung der Faserplatte, erreicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren nach Anspruch 1, die Faserplatte nach Anspruch 13, das Dach- oder Wandbauteils nach Anspruch 14 sowie eine Verwendungen gemäß Anspruch 15 oder 16 gelöst. Besondere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen wiedergegeben.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Faserplatte, umfassend die Schritte:
a) Bereitstellen einer Fasermatte enthaltend beleimte, lignocellulosehaltige Fasern,
b) Behandeln mindestens einer der beiden Oberflächen der Fasermatte aus Schritt a) mit einer anorganischen Brönsted-Säure,
c) Verpressen der aus Schritt b) erhaltenen, oberflächenbehandelten
Fasermatte zu einer Faserplatte.
Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Holzfaserplattenherstellung, wobei zu den üblichen
Verfahrensschritten eine zusätzliche Oberflächenbehandlung der Fasermatte mit einer anorganischen Brönsted-Säure vor dem Verpressen zu einer Faserplatte durchgeführt wird. Brönsted-Säuren sind dem Fachmann allgemein bekannt. Beispiele und Eigenschaften von Brönsted-Säuren sind beispielsweise im„Basiswissen der Chemie", C. Mortimer, Thieme, 7. Auflage, 2001 auf den Seiten 281 bis 290
beschrieben.
Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Substanzen bzw. Bioziden sind die erfindungsgemäß eingesetzten anorganischen Brönsted-Säuren weder Biozide im Sinne der Biozid-Verordnung noch bergen sie die oben beschriebenen gesundheitsschädlichen oder umweltbelastenden Nachteile. Da die erfindungsgemäß eingesetzten anorganischen Brönsted-Säuren nicht die gesundheitsgefährdenden Eigenschaften üblicher Biozide oder Holzschutzmittel aufweisen und zudem in geringen Konzentrationen eingesetzt werden können, kann durch das
erfindungsgemäße Verfahren ein umweltfreundliches,„grünes" Produkt erhalten werden. Da es unter der Hitzeeinwirkung des Verpressens in Schritt c) des
erfindungsgemäßen Verfahrens vermutlich zu einem Abreagieren der eingesetzten anorganischen Brönsted-Säure kommt, werden auch die im Stand der Technik auftretenden Nachteile des Auswaschens oder des Unwirksamwerdens des Biozids vermieden. Überraschenderweise wurde festgestellt, dass durch den Einsatz einer anorganischen Brönsted-Säure die oben aufgeführten, aus dem Stand der Technik bekannten
Probleme weitestgehend vermieden oder reduziert werden können. In praktischen Versuchen hat sich gezeigt, dass durch die Oberflächenbehandlung der Fasermatte mit einer anorganischen Brönsted-Säure Faserplatten erhalten werden können, die eine erhöhte Beständigkeit gegenüber Pilzbefall aufweisen. Dies war überraschend, da die anorganische Brönsted-Säure selbst nicht als chemisches Biozid wirkt.
Wenn hier oder anderer Stelle von„Pilz" oder„Pilzbefall" die Rede ist, dann ist mit „Pilz" die breite Definition für das Reich der„Fungi" aus der biologischen Taxonomie gemeint. Dies schließt neben Einzellern wie Bäckerhefe auch Vielzeller wie
Schimmelpilze oder Ständerpilze mit ein. Unter„Pilz" sind hier vor allem auch holzzerstörende und/oder holzverfärbende Pilze bzw. der Befall durch diese gemeint. Diese holzzerstörenden und/oder holzverfärbenden Pilze schädigen das Holz typischerweise durch beispielsweise Braunfäule, Weißfäule, Moderfäule, Schimmel, Bläue oder Rotstreifigkeit. Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich bei den
Pilzen um Schimmelpilze und/oder Bläuepilze. Die Pilze können weiterhin ausgewählt sein aus den Basomyceten, Ascomyceten und Deutomyceten. Unter„Erhöhung der Beständigkeit" wie hier verwendet, ist eine Verringerung des Pilzbefalls im Vergleich zu einer nicht-biozid, fungizid und/oder fungiostatisch wirkende Referenz gemeint. Diese Beständigkeit der Faserplatten gegenüber Pilzbefall kann beispielsweise in Anlehnung an die Norm EN ISO 846:1997„Bestimmung der Einwirkung von
Mikroorganismen auf Kunststoffe" wie in den Ausführungsbeispielen beschrieben ermittelt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren erwies sich in praktischen Versuchen auch als besonders schonend für die Holzfasern. Bei den durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen Faserplatten blieben die erforderlichen mechanischen
Eigenschaften trotz der Säurebehandlung erhalten. Dies war überraschend, da der Fachmann bei einer Säurebehandlung üblicherweise Faserschädigung und damit eine Beeinträchtigung der mechanischen Eigenschaften des Endprodukts erwarten würde.
Grundsätzlich wäre es auch denkbar die Fasern vor der Bereitstellung der Fasermatte, z.B. bereits bei der Zerfaserung, im Kocher oder im Refiner mit der anorganischen Brönsted-Säure zu behandeln. In diesem Fall müssten die behandelten Fasern jedoch in einem zusätzlichen thermischen Schritt unterzogen werden. Dies kann zu einer Schädigung der Faserstruktur führen. Im Gegensatz dazu, sieht das erfindungsgemäße Verfahren die Behandlung der Fasern erst nach deren Beleimung im Stadium der Fasermatte, d.h. im Schritt b), vor. Da durch diese Vorgehensweise die behandelten Fasern nur noch einem thermischen Schritt, nämlich dem Verpressen zu einer
Faserplatte, unterzogen werden, ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders schonend für die Fasern.
Zudem nur die Oberfläche bzw. die Decklagen der Fasermatte mit der anorganischen Brönsted-Säure behandelt werden, bleibt der Kern der Faserplatten säurefrei. Dies hat zum einen den Vorteil, dass die Fasern des Plattenkerns nicht mit der anorganischen Säure behandelt werden, wodurch eine mögliche Faserstrukturschädigung vermieden und die mechanischen Eigenschaften, die wesentlich durch den Plattenkern bestimmt werden, weitestgehend unbeeinträchtigt bleiben. Ein weiterer Vorteil ist, dass das erfindungsgemäße Verfahren dadurch auch für eine Vielzahl von Faser-Bindemittel Kombinationen geeignet ist. Denn Säure kann die Eigenschaften des Bindemittels beeinträchtigen und so zu ungenügenden Bindemittelwirkung und/oder
mechanischen Eigenschaften des Endprodukts führen, wenn auch der Kern der Fasermatte mit Säure behandelt wurde.
Praktische Versuche haben ergeben, dass eine Behandlung der Oberfläche bzw. der Decklage der Fasermatte kurz vor Presseneintritt bereits ausreichend für die erfindungsgemäß erzielte erhöhte Beständigkeit gegenüber Pilzen ist. Da nur eine Oberflächenbehandlung stattfindet, sind in dem erfindungsgemäßen Verfahren bereits geringe Konzentrationen der anorganischen Brönsted-Säure, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fasermatte, ausreichend, um eine erhöhte Beständigkeit gegenüber Pilzen zu gewährleisten.
Ohne an eine bestimmte wissenschaftliche Theorie gebunden sein zu wollen, könnte sich die überraschende Wirkung der erfindungsgemäßen Behandlung mit der anorganischen Brönsted-Säure wahrscheinlich dadurch erklären lassen, dass
Hydroxylgruppen, insbesondere von Polysacchariden oder anderen
Zellwandpolymeren, die in den Fasern enthalten sind und eine Nahrungsquelle für Pilze und andere Mikroorganismen darstellen, derart modifiziert werden, dass diese nicht mehr als Nahrungsquelle für die Pilze dienen können. Dadurch sind die Pilze wahrscheinliche nicht mehr dazu in der Lage, sich zu vermehren und/oder die Fasern durch ihre Stoffwechselprodukte zu schädigen.
Ferner wurde gefunden, dass die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen Faserplatten hydrophober sind als vergleichbar hergestellte Faserplatten, bei deren Herstellung die Fasermatte nicht mit einer anorganischen Brönsted-Säure
oberflächenbehandelt wurde. Dies ist besonders vorteilhaft für Faserplatten, die einer erhöhten Feuchtigkeit ausgesetzt sind, da so eine unerwünschte Quellung der
Faserplatte reduziert werden kann. Ferner hat sich herausgestellt, dass dieser Hydrophobierungseffekt synergistisch zu dem pilzhemmenden Effekt der Behandlung mit der anorganischen Brönsted-Säure wirkt. Ohne sich auf eine bestimmte wissenschaftliche Theorie festlegen zu wollen, ist für die erhöhte Hydrophobie der Oberfläche der Faserplatte vermutlich die durch die
Behandlung mit der anorganischen Brönsted-Säure bedingte Elimination der freistehenden Hydroxylgruppen der Polysaccharide oder anderen
Zellwandpolymeren, die in den Fasern enthalten sind, verantwortlich. Dies führt zu einer geringeren Interaktion mit den Wassermolekülen und resultiert in einer Hydrophobierung der Faserplattenoberfläche. Überdies zeigen die erfindungsgemäß hergestellten Faserplatten
überraschenderweise eine viel glattere Oberfläche als vergleichbar hergestellte Faserplatten. Es wurde gefunden, dass oberflächliches Wasser vorwiegend abperlt und nicht in die behandelte Oberfläche eindringt. Aufgrund der oben beschriebenen Nahrungsquellenreduktion und der chemischen Hydrophobierung durch Elimination der freistehenden Hydroxylgruppen („chemische Hydrophobierung") ergibt sich wahrschlich so in synergistischer Weise zusätzlich eine physikalisch verdichtete Oberfläche („physikalische Hydrophobierung") welche die Pilzbeständigkeit durch Vermeidung von Feuchtigkeitseindringen weiter erhöht.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Behandlung mit der anorganischen Brönsted-Säure ist, dass sich ihr Einsatz auf einfache Weise in übliche Verfahren der Holzindustrie zur Herstellung von Faserplatten integrieren lässt. Die
Wasserlöslichkeit der anorganischen Brönsted-Säuren, die in dem
erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden, ist von besonderem Vorteil.
Wässrige Lösungen oder Suspensionen lassen sich gut in die üblichen
Verfahrensschritte und Anlagen, die bei der Faserplattenherstellung Einsatz finden, integrieren. Es sind keine aufwändigen Zwischen schritte oder
Verfahrensunterbrechungen erforderlich. Die anorganische Brönsted-Säure kann beispielsweise über eine Blowline aufgetragen werden. Aufgrund der
Wasserlöslichkeit der anorganischen Brönsted-Säure müssen keine organischen Lösungsmittel eingebracht werden, die zum einen eine Brandgefahr und zum anderen eine zusätzliche, potentiell gesundheitsschädliche Emissionsquelle darstellen.
Überdies können trotz der Wasserlöslichkeit der anorganischen Brönsted-Säuren die bekannten Probleme üblicher wasserlöslicher Holzschutzmittel vermieden werden. Es konnten in den erfindungsgemäßen Faserplatten keine gesundheitsschädlichen oder umweltschädlichen Rückstände oder Emissionen nachgewiesen werden. Außerdem wurde in praktischen Versuchen gefunden, dass die Pilzbeständigkeit im Laufe der Zeit erhalten bleibt, sich also keine Stabilitäts- oder Auswaschproblematik zeigt. Dies beruht vermutlich auf der kovalenten Verknüpfung, welche die anorganische
Brönsted-Säure beim Abreagieren im Pressschritt mit dem Fasermaterial und/oder dem Bindemittel eingeht. In der fertigen Faserplatte scheint die anorganische
Brönsted-Säure nicht mehr chemisch zu wirken und sie stellt auch kein Biozid dar. Vielmehr beruht der erfindungsgemäße Pilzschutz-Effekt auf einer Art
„physikalischen" Wirkung der mit der anorganischen Brönsted-Säure behandelten und dadurch modifizierten Oberfläche.
Ein weiterer Vorteil gegenüber den üblichen wasserbasierten, nicht reaktiven
Holzschutzmitteln ist, dass keine weiteren Zusatzstoffe, wie beispielsweise
Emulgatoren, erforderlich sind, um die anorganische Brönsted-Säure zu lösen und auf die Fasermatte aufbringen zu können. Dadurch kann auch eine zusätzliche Quellung der Faserplatte vermieden werden. Überdies sind viele anorganische Brönsted-Säuren kostengünstig erhältlich.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders gut zur Herstellung von Faserplatten und ist auf keinen bestimmten Faserplattentyp beschränkt. Die durch das Verfahren erhältlichen Faserplatten können ein- oder mehrschichtig sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat sich als besonders praxisgerecht für die
Herstellung von diffusionsoffenen Faserplatten für den Dach- und Wandausbau (nachfolgend„DHF-Platten" genannt) erwiesen. Insbesondere die hier beschriebenen Ausführungsformen ermöglichen die unkomplizierte Erhöhung der Pilzbeständigkeit mindestens einer Hauptseite der DHF-Platte. Besonders vorteilhaft hieran ist, dass sich so eine DHF-Platte mit erhöhter Beständigkeit gegen Pilzbefall ohne aufwendige Zwischenschritte oder weitere chemische Nachbehandlung erhalten lässt.
Überraschenderweise scheint die erfindungsgemäß erhältliche DHF-Platte erhöhte hydrophobe Eigenschaften und eine glattere Oberfläche aufzuweisen. Dies bietet einen zusätzlichen Schutz gegen eindringendes Wasser oder Feuchtigkeit. Weiterhin wurde gefunden, dass die Hauptseite der Faserplatte, die mit der anorganischen Brönsted-Säure behandelt wurde, eine dunklere Färbung aufweist, als die restlichen Flächen der Faserplatte, die nicht behandelt wurden. Die Verfärbung ist wahrscheinlich auf die Behandlung bzw. die Reaktion der anorganischen Brönsted- Säure mit dem lignocellulosehaltigem Material zurückzuführen. Obwohl Verfärbungen des Holzmaterials bzw. der Endprodukts vom Fachmann üblicherweise nicht erwünscht sind, ist dies beim erfindungsgemäßen Verfahren von besonderem Vorteil, da so die erfolgreiche Behandlung und/oder die Gleichmäßigkeit der
Oberflächenbehandlung auf der Oberfläche einer der Hauptseiten, im Querschnitt oder an den Kantenflächen der Faserplatte abgelesen werden kann.
Die dunklere Farbe der behandelten Oberfläche ist bei Faserplatten, insbesondere DHF-Platten, die nur eine behandelte Hauptseite, d.h. nur eine Hauptseite mit erhöhter Beständigkeit gegen Pilzbefall, aufweisen, auch von besonderem Vorteil, da aufgrund dieser dunkleren Färbung die behandelte Hauptseite von der nicht behandelten Hauptseite unterschieden werden kann. Damit kann eine
Verwechslungsgefahr zwischen der behandelten und unbehandelten Hauptseite weitestgehend vermieden werden. Weiterhin müssen dadurch auch keine weiteren Markierungen, die den Unterschied zwischen der behandelten und der unbehandelten Hauptseite anzeigt, auf die Faserplatte, insbesondere die DHF-Platte, aufgebracht werden und der Fachmann weiß, in welcher Orientierung (z.B. behandelte Seite nach innen) er die Faserplatte verbauen muss. Insgesamt kann also nicht nur die
Verwechslungsgefahr verringert, sondern auch zusätzliche Prozessschritte und damit Kosten vermieden werden.
Dem Fachmann sind grundsätzlich verschiedene Methoden zur Herstellung von Faserplatten, insbesondere DHF-, HDF- oder MDF-Platten, bekannt. Aufgrund der oben beschriebenen Vorteile, kann die Behandlung mit der anorganischen Brönsted- Säure problemlos bei einer Vielzahl von Produktionsprozessen, wie beispielsweise bei einem üblichen Prozess zur Herstellung von DHF-, HDF- oder MDF-Platten, integriert werden . Die Herstellung von Faserplatten nach dem Trocken- oder Nassverfahren sowie weiteren Verfahren ist beispielsweise in„Holzwerkstoffe und Leime" von M. Dunky und P. Niemz, Springer Verlag, 2002 Seite 149 bis 152 beschrieben. Eine Beschreibung der Eigenschaften der unterschiedlichen Arten von Faserplatten, Verfahrensschritte zur Herstellung dieser und dafür benötigte Geräte und Materialien sind auch im„Taschenbuch der Holztechnik" von A. Wagenführ und F. Scholz, Hanser Verlag, 2012, auf den Seiten 225 bis 245 beschrieben.
Die üblichen Verfahren zur Herstellung einer ein- oder mehrschichtigen Faserplatte haben die folgenden Schritte gemein: Zunächst wird das Holzmaterial in einem Kocher behandelt und anschließend zerfasert. Die Zerkleinerung oder Zerfaserung des Holzmaterials erfolgt hierbei oft in einem Refiner. Typische, in der Industrie gebräuchliche Prozessbedingungen bei der Zerkleinerung oder Zerfaserung sind Prozesstemperaturen von 160 bis 200 °C und Drücke bis zu 10 bar. Danach werden die Fasern ggf. getrocknet und anschließend beleimt. Das Beieimen der Fasern kann in einer Beleimtrommel durch Aufsprühen erfolgen. Bei der Herstellung von
Faserplatten können verschiedenste Bindemittel eingesetzt werden. Üblicherweise werden dem Bindemittel in der Faserplattenherstellung keine Härter zugesetzt. Die beleimten Fasern werden schließlich zu einer Fasermatte, die der Fachmann auch als „Faserkuchen" bezeichnet, gestreut, ggf. vorgeformt und zu einer Faserplatte verpresst.
Entsprechend den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren sieht das erfindungsgemäße Verfahren sieht zunächst vor, dass in Schritt a) eine Fasermatte, die beleimte, lignocellulosehaltige Faser enthält, bereitgestellt wird.
Die Bereitstellung erfolgt in üblichen Verfahren zur Herstellung von Faserplatten, z.B. durch Streuen von lignocellulosehaltigen, beleimten Fasern zu einer Fasermatte.
Typischerweise werden die Fasern zuerst beleimt und dann auf ein Formband zu einer Fasermatte gestreut. Die Fasermatte kann in einem weiteren Schritt zusätzlich geformt und/oder an ihrer nach oben zeigender Oberfläche geglättet werden.
Vorzugsweise besteht die Fasermatte bzw. die Faserplatte im Wesentlichen aus lignocellulosehaltigen Fasern. Im„Wesentlichen" bedeutet hier bis zu 80, 85, 90, 95, 98 oder 99 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fasermatte bzw. der
Faserplatte. Dabei kann die Fasermatte bzw. die Faserplatte weitere Zusatzstoffe, beispielsweise Feuerschutzmittel, Lösungsmittel, Lösungsvermittler,
viskositätsangleichende Mittel, Benetzungsmittel, Emulgatoren, pH-angleichende Mittel, Fette, Fettsäuren oder Stabilisatoren, enthalten.
Wenn hier oder anderer Stelle von„lignocellulosehaltigen Fasern" die Rede ist, dann wird darunter jede Art von Faser verstanden, die Lignocellulose enthält.
Lignocellulose im Sinne der Erfindung enthält Lignin sowie Cellulose und/oder Hemicellulose.„Cellulose" ist ein unverzweigtes Polysaccharid, das aus mehreren hundert bis zehntausend Cellobiose-Einheiten besteht. Diese Cellobiose-Einheiten bestehen wiederum aus zwei Molekülen Glucose, die über eine ß-l,4-glykosidische Bindung verknüpft sind.„Hemicellulose" ist eine Sammelbezeichnung für
verschiedene Bestandteile pflanzlicher Zellwände. Bei den Hemicellulosen handelt sich um verzweigte Polysaccharide mit einer geringeren Kettenlänge - üblicherweise weniger als 500 Zuckereinheiten - welche aus verschiedenen Zucker-Monomeren aufgebaut sind. Hemicellulose ist im Wesentlichen aus verschiedenen Zucker- Monomeren, wie beispielsweise Glucose, Xylose, Arabinose, Galactose und Mannose, aufgebaut, wobei die Zucker Acetyl- sowie Methylsubstituierte Gruppen aufweisen können. Sie besitzen eine zufällige, amorphe Struktur und sind gut hydrolysierbar. Xylose bzw. Arabinose bestehen zum überwiegenden Teil aus Zucker-Monomeren mit fünf Kohlenstoffatomen (Pentosen). Mannose bzw. Galactose bestehen hauptsächlich aus Zucker-Monomeren mit sechs Kohlenstoffatomen (Hexosen).„Lignine" sind amorphe, unregelmäßig verzweigte aromatische Makromoleküle, welche in der Natur als Bestandteil von Zellwänden vorkommen und dort die Verholzung (Lignifizierung) der Zelle bewirken. Sie sind aus substituierten Phenylpropanol-Einheiten aufgebaut, zeigen einen lipophilen Charakter und sind bei Zimmertemperatur in neutralen Lösemitteln, wie beispielsweise Wasser, unlöslich. Vorläufersubstanzen von Lignin sind beispielsweise p-Coumaryl-Alkohol, Coniferyl-Alkohol und Sinapyl-Alkohol. Die Molmassen von Lignin liegen üblicherweise zwischen 10000 und 20000 g/mol. Die lignocellulosehaltigen Fasern sind vorzugsweise Holzfasern. Diese Holzfasern können durch Zerfaserung von Holzpartikeln, Holzfasern, Hackschnitzel oder feinteiligem Holzmaterial hergestellt werden. Bevorzugte Holzarten für die
Herstellung einer durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlichen Faserplatte sind beispielsweise Nadelhölzer, insbesondere Kiefer- und/oder Fichtenholz.
Typischerweise werden die lignocellulosehaltigen Fasern mit einem Bindemittel beleimt bevor, während und/oder nachdem diese zu einer Fasermatte gestreut werden. Wenn hier von„Beieimen" die Rede ist, dann kann darunter das ganze oder teilweise Benetzen mit einer Zusammensetzung, die ein Bindemittel enthält, verstanden werden. Derartige Zusammensetzungen werden vom Fachmann auch als „Leimflotte" bezeichnet. Beieimen kann insbesondere auch das gleichmäßige Verteilen der bindemittelhaltigen Zusammensetzung auf den lignocellulosehaltigen Fasern bedeuten. Das Auftragen der bindemittelhaltigen Zusammensetzung kann
beispielsweise durch Tränken oder Aufsprühen, insbesondere in einer Blowline erfolgen. In der Blowline können neben den zugesetzten Bindemitteln und
Hydrophobierungsmitteln optional auch noch Oberflächen-modifizierende Agenzien aufgesprüht werden, welche die Oberfläche neutralisieren und/oder die Faser verkapseln. Das Beieimen der lignocellulosehaltigen Fasern kann aber auch in einer Trommel oder durch Aufsprühen auf dem Fließband erfolgen.
Die Menge des beim Be- oder Verleimen eingesetzten Bindemittels beträgt
vorzugsweise 0,1 bis 20 Gew.-%, insbesondere 1,0 bis 16 Gew.-%, noch bevorzugter 2,0 bis 14,0 Gew.-% oder 2,0 bis 10,0 Gew.-%, bezogen auf das Holztrockengewicht (Festharz/atro). Für viele Anwendungen ist es besonders praxisgerecht, wenn das Bindemittel in einer Menge von 0,1 bis 15 Gew.-% bezogen auf das
Holztrockengewicht (Festharz/atro) eingesetzt wird. Das Auftragen des Bindemittels kann beispielsweise in der dem Fachmann bekannten Blowline erfolgen. Grundsätzlich ist das erfindungsgemäße Verfahren für eine Vielzahl von Bindemittel- Holzfaser-Kombinationen geeignet. Beispiele für erfindungsgemäß einsetzbare Bindemittel sind Aminoplaste, Phenoplaste, Vinylacetate, Isocyanate, Epoxidharze und/oder Acrylharze, insbesondere auch Harnstoff-Formaldehyd-Harz (UF), Melamin- Formaldehyd-Harz, Phenol-Formaldehyd-Harz (PF), Polyvinylacetat und/oder Weissleim.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Bindemittel für die Verleimung ein System auf Basis von Harnstoff-Formaldehyd-Harzen (UF), Melamin verstärkten Harnstoff-Formaldehyd-Harzen (MUF), Melamin-Harnstoff- Phenol-Formaldehyd-Harzen(MUPF), Phenol-Formaldehyd-Harzen (PF), polymere Diisocyanaten (PMDI) und/oder Isocyanaten eingesetzt. Vorzugsweise ist das
Bindemittel ein Isocyanat-basiertes Bindemittel. Weiter bevorzugt enthält das
Bindemittel ein Isocyanat oder besteht zu 80, 90, 95, 99 oder 100 Gew.-% daraus. Besonders gute Ergebnisse stellen sich ein, wenn das Isocyanat ein Polyisocyanat, insbesondere polymeres Diisocyanat (PMDI) ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass in Schritt b) mindestens eine der beiden Oberflächen der Fasermatte aus Schritt a) mit einer anorganischen Brönsted- Säure behandelt wird.
Wenn hier oder an anderer Stelle von der„Oberfläche der Fasermatte" die Rede ist, dann ist damit die Oberfläche einer der beiden Hauptseiten der Fasermatte bzw. der späteren Hauptseiten der Faserplatte wie weiter oben definiert gemeint. Diese
Oberflächen sind von den Kantenflächen der Fasermatte zu unterscheiden. Gemäß einer Ausführungsform bedeutet„Oberfläche der Fasermatte", wie hier verwendet, die sogenannte„Deckschicht" der Fasermatte bzw. der späteren Faserplatte. Bei der Deckschicht handelt es sich um die oberflächlichste Faserschicht der Faserplatte. Gemäß einer anderen Ausführungsform ist mit„Oberfläche der Fasermatte" die gesamte oberflächliche Schicht gemeint, die mit der anorganischen Brönsted-Säure behandelt wurde. Die Dicke dieser behandelten oberflächlichen Schicht ist abhängig von der Eindringtiefe der anorganischen Brönsted-Säure. Die behandelte
oberflächliche Schicht ist von der Mittelschicht abzugrenzen, die den Kern der
Faserplatte bildet und die nicht mit der anorganischen Brönsted-Säure in Kontakt kommt. Typischerweise beträgt die Dicke der behandelten oberflächlichen Schicht (und damit auch die Eindringtiefe der anorganischen Brönsted-Säure in die
Fasermatte) etwa 0,01 bis 6 mm, bevorzugt 0,01 bis 4 mm, und insbesondere bevorzugt bis zu 3 mm.
Gemäß einer Ausführungsform wird nur eine der beiden Oberflächen der Fasermatte behandelt. Dabei handelt es sich vorzugsweise um die Oberseite der Fasermatte. Diese ist von der Unterseite, auf der die Fasermatte aufliegt, zu unterscheiden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform wird nur die Unterseite der Fasermatte oder beide Oberflächen [d.h. Ober- und Unterseite) der Fasermatte behandelt.
Wenn hier oder an anderer Stelle von„Behandeln",„Behandlung" oder„Behandeln mit der anorganischen Brönsted-Säure" die Rede ist, dann ist damit das gänzliche oder teilweise In-Kontakt-Bringen mindestens einer der Oberflächen der Fasermatte mit einer anorganischen Brönsted-Säure gemeint. Die Säure kann dabei als Feststoff oder als Teil einer festen Zusammensetzung aufgestreut werden. Vorzugsweise wird die Säure jedoch in flüssiger Form verwendet, entweder in konzentrierter Form bzw. als reine Säure oder als Teil einer Flüssigkeit, die die anorganische Brönsted-Säure enthält. „Flüssigkeit", wie hier verwendet, kann eine verdünnte anorganische Brönsted-Säure Lösung bedeuten (d.h. die Flüssigkeit umfasst dann die anorganische Brönsted-Säure sowie ein Lösungs- bzw. Verdünnungsmittel). Zum anderen kann„Flüssigkeit", wie hier verwendet, auch ganz allgemein eine flüssige Zusammensetzung bedeuten, welche die anorganische Brönsted-Säure, und ggf. weitere Komponenten, enthält. Die Behandlung in Schritt b) mit der anorganischen Brönsted-Säure oder der die anorganische Brönsted-Säure enthaltenden Flüssigkeit kann beispielsweise durch Aufstreichen oder Aufsprühen erfolgen. Vorzugsweise erfolgt das Behandeln durch Aufsprühen, z.B. mittels einer Blowline. Weiterhin kann die Behandlung derart erfolgen, dass erst die anorganische Brönsted-Säure aus Schritt b) vorgelegt und dann die Fasermatte aus Schritt a) bereitgestellt und darauf appliziert wird. Das Vorlegen kann z.B. durch Aufsprühen erfolgen. Es ist aber auch möglich, dass erst die
Fasermatte aus Schritt a) bereitgestellt und dann mindestens eine der beiden
Oberflächen mit der anorganischen Brönsted-Säure aus Schritt b) behandelt wird.
In einer Ausführungsform beträgt die Einwirkzeit der anorganischen Brönsted-Säure, d. h. die Zeit, die zwischen Schritt b) und c) vergeht (z.B. Zeit zwischen dem Beginn des Aufsprühens der anorganischen Brönsted-Säure bis zum In-Kontakt-Bringen der behandelten Fasermatte mit der Presse), 1 bis 40 Sekunden, bevorzugt 2 bis 30 Sekunden und besonders bevorzugt 2 bis 20 Sekunden.
Es hat sich gezeigt, dass sich die Behandlung mindestens einer der Oberflächen der Fasermatte auf einfache und kostengünstige Weise in bereits übliche
Herstellungsprozesse zur Faserplattenherstellung integrieren lässt. Die Bereitstellung der Fasermatte kann durch Aufstreuen von beleimten Fasern auf ein Formband erfolgen. Üblicherweise liegt hierbei eine der beiden Oberflächen der Fasermatte auf dem Formband auf (hier„Unterseite" genannt), während die andere der beiden Oberflächen der Fasermatte nach oben zeigt. Die Behandlung mit der anorganischen Brönsted-Säure aus Schritt b) kann auf der Oberseite und/oder auf der auf dem Formband aufliegenden Unterseite erfolgen.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird erst die Fasermatte auf einem
Formband bereitgestellt und dann die nach oben zeigende Oberfläche der Fasermatte mit der anorganischen Brönsted-Säure aus Schritt b) behandelt. Vorzugsweise wird hierbei die anorganische Brönsted-Säure bzw. die sie enthaltende Flüssigkeit aufgesprüht. In einer anderen Ausführungsform wird erst die die anorganische Brönsted-Säure bzw. die sie enthaltende Flüssigkeit auf dem Formband vorgelegt und dann die Fasermatte bereitgestellt. Das Vorlegen der die anorganische Brönsted-Säure bzw. die sie enthaltende Flüssigkeit erfolgt vorzugsweise durch Aufsprühen. In einer besonderen Ausführungsform wird zusätzlich die nach oben zeigende Oberfläche mit der die anorganische Brönsted-Säure bzw. die sie enthaltende Flüssigkeit behandelt. Dadurch kann eine Fasermatte bzw. Faserplatte, die an beiden Oberflächen behandelt wurde, erhalten werden.
In einer weiteren Ausführungsform, vorzugsweise in einem kontinuierlichen
Verfahren zur Herstellung von Faserplatten, werden beide Oberflächen der
Fasermatte mit der anorganischen Brönsted-Säure behandelt, wobei die Unterseite zuerst behandelt wird. Hierbei kann die Behandlung der Unterseite 1 bis 40
Sekunden, vorzugsweise 2 bis 30 Sekunden und insbesondere 2 bis 20 vor der Behandlung der Oberseite der Fasermatte erfolgen.
Die Behandlung erfolgt vorteilhafterweise während oder nach der üblichen
Fasermattenstreueng und/oder Fasermattenformung. Vorzugsweise erfolgt die Behandlung nach der Fasermattenformung und/oder kurz vor dem Verpressen der Fasermatte zu einer Faserplatte.
Die Einwirkzeit bzw. die Zeit zwischen dem Behandeln mit der anorganischen
Brönsted-Säure in Schritt b) und dem Verpressen in Schritt c) kann grundsätzlich variiert werden. In einer Ausführungsform beträgt die Zeit zwischen dem Behandeln mit der anorganischen Brönsted-Säure in Schritt b) und dem Verpressen in Schritt c) mindestens 1, 2, 5, 10 oder 15 Sekunden. Die Obergrenze für die Zeit zwischen dem Behandeln mit der anorganischen Brönsted-Säure in Schritt b) und dem Verpressen in Schritt c) kann 5 Minuten, 2 Minuten, 40 Sekunden, 30 Sekunden oder 20 Sekunden betragen, wobei die genannten Unter- und Obergrenzen miteinander kombiniert werden können. Vorzugsweise beträgt die Zeit zwischen dem Behandeln mit der anorganischen Brönsted-Säure in Schritt b) und dem Verpressen in Schritt c) 1 bis 40 Sekunden, besonders vorzugsweise 2 bis 30 Sekunden und insbesondere bevorzugt 2 bis 20 Sekunden. Zur Oberflächenbehandlung wird in Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens eine anorganische Brönsted-Säure eingesetzt. Vorzugsweise liegt die anorganische Brönsted-Säure dabei als (ggf. verdünnte) Flüssigkeit vor. Bevorzugt liegt die anorganische Brönsted-Säure in der Flüssigkeit in einer Konzentration von bis zu 40, 50, 60, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 98 oder 99 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Flüssigkeit vor. Insbesondere bevorzugt wird als Behandlungsflüssigkeit in Schritt b) eine wässrige Lösung der anorganischen Brönsted-Säure verwendet. Die Flüssigkeit kann ferner weitere Zusatzstoffe, beispielsweise Trennmittel enthalten.
Vorzugsweise wird die anorganische Brönsted-Säure in Schritt b) des
erfindungsgemäßen Verfahrens als Teil einer flüssigen Zusammensetzung und/oder in einer Flüssigkeit in einer Konzentration von 20 bis 85 Gew.-%, besonders bevorzugt von 30 bis 70 Gew.-% und insbesondere bevorzugt von 40 bis 55 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Flüssigkeit eingesetzt. Insbesondere handelt es sich bei der Flüssigkeit um eine wässrige Lösung der anorganischen Brönsted-Säure, die auch noch andere Zusatzstoffe enthalten kann. Unter den hier angegebenen
Konzentrationen der anorganischen Brönsted-Säure in„Gew.-%" bzw.„Gew.-%ige", wird der Massenanteil verstanden. Das heißt, dass damit die Masse der anorganischen Brönsted-Säure bezogen auf die Gesamtmasse der Flüssigkeit gemeint ist. Die erfindungsgemäß einzusetzende anorganische Brönsted-Säure weist
vorzugsweise einen pKs-Wert von kleiner 4 und besonders bevorzugt kleiner 3.5, 3, 2.75, 2.5, 2.3 oder 2 auf. Der pKs ist der negative dekadische Logarithmus der
Säurekonstante Ks bei Standardbedingungen. Je kleiner der pKs-Wert ist, desto stärker ist die Säure. Weist eine Säure mehrere Dissoziationsstufen auf (z.B. H2SO4: pKs 1. Stufe: -3, 2. Stufe: 1,92), so ist hier mit dem p -Wert, der pfö-Wert der 1.
Dissoziationsstufe gemeint. PKs Werte einiger wichtiger anorganischer Brönsted- Säuren finden sich in nachfolgender Tabelle oder beispielsweise auch in Gerhart Jander, Karl Friedrich Jahr, Gerhard Schulze, Jürgen Simon (Hrsg.]: Maßanalyse.
Theorie und Praxis der Titrationen mit chemischen und physikalischen Indikationen. 16. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin u. a. 2003, ISBN 3-11-017098-1, S. 81.
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Die anorganische Brönsted-Säure kann allein oder in Kombination mit einem ihrer Salze, Ester oder Addukte verwendet werden. Die bevorzugte Menge der anorganischen Brönsted-Säure, welche in Schritt b) aufgetragen wird, beträgt 3 bis 150 g/m2, besonders bevorzugt 15 bis 100 g/m2 und insbesondere bevorzugt 25 bis 75 g/m2, bezogen auf die in Schritt b) behandelte Oberfläche der Fasermatte. Behandelte Oberfläche meint dabei beispielsweise die gesamte Oberfläche der Oberseite, selbst wenn Teile davon ausgespart werden, nicht jedoch die Gesamtsumme aller Oberflächen der Fasermatte, d.h. der Oberseite, der Unterseite und den Kantenflächen. Gemäß einer Ausführungsform wird die
anorganische Brönsted-Säure dabei gleichmäßig über die Oberfläche der Oberseite und/oder der Unterseite verteilt. Bei Einsatz von verdünnter Säure beziehen sich die obigen g/m2 Angaben auf g reine Säure pro m2 behandelte Oberfläche. Wird beispielsweise in Schritt b) 50 g einer 50 Gew.-%igen Säurelösung auf 1 m2 Oberfläche aufgesprüht, so beträgt die Menge an Säure wie hier verwendet 25 g/m2. Vorzugsweise ist die anorganische Brönsted-Säure eine Mineralsäure. Beispiele für Mineralsäuren sind Phosphorsäure, phosphoriger Säure, unterphosphoriger Säure, Phosphonsäure, Schwefelsäure, schweflige Säure, Salzsäure, Salpetersäure, salpetrige Säure oder deren Mischungen. Die anorganische Brönsted-Säure ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Phosphorsäure, phosphoriger Säure, unterphosphoriger Säure, Phosphonsäure oder deren Mischungen. Besonders bevorzugt wird Phosphorsäure, insbesondere die ort io-Phosphorsäure, verwendet. Möglich ist auch die Behandlung mit einer Mischung aus Phosphorsäure und einem Salz der Phosphorsäure erwiesen. Bei den Salzen kann es sich beispielsweise um Alkalisalze, Erdalkalisalze und/oder Ammoniumsalze handeln.
In einer Ausführungsform wird als anorganische Brönsted-Säure Phosphorsäure, phosphorige Säure, unterphosphorige Säure, Phosphonsäure oder deren Mischungen eingesetzt. Praktische Versuche haben gezeigt, dass hierdurch die Gefahr zu stark saurer Reaktionen mit dem lignocellulosehaltigen Material und damit einhergehender Qualitätsminderung der lignocellulosehaltigen Faser oder des Endprodukts reduziert werden kann.
Besonders gute Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn die Oberflächenbehandlung der Fasermatte mit Phosphorsäure oder Derivaten der Phosphorsäure erfolgt. Die gute Wirkungsweise der Phosphorsäure war überraschend, da der Phosphorsäure normalerweise keine bioziden, fungiziden und/oder fungistatischen Eigenschaften zugeschrieben werden. Ein weiterer Vorteil bei dem Einsatz von Phosphorsäure oder eines ihrer Derivate liegt darin, dass die Phosphorsäure weniger korrosiv wirkt, sodass die Prozessanlagen weniger stark beansprucht werden.
Phosphorsäuren im Sinne dieser Erfindung sind solche, die eine freie HO-P-Gruppe aufweisen. Beispiele für erfindungsgemäß einsetzbare Phosphorsäuren sind Orthophosphorsäure, Phosphonsäure und/oder Phosphinsäure. Als Phosphorsäure kommt insbesondere ort/io-Phosphorsäure in Betracht. Wenn hier von Salzen der Orthophosphorsäure die Rede ist, sind insbesondere Phosphate, Hydrogenphosphate und/oder Dihydrogenphosphate gemeint. Die Salze der Phosphorsäure können beispielsweise ihre Alkalisalze, Erdalkalisalze und/oder Ammoniumsalze oder - Verbindungen sein. Erfindungsgemäß einsetzbare Salze der Phosphorsäure sind weiterhin Phosphonate und/oder Phosphinate.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird die Phosphorsäure als 20 bis 85 Gew.- %ige, insbesondere 30 bis 70 Gew.-%ige Lösung in Wasser eingesetzt. Besonders gute Ergebnisse haben sich bei der Behandlung mit einer 40 bis 50 Gew.-%igen
Phosphorsäure-Lösung in Wasser eingestellt. Diese Lösungen können dabei optional noch weitere Zusatzstoffe enthalten.
In Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die aus Schritt b) erhaltene, oberflächenbehandelte Fasermatte zu einer Faserplatte verpresst. Grundsätzlich sind dem Fachmann verschiedene Methoden bekannt, beleimte lignocellulosehaltige Fasern zu einer Faserplatte zu verpressen. Vorzugsweise handelt es sich bei Schritt c) um eine Heißverpressung. Geeignete Temperaturen für das Verpressen in Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer seiner
Ausführungsformen sind Temperaturen von 150 °C bis 250 °C, bevorzugt von 160 °C bis 240 °C, insbesondere bevorzugt von 180 °C bis 230 °C. Bei Temperaturen in diesen Bereichen kann das Verfahren besonders wirtschaftlich durchgeführt werden.
Optimale Ergebnisse können erzielt werden, wenn das Verpressen bei einer
Presstemperatur von mindestens etwa 150 °C durchgeführt wird. Der Pressfaktor beim Heißpressen beträgt vorzugsweise 2 bis 15 s/mm, bevorzugt 2 bis 12 s/mm und insbesondere bevorzugt 4 bis 12 s/mm. Unter Pressfaktor wird hier insbesondere die Verweilzeit der lignocellulosehaltigen Faserplatte in Sekunden je Millimeter Dicke oder Stärke der fertigen gepressten lignocellulosehaltigen
Faserplatte in der Presse verstanden. Aus ökonomischen und verfahrenstechnischen Gründen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn beim Verpressen ein spezifischer Pressdruck (aktiver Druck auf der Plattenoberfläche) von 50 bis 300 N/cm2, verwendet wird. Derartige Drücke stellen eine besonders gute Verklebung der lignocellulosehaltigen Fasern miteinander sicher. Zudem kann mit einem solchen Pressdruck eine hohe Festigkeit der
lignocellulosehaltigen Faserplatte erreicht werden.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Faserplatte, insbesondere eine durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältliche Faserplatte. Vorzugsweise besteht die Faserplatte im Wesentlichen aus lignocellulosehaltigen Fasern. Im„Wesentlichen" bedeutet hier bis zu 80, 85, 90, 95, 98 oder 99 Gew.-%, bezogen auf das
Gesamtgewicht der Faserplatte. Es ist jedoch möglich, dass die weitere Zusatzstoffe enthält. Die Faserplatte kann eine einschichtige oder mehrschichtige Faserplatte sein. Vorzugsweise ist die Faserplatte eine DHF, UDF-, LDF-, MDF-, oder HDF-Platte. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Faserplatte eine DHF-Platte. Vorzugsweise entspricht die erfindungsgemäße DHF-Platte der Norm
EN 14964:2007-01.
In einer Ausführungsform weist die Faserplatte eine Dicke von 8 bis 30 mm, bevorzugt 10 bis 22 mm und insbesondere bevorzugt von 12 bis 20 mm auf.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung beträgt die Rohdichte der
Faserplatte 500 bis 700 kg/m3, bevorzugt 550 bis 650 kg/m3und insbesondere bevorzugt 580 bis 625 kg/m3. Die Rohdichte kann gemäß EN 323:93-08 bestimmt werden.
In einer weiteren Ausführungsform werden die Fasern der Faserplatte mit einem Isocyanat-basierendem Bindemittel, vorzugsweise einem PMDI basiertem, verleimt. Bei diesen Bindemitteln kann auf die Zugabe eines Härters verzichtet werden. In einer weiteren Ausführungsform weist die Faserplatte mindestens ein form- oder kraftschlüssiges Verbindungselement auf, insbesondere eine Nut und/oder Feder. Dafür kann mindestens eine der Kantenflächen der Faserplatte derart ausgestaltet sein, dass diese mit einer anderen Kantenfläche einer anderen Faserplatte verbunden werden kann. Vorzugsweise ist die Verbindung eine Nut-Feder- Verbindung oder Spundung. Besonders bevorzugt ist, wenn die Nut, Feder und/oder Spundung rund, oval, konisch oder eckig ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Verbindung zwischen den Faserplatten formschlüssig. Besonders bevorzugt ist die Verbindung
formschlüssig, senkrecht zur Faserplattenebene.
Dem Fachmann sind solche Nut-Feder-Verbindungen oder Spundungen grundsätzlich bekannt. Unter Nut-Feder- Verbindung oder Spundung werden Verbindungen verstanden, die an ihren Kantenflächen oder Rändern zusammengesteckt oder ineinandergelegt werden können. Bei der Nut-Feder- Verbindung können die beiden zu verbindenden Faserplatten an den Kantenflächen oder Rändern je eine Nut aufweisen, in die als verbindendes drittes Bauteil eine sogenannte Feder eingesteckt oder eingelegt wird. Es ist aber auch denkbar, dass die bei den
zusammenzusteckenden Faserplatten die eine Kantenfläche oder Rand mindestens eine Nut und die andere Kantenfläche oder Rand mindestens eine Feder aufweist. In einer besonderen Ausführungsform weist die Faserplatte an mindestens einer Kantenfläche eine Nut und an mindestens einer anderen Kantenfläche eine Feder auf. Bei der Spundung kann eine Feder in halber Breite an den Rand eines der beiden zu verbindenden Bauteile eingearbeitet sein.
Diese Verbindbarkeit ist vor allem bei den DHF-Platten, die durch das
erfindungsgemäße Verfahren erhältlich sind, vorteilhaft, da sie zusätzlich zu der erhöhten Pilzbeständigkeit auch eine hinreichend befestigte Außenbeplankung bei Dachbauten erreicht werden kann. Überdies kann durch den Nut-Feder-Formschluss oder die Spundung, aber auch die hydrophobierte Oberfläche ein verbesserter Wasserablauf über Oberfläche der DHF-Platte ermöglicht werden und die
unbehandelten Kantenflächen werden geschützt. 4
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Dach- oder Wandbauteil. Dieses Dachoder Wandbauteil enthält oder besteht aus mindestens einer Faserplatte, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren oder einer seiner Ausführungsformen hergestellt ist. Dabei kann es sich bei der Faserplatte um eine DHF-Platte mit zwei
unterschiedlichen Oberflächen handeln. Vorzugsweise wurde bei dieser, bezogen auf den Hausbau, innenliegenden Oberfläche der DHF-Platte mit einer anorganischen Brönsted-Säure in Schritt b) behandelt. Das durch das erfindungsgemäße Verfahren oder eine seiner Ausführungsformen erhältliche Dach- oder Wandbauteil,
insbesondere die DHF-Platte, weist, wie oben beschrieben, eine dunklere Farbe an der behandelten Oberfläche auf. Dies hat den Vorteil, dass die behandelte (und damit beim Verbau, z.B. nach innen zu richtende] Hauptseite des Dach- oder Wandbauteils, insbesondere der DHF-Platte, von der nicht behandelten Hauptseite auf einfache Weise unterschieden werden kann. Somit stellt die Erfindung ein
benutzerfreundliches Produkt bereit, da Verwechslungen der nach außen zu richtenden mit der nach innen zu richtenden Hauptseite des Dach- oder Wandbauteils, insbesondere der DHF-Platte, weitestgehend vermieden werden kann.
Die Erfindung betrifft ferner auch allgemein die Verwendung einer anorganischen Brönsted-Säure bei der Faserplattenherstellung zur Erhöhung der Beständigkeit der Faserplatte gegen Pilzbefall. Da anorganische Brönsted-Säuren bislang nicht als Biozid bekannt waren, war diese Verwendungsmöglichkeit in der Faserplattenherstellung überraschend. Dies gilt insbesondere vor dem Hintergrund, dass Pilze meist ein saures Milieu für ihr Wachstum (pH 2 bis 4) bevorzugen und es daher nicht nahelag, durch eine Säurebehandlung die Pilzresistenz bzw. -beständigkeit einer Oberfläche zur erhöhen. Der Fachmann hätte vielmehr erwartet, dass durch die Säure der pH des Materials erniedrigt und somit das Pilzwachstum begünstigt wird. In einer
Ausführungsform wird Phosphorsäure, phosphoriger Säure, unterphosphoriger Säure, Phosphonsäure und eine Mischung daraus verwendet. Ein anderer Gegenstand der Erfindung ist ferner die Verwendung einer anorganischen Brönsted-Säure bei der Oberflächenbehandlung einer Fasermatte in der Faserplattenherstellung zur Hydrophobierung und/oder zur Erhöhung der
Beständigkeit der Faserplatte gegen Pilzbefall. Besonders gute Ergebnisse stellen sich ein, wenn Phosphorsäure, phosphorige Säure, unterphosphoriger Säure,
Phosphonsäure oder eine Mischung hiervon verwendet wird.
Für die erfindungsgemäßen Verwendungen gelten die obigen Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren und Erzeugnissen entsprechend.
Besondere Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend an Hand von Figuren beispielhaft erläutert. Eine durch das erfindungsgemäße Verfahren
erhältliche Faserplatte ist beispielsweise in Figur 1 dargestellt. Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind schematisch in den Figuren 2a und 2b dargestellt.
Figur 1 zeigt eine Faserplatte 1, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde. Die Faserplatte 1 weist zwei Hauptseiten 2 und 3 auf, wobei eine die Oberseite 2 und die andere die Unterseite 3 der
Faserplatte 1 bildet, die im Zuge ihrer Herstellung jeweils mit einer anorganischen Brönsted-Säure in Schritt b) behandelt wurden. Die Bereiche 2' und 3' skizzieren die Deckschichten der beiden Hauptseiten, deren Beständigkeit gegenüber Pilzbefall durch die Behandlung mit der anorganischen Brönsted-Säure erhöht wurde. Diese Bereiche 2' und 3' sind optisch durch eine Dunkelfärbung gekennzeichnet. Die verbleibenden Flächen 4 stellen die Kanten der Faserplatte 1 dar.
Figur 2a zeigt schematisch die Herstellung einer Faserplatte nach einer
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der eine der beiden Hauptseiten mit einer anorganischen Brönsted-Säure in Schritt b) behandelt wurde. Auf eine Fasermatte 5, die im Wesentlichen aus mit Bindemitteln beleimten lignocellulosehaltige Fasern besteht, wird eine Flüssigkeit 6 enthaltend eine anorganische Brönsted-Säure von oben aufgesprüht. Danach wird die behandelte Fasermatte 5 in einer Heißpresse 7 unter Einwirkung von erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur zu der Faserplatte 1' verpresst. Bei der Faserplatte , die im Anschluss an Heißpresse 7 dargestellt ist, ist die Oberseite 2 und die behandelte Deckschicht 2', die mit der anorganischen Brönsted-Säure behandelt wurden, nach oben orientiert dargestellt.
Figur 2b zeigt schematisch die Herstellung einer Faserplatte 1" nach einer
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der beide Hauptseiten, d.h. die Oberseite 2 und die Unterseite 3, mit einer anorganischen Brönsted-Säure in Schritt b) behandelt wurden. Eine Flüssigkeit 6 enthaltend eine anorganische Brönsted-Säure wird durch Aufsprühen auf einem Formband 8 vorgelegt. Danach wird auf dieser vorgelegten Flüssigkeit 6 eine Fasermatte 5, die im Wesentlichen aus mit Bindemitteln beleimte lignocellulosehaltige Fasern besteht, bereitgestellt. Anschließend wird die Flüssigkeit 6 auf die nach oben zeigende Oberfläche der Fasermatte 5 von oben aufgesprüht. Zuletzt wird die von beiden Hauptseiten behandelte Fasermatte 5 in einer Heißpresse 7 unter Einwirkung von erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur zu der Faserplatte 1" verpresst. Bei der Faserplatte 1", die im Anschluss an die Heißpresse 7 dargestellt ist, ist die Oberseite 2 (bzw. die Deckschicht 2"), die mit der anorganischen Brönsted-Säure behandelt wurde, nach oben und die Unterseite 3 (bzw. die Deckschicht 3") nach unten orientiert dargestellt.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Beispiel 1: Herstellung von Faserplatten
In diesem Beispiel wurden vier Referenzplatten nach einem in der Holzindustrie gebräuchlichem MDF-Verfahren hergestellt. Die Versuchsplatte 1 wurde gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, d.h. mit Behandlung beider Oberflächen der
Fasermatte mit einer anorganischen Brönsted-Säure, hergestellt.
1. Technische Parameter für die Referenzplatten 1 bis 4 und Versuchsplatte 1:
Bindemittel: emulgierbare PMDI (eMDI) Type (IBOND MDF EN 4330 /Fa.Huntsman) 2 % Paraffinemulsion (w/w) - Type Pro A18 (Sasol)
Rohstoff: Fasern aus Nadelholz (Kiefer- und Fichtenholz)
Plattendicke: 8 mm
Plattendichte: 600 kg/m3
Presstemperatur: 200 °C
Pressfaktor: 10 sec/mm
2. Herstellung der Referenzplatten 1 bis 4:
Die Referenzplatten 1 bis 4 wurden in zweifacher Ausführung nach dem in der Holzindustrie gebräuchlichen MDF-Verfahren hergestellt. Die Referenzplatten 1 bis 4 wurden ohne Behandlung mit einer anorganischen Brönsted-Säure hergestellt.
3. Herstellung der Versuchsplatte 1:
Die Versuchsplatte 1 wurde in zweifacher Ausführung nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt. Dadurch wurde eine Faserplatte erhalten, deren beide Hauptseiten bei der Herstellung mit Phosphorsäure behandelt worden waren.
Bei der Herstellung der Versuchsplatte 1 wurde die beleimte Fasermatte im Rahmen der Fasermattenformgebung und kurz vor Presseneintritt zusätzlich mit Phosphorsäure oberflächenbehandelt. Die Oberflächenbehandlung erfolgte in der unten angegebenen Reihenfolge:
1.) Vorlegen der Phosphorsäure auf dem Formband,
2.) Faserstreuung auf das behandelte Formband und Fasermattenformung,
3. ) Aufsprühen der Phosphorsäure auf die nach oben zeigende Oberfläche der
Fasermatte,
4. ) Heißverpressen zu einer Faserplatte. Die Menge der Phosphorsäure in Schritt 1) und 3) betrug 30 g (100%-ige
Phosphorsäure) pro m2.
3. Zusammensetzung der Referenzplatten 1 bis 4 und der Versuchsplatte 1:
Die Zusammensetzung der Referenzplatten 1 bis 4 und der Versuchsplatte 1 ist in
Tabelle 1 zusammengefasst.
Tab. 1 Zusammensetzung der Faserplatten
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Bei der Bestimmung der mechanischen Eigenschaften wurden die folgenden Ergebnisse erhalten:
Zugfestigkeit nach EN319 (Ouerzugsfestigkeit; Mittelwert aus 10 Einzelprüfungen) Referenzplatte 2: 0,57 N/m2
Versuchsplatte 1: 0,56 N/m2 Die Ergebnisse zeigen, dass die guten mechanischen Eigenschaften trotz der zusätzlichen Behandlung mit der Phosphorsäure beibehalten wurden.
Ouellprüfung nach EN 317 (Mittelwert aus 10 Einzelprüfungen)
Referenzplatte 2: 9,9 %
Versuchsplatte 1: 9,4 %
Die Ergebnisse zeigen, dass sich die Behandlung mit der Phosphorsäure sich nicht negativ auf die Quellung auswirkte. Es ergab sich sogar eine leichte Reduktion der Quellung.
Bei der behandelten Versuchsplatte 1 war im Vergleich zur Referenzplatte 2 eine ausgesprochen glatte Oberfläche festzustellen. Selbst nach der Quellprüfung zeigten sich bei der behandelten Versuchsplatte 1 keine abgelösten Fasern.
Beim Benetzen der Oberflächen der Oberflächen der Referenzplatte 2 und der Versuchsplatte 1, perlten die Wassertropfen bei der Versuchsplatte 1 deutlicher und schneller ab, als bei der Referenzplatte 2. Auch schien die Oberfläche der
Versuchsplatte 1 deutlich glatter zu sein als die der Referenzplatten 1 bis 4.
Beim Vergleich der Farbe der Faserplatten wurde festgestellt, dass die Versuchsplatte 1 eine deutlich dunklere Farbe der beiden Hauptseiten aufwies, als dies für die Referenzplatten der Fall war. Bei Betrachtung des Dickenquerschnitts zeigte sich auch, dass nur die Deckschichten der Versuchsplatte 1 dunkler gefärbt waren (Dicke der gefärbten Deckschicht ca. 2 mm). Der Kern aller hergestellten Faserplatten wies annähernd die gleiche Farbe auf. Diese Dunkelfärbung der Oberfläche der
Versuchsplatte 1 ließ sich auf die Phosphorsäurebehandlung zurückführen. Beispiel 2: Bestimmung der Beständigkeit gegenüber Pilzbefall
Die Beständigkeit der Faserplatten aus Beispiel 1 gegenüber Pilzbefall wurde in Anlehnung an die Norm EN ISO 846:1997„Bestimmung der Einwirkung von
Mikroorganismen auf Kunststoffe" ermittelt.
Zur Prüfung der Beständigkeit gegenüber Pilzbefall wurden Testkörper der
Referenzplatte 2 und der Versuchsplatte 1 aus Beispiel 1 der Einwirkung von
Testorganismen auf unterschiedlichen Nährmedien (siehe Punkt 3, Versuche A, B und B') über 4 Wochen bebrütet. Nach Ende der Bebrütungszeit wurde der Bewuchs der Prüfkörper visuell beurteilt, um das Pilzwachstum (Versuch A) oder die
fungistatischen Wirksamkeit (Versuch B, B') zu bestimmen (siehe Punkt 4,
Auswertung). 1. Geräte und Prüfmittel:
Prüfkörper: Nach einwöchiger Klimatisierung (20 °C, 65% RH) der
Referenzplatte 2 und der Versuchsplatte 1 aus Beispiel 1 wurden neun Prüfkörper in der Dimension 5x5x0,8 cm herausgeschnitten.
Testorganismen: Aspergillus niger
Penicillum sp.
Stammmineralsalzlösung: 2 g NaNOs
0,7 g KH2PO4
0,393 g K2HP04 H20
0,5 g KCl
0,5 g MgS04 7H20
in 1000 ml Leitungswasser gelöst (pH Wert 6 - 6,5) Zu 1 L Stammmineralsalzlösung wurden ca. 0,1 g Tween
80 zugegeben, die Lösung wurde anschließend sterilisiert.
2. Kultivierung der Stammkulturen und -lösungen:
Die Testorganismen wurden zunächst auf Malzextraktagarplatten vorkultiviert.
Nachdem die Agaroberflächen vollständig bewachsen waren, wurden die Pilzsporen mittels der Mineralsalzlösung unter Zuhilfenahme eines Drigalskispatels abgeerntet.
Auf die Oberfläche einer vollständig mit Luftmycel bewachsenen Nähragarplatte wurden 5 mi (in 4 Wiederholungen) dieser Lösung pipettiert. Insgesamt wurden 4 Platten eingesetzt. Die Lösungen wurden gepoolt.
Diese Lösung wurde anschließend durch ein Extraktionsröhrchen mit Watte (steril) filtriert. Die Keimzahl wurde mit der Thomakammer bestimmt. Als Endkeimzahl ergab sich eine CFU von 4 x 107/ ml. Diese Lösung wurde mit Mineralsalzlösung auf eine Dichte von 106 CFU/ml verdünnt und so die Sporensuspension für die Versuche erhalten.
Es wurden 200 μΐ dieser Sporensuspension für die Versuche A, B und B' eingesetzt.
3. Bestimmung der Widerstandsfähigkeit der Testkörper gegenüber Pilzen
3.1. Herstellung der Nährmedien für die Versuch A. B und B' 3.1.1. Unvollständiges Agar-Nährmedium für Versuch A:
Zu der Stammmineralsalzlösung wurde so viel Agar hinzugefügt, das eine Agar- Konzentration von 20 g/1 erhalten wurde. Dann wurden Gläser mit einem Volumen von 750 ml mit 150 ml Agar befüllt und mit einem Deckel, welcher mittig mit einem Wattepfropfen versehen wurde, verschlossen und dampfsterilisiert. 3.1.2. Vollständiges Agar-Nährmedium für Versuche B und B':
Zur Herstellung des vollständigen Agars wurde der unvollständige Agar aus Punkt 3.1.1. mit Glucose versehen, sodass eine Glucosekonzentration von 30 g/1 erhalten wurde. Dann wurden Gläser mit einem Volumen von 750 ml mit 150 ml Agar befüllt und mit einem Deckel, welcher mittig mit einem Wattepfropfen versehen wurde, verschlossen und dampfsterilisiert.
3.2 Beschreibung und Durchführung des Versuchs A: Pilz-Wachstumstest
In Versuch A wurden die Testkörper auf den unvollständigem Agar (siehe Punkt 3.1.1.), der zuvor mit einer Sporensuspension der Testorganismen beimpft wurde, aufgebracht. Enthält der Testkörper keine für die Pilze verwertbaren Bestandteile, können die Pilze kein Myzel entwickeln und den Prüfkörper bewachsen bzw. durch ihre Stoffwechselprodukte die Testkörper angreifen. Versuch A ist geeignet, die prinzipielle Resistenz der Testkörper gegen Pilzbefall bei Abwesenheit organischer Verunreinigungen zu beurteilen.
Durchführung:
Es wurden je drei Prüfkörper der Referenzplatte 2 und der Versuchsplatte 1 aus Beispiel 1 eingesetzt. Hierzu wurde der unvollständige Agar aus Punkt 3.1,1. mit 200 μΐ der Sporensuspension aus Punkt 2. beimpft. Der jeweilige Testkörper wurde unmittelbar auf den Agar aufgebracht und bei 24 °C/RH für 4 Wochen bebrütet.
3.3 Beschreibung und Durchführung der Versuche B und B': Fungistatische
Wirksamkeit
In den Versuchen B und B' wurden die Testkörper auf dem vollständigen Agar (siehe Punkt 3.1.2.), der zuvor mit einer Sporensuspension der Testorganismen beimpft wurde, aufgebracht. Versuche B und B' sind geeignet, die prinzipielle fungistatische Wirkung oder Eigenschaft der Testkörper gegen Pilzbefall bei Anwesenheit organischer Verunreinigungen zu beurteilen. Selbst wenn die Testkörper keinen Nährstoff enthalten, können die Pilze die Testkörper überwachsen und durch ihre Stoffwechselprodukte die Testkörper angreifen. Eine Wachstumshemmung auf dem Testkörper oder auf dem Nährboden (Hemmzone) zeigt eine fungizide oder fungistatische Aktivität oder Ausrüstung des Testkörpers an.
Durchführung:
Es wurden jeweils drei Prüfkörper der Referenzplatte 2 und der Versuchsplatte 1 aus Beispiel 1 in den Versuchen B und Versuch B' eingesetzt. Hierzu wurde der
vollständige Agar aus Punkt 3.1.2. mit 200 μΐ der Sporensuspension aus Punkt 2. beimpft. In Versuch B wurde der jeweilige Testkörper unmittelbar auf den vollständigen Agar aufgebracht und bei 24 °C/RH für 4 Wochen bebrütet.
In Versuch B' wurde der vollständige Agar zunächst so lange bebrütet, bis seine Oberfläche vollständig mit den Testorganismen bewachsen war. Danach wurde der jeweilige Testkörper auf den vollständigen Agar aufgebracht und bei 24 °C/RH für 4 Wochen bebrütet.
4. Auswertung der Versuche A, B und B':
Die Auswertung der bebrüteten Prüfkörper aus Versuchen A, B und B' erfolgte visuell. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefasst.
Tab. 2 Übersicht der Auswertung der Versuche A, B und B'. Bewuchs der
Oberfläche stark (++); mittel (+), wobei die Hauptseiten und die Kanten bewachsen waren; mittel (+/-), wobei nur die Kanten und nicht die Hauptseiten bewachsen waren; kein Bewuchs (-).
Figure imgf000037_0001
Jeder der in Tablle 2 angegebenen Werte stellt einen Mittelwert aus 3 unabhängigen, von 3 verschiedenen Personen durchgeführten visuellen Beurteilungen dar. Bei den Prüfkörpern der Referenzplatte 2 ergab sich in allen Versuchen ein starker bis mittlerer Pilzbewuchs. Bei den Prüfkörpern, die mit„mittel" bewertet wurden, estreckte sich der Pilzbewuchs auf die Fläche der nach oben zeigenden Hauptseite sowie auf die Kanten des jeweiligen Prüfkörpers. Bei den Prüfkörpern der Versuchplatte 1 ergab sich in allen Versuchen hauptsächlich ein mittlerer bis kein und nur in einem Fall ein starker Pilzbewuchs. Bei den
Prüfkörpern, die mit„mittel" bewertet wurden, estreckte sich der Pilzbewuchs nur auf die Kanten des jeweiligen Prüfkörpers. Da die Kanten nicht mit der Phosphorsäure behandelt wurden (und damit auch nicht gegenüber dem Pilzbefall beständiger gemacht wurden], war an den Kanten auch Pilzbewuchs zu erwarten. Der Bewuchs an den unbehandelten Kanten kann somit als Positiv-Kontrolle für die Intaktheit des verwendeten Mirkoorganismus angesehen werden. Die Fläche der nach oben zeigenden Hauptseite, die mit Phosphorsäure behandelt worden war, war nicht bewachsen.
Vergleicht man die Referenzplatte 2 mit der Versuchsplatte 1 ist durch die Oberflächenbehandlung der Phosphorsäure bereits eine deutliche Reduktion des Pilzbewuchses feststellbar.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer Faserplatte, umfassend die Schritte:
a) Bereitstellen einer Fasermatte enthaltend beleimte, lignocellulosehaltige
Fasern,
b) Behandeln mindestens einer der beiden Oberflächen der Fasermatte aus
Schritt a) mit einer anorganischen Brönsted-Säure,
c) Verpressen der aus Schritt b) erhaltenen, oberflächenbehandelten Fasermatte zu einer Faserplatte.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die anorganische Brönsted-Säure in Schritt b) ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus
Phosphorsäure, phosphoriger Säure, unterphosphoriger Säure, Phosphonsäure, deren Salze und deren Mischungen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in Schritt b) eingesetzte anorganische Brönsted-Säure in Form einer Flüssigkeit eingesetzt wird, welche die anorganische Brönsted-Säure in einer Konzentration von 20 bis 85 Gew.-%, bevorzugt 30 bis 70 Gew.-% und besonders bevorzugt 40 bis 55 Gew.- %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Flüssigkeit, enthält.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der bei der Behandlung in Schritt b) aufgetragenen anorganischen Brönsted-Säure 3 bis 150 g/m2, bevorzugt 15 bis 100 g/m2 und besonders bevorzugt 25 bis 75 g/m2, bezogen auf die in Schritt b) behandelte Oberfläche der Fasermatte, beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die anorganische Brönsted-Säure einen pks-Wert kleiner 4, kleiner 3 oder kleiner 2,5 aufweist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Behandeln in Schritt b) durch Aufsprühen der anorganischen Brönsted-Säure oder der die anorganische Brönsted-Säure enthaltenden Flüssigkeit erfolgt. 7. Verfahren nach Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeit
zwischen dem Behandeln mit der anorganischen Brönsted-Säure in Schritt b] und dem Verpressen in Schritt c) 1 bis 40 Sekunden, vorzugsweise 2 bis 30 Sekunden und insbesondere bevorzugt 2 bis 20 Sekunden beträgt. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) beide Oberflächen der Fasermatte behandelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die in Schritt a) bereitgestellten, beleimten lignocellulosehaltigen Fasern mit einem auf einem Isocyanat-basierendem Bindemittel, insbesondere einem PMDI- basierenden Bindemittel, beleimt wurden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das
Verpressen in Schritt c) bei einer Temperatur von 150 °C bis 250 °C, bevorzugt von 160 °C bis 240 °C, insbesondere bevorzugt von 180 °C bis 230 °C und/oder einem
Pressfaktor von 2 bis 15 s/mm, bevorzugt 2 bis 12 s/mm und insbesondere bevorzugt 4 bis 12 s/mm erfolgt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die lignocellulosehaltigen Fasern Holzfasern sind.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die
Faserplatte ausgewählt ist aus einer DHF-, UDF-, LDF-, MDF- oder HDF-Platte. 13. Faserplatte, hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12. Dach- oder Wandbauteil enthaltend oder bestehend aus der Faserplatte nach Anspruch 13, wobei es sich bei der Faserplatte um eine DHF-Platte mit zwei unterschiedlichen Oberflächen handelt, dadurch gekennzeichnet, dass die bezogen auf den Hausbau innenliegende Oberfläche der DHF-Platte mit einer anorganischen Brönsted-Säure in Schritt b) von dem in Anspruch 1 angegebenen Verfahren behandelt wurde.
15. Verwendung einer anorganischen Brönsted-Säure bei der Faserplattenherstellung zur Erhöhung der Beständigkeit der Faserplatte gegen Pilzbefall.
16. Verwendung einer anorganischen Brönsted-Säure bei der Oberflächenbehandlung einer Fasermatte in der Faserplattenherstellung zur Hydrophobierung und/oder zur Erhöhung der Beständigkeit der Faserplatte gegen Pilzbefall.
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