Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mitteldichten Faserplatten (MDF) mit verminderter Emission an flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) und zugleich niedriger Dickenquellung. Als flüchtige 5 organische Verbindungen werden organische Stoffe subsumiert, deren Siedepunkt zwischen 5O ⁰ C und 26O ⁰ C liegt. Die flüchtigen organischen Verbindungen stammen größtenteils aus dem Holz, teils aber auch aus dem Bindemittel. Auch die Wechselwirkung zwischen Bindemittel und Holz beeinflusst die Zusammensetzung der flüchtigen Bestandteile, weitere Einfluss 10 nehmende Faktoren sind die Herstellungsbedingungen der mitteldichten Faserplatten. Holzwerkstoffe emittieren auch Formaldehyd. Formaldehyd wird aber gemäß Definition den flüchtigen organischen Verbindungen nicht zugerechnet.

15 Für die Herstellung von mitteldichten Faserplatten werden Fasern aus Lignocellulosen mit einem Bindemittel beleimt, zu Fasermatten gestreut und anschließend, gegebenenfalls nach einem Vorpressvorgang, heiß gepresst. Lignocellulosen können Hölzer, Einjahrespflanzen und Gebrauchtspan- und Faserplatten sein.

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Die Gewinnung der Fasern aus den Lignocellulosen erfolgt in der Regel nach einem thermomechanischen Verfahren (TMP-Verfahren), auch die Herstellung von Fasern nach dem chemo-thermomechanischen Verfahren (CTMP- Verfahren) ist aus dem EP 0 639 434 bekannt. Für die Herstellung von Fasern

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Hackschnitzel zuerst gewaschen, um eventuell vorhandene Sandpartikel zu entfernen. Nach dem Waschen werden die Hackschnitzel in der Regel bei Temperaturen zwischen 60 ⁰ C und 8O ⁰ C vorgedämpft und gelangen anschließend über Schneckenförderung in den sogenannten Kocher, wo sie üblicherweise bei Temperaturen von 17O ⁰ C bis 180 ⁰ C thermohydrolytisch aufgeschlossen werden. Nach dem Aufschluss werden die aufgeschlossenen Hackschnitzel in einen Druckrefiner überführt, wo sie unter Druck bei Temperaturen von ebenfalls 17O ⁰ C bis 18O ⁰ C zerfasert werden. Dem Zerfasern im Druckrefiner kann eine drucklose Refinerstufe folgen. Die Aufschlussbedingungen können je nach Rohstoff variiert werden, so können bei Einjahrespflanzen niedrigere Temperaturen von 140 ⁰ C bis 16O ⁰ C für den Aufschluss eingesetzt werden. Nach der Refinerstufe werden die Fasern durch den im Refiner herrschenden Druck in eine Blasleitung befördert, wo sie mit einem Bindemittel versehen werden. Bei der Herstellung von Fasern nach dem CTMP-Prozess werden den Holzzerkleinerungsprodukten vor oder während des Aufschlusses Chemikalien wie Natriumsulfit und Natriumhydroxid oder Kombinationen von Natriumsulfit und Natriumhydroxid zugesetzt. Auch die Zugabe anderer Chemikalien ist möglich.

Als Bindemittel werden für die Herstellung von mitteldichten Faserplatten hauptsächlich Aminoplastharze wie Harnstoffformaldehydharze (UF-Harze) eingesetzt, weitere synthetische Bindemittel wie alkalisch härtende Phenolformaldehydharze (PF-Harze) und Klebstoffe auf Basis von polymeren Diisocyanaten (PMDI) haben hierfür allerdings nur eine vergleichsweise geringe Bedeutung. Für die Bindung von Fasern können auch Thermoplast-Bindemittel wie Methacrylat-Reaktionsharze eingesetzt werden. Das für die Herstellung von MDF eingesetzte Bindemittel wird häufig in die Blasleitung eingedüst, es kann aber auch nach dem Trocknen der Fasern in einem Blender appliziert werden. Kombinationen aus den beiden Verfahren sind auch möglich, so kann in die Blasleitung nur ein Teil des Bindemittels eingedüst und der Rest erst nach dem Trocknen im Blender aufgebracht werden. Es kann auch in die Blasleitung ein

Bindemittel bestimmter Zusammensetzung eingebracht und nach dem Trocknen ein anderes Bindemittel mit unterschiedlicher Zusammensetzung verwendet werden.

Neben den synthetischen Bindemitteln können Bindmittel auf Basis von natürlichen Stoffen wie Tanninformaldehydharze (TF-Harze) für die Herstellung von MDF eingesetzt werden. Die TF-Harze werden durch Reaktion zwischen Tanninen und Formaldehyd gewonnen. Die Tannine, insbesondere die kondensierten Tannine, werden durch Extraktion von bestimmten Rinden und Hölzern gewonnen. Als besonders geeignet sind hierfür Quebrachoholz (Quebracho colorado) sowie Rinden wie Akazienrinde (Acacia mearnsii), Fichtenrinde (Picea abies) usw. Die Extraktion von Tanninen aus Hölzern und Rinden erfolgt in der Regel bei Temperaturen zwischen 7O ⁰ C und 13O ⁰ C in Wasser im Kaskadenverfahren nach dem Gegenstromprinzip. Während der Extraktion können auch Chemikalien wie Natriumsulfit und/oder Natriumhydroxid zugegeben werden, um vorwiegend die Löslichkeit des Tannins im Wasser zu erhöhen. Die Sulfitierung des Tannins kann auch nach der Extraktion erfolgen. Für die Herstellung von TF-Harzen werden die extrahierten Tannine mit Formaldehyd umgesetzt. Als ein weiteres natürliches Bindemittel kann Stärke in verschiedenen Formen (native Stärke, oxidierte Stärke, modifizierte Stärke) eingesetzt werden. Auch Kombinationen von Tannin und Stärke sind als Bindemittel bekannt.

Im Zuge der thermohydrolytischen Behandlung im Kocher und im Refiner kommt es zum einen zum chemischen Teilabbau des Holzes. Es entstehen leicht flüchtige Verbindungen wie Formaldehyd, Furfural, Hydroxymethylfurfural,

Ameisensäure und Essigsäure. Die Hemicellulosen des Holzes werden auch teilweise zu löslichen Kohlenhydraten abgebaut. Die aus dem Holz frei werdenden Ameisen- und Essigsäure haben eine gewisse Aufschlusswirkung auf das Holz. Neben dem Abbau an den Kohlenhydraten kann aber auch Liαnin m ^" geringem ^" Umfang angegriffen werden, wodurch Ligninabbauprodukte wie

Methanol und Formaldehyd entstehen können. Die chemische Zusammensetzung der flüchtigen organischen Verbindungen aus dem Holzmaterial bzw. aus den daraus hergestellten Fasern ist von den Holzarten abhängig. Im Falle von Kiefernholz können Aldehyde wie Pentanal, Hexanal und Heptanal in großen Mengen entstehen. Auf die Zusammensetzung der flüchtigen Bestandteile nehmen auch Aufschlussart und Aufschlussbedingungen Einfluss.

Die flüchtigen Abbaubestandteile des Holzes können, aus dem Refiner kommend, während der Trocknung der Faser an die Umgebung teilweise emittiert werden, da sie wasserdampfflüchtig sind. Weiterhin können die leicht flüchtigen Säuren als Härter fungieren und das eingedüste Bindemittel in der

Blasleitung und gegebenenfalls während des Trocknens teilweise vorkondensieren. Dies führt zu verringerter Klebewirkung des Bindemittels während des Pressens. Die während des Aufschlusses entstehenden nicht flüchtigen abgebauten Kohlenhydrate verbleiben in den hergestellten

Faserplatten und verringern womöglich ihre biologische Resistenz.

Aufgabe der Erfindung ist es, zum einen die Menge an leicht flüchtigen Bestandteilen aus mitteldichten Faserplatten zu verringern und ihre Bildung weitgehend zu unterbinden und zum anderen die physikalisch-technologischen Eigenschaften der hergestellten Platten zu verbessern. Insbesondere sollte die Dickenquellung der Platten vermindert werden.

Es wurde nun überraschend gefunden, dass kondensierte Tannine, wie Quebrachoholz- und Akazienrindentannine, wenn sie in geringen optimierten Mengen während der Faserherstellung nach dem CTMP-Verfahren im Refiner zugegeben werden oder zugegen sind, nicht nur die Emissionen an flüchtigen organischen Verbindungen aus den Fasern herabsetzen, sondern auch die Emission an VOC der hergestellten Platten vermindern, und ihre physikalisch- te ^" ch ^~ ήölögϊschen Eigenschaften wesentlich verbessern. Die Anwendung des

CTMP-Prozesses allein verringert überraschend die Emission der hergestellten mitteldichten Faserplatten, hat jedoch keine merkliche verringernde Wirkung auf die Dickenquellung und Wasseraufnahme der Platten. Der Einsatz an polyphenolischen kondensierten Tanninen allein verringert die Dickenquellung der Platten, hat aber keine vermindernde Wirkung auf die Emission. Der Einsatz von optimierten Mengen an Polyphenolen gemeinsam mit der Anwendung des CTMP-Prozesses lässt überraschend den kombinierten Effekt der Verminderung der Dickenquellung und Emission erzielen. Hierbei ist es für die Verminderung der Emission irrelevant, welches Bindemittel in die Blasrohrleitung eingegeben wird oder nach dem Trocknen der Fasern verwendet wird. Es ist auch möglich, das Bindemittel erst im Blender nach dem Trocknen der Fasern einzusetzen oder teils in die Blasrohrleitung (Blow-Iine), teils im Blender zu verwenden.

Dieses Verfahren unterscheidet sich von der Lehre der EP 1 266 730 A1 , die die Zugabe von kondensierten Tanninen zu den nassen Spänen oder Fasern vor dem Beleimen der Späne oder der Fasern zum Gegenstand hat. Nach der Lehre der EP 1 266 730 A1 sind die Tannine während des Aufschlusses nicht zugegen, auch die Fasern müssen nicht nach dem CTMP-Verfahren gewonnen werden. In der vorliegenden Erfindung ist der Aufschluss nach dem CTMP- Verfahren ebenso obligatorisch wie die Zugabe von optimierten Mengen an kondensierten Tanninen. Selbstverständlich können die polyphenolischen kondensierten Tannine gemeinsam mit anderen Additiven wie Hydrophobierungsmitteln und/oder mit anderen polyphenolischen Stoffen wie Cashew-Nuss-Öle in den Refiner eingegeben werden.

Ferner wurde überraschend festgestellt, dass die vermindernde Wirkung des

Tannins auf die Emission der hergestellten Platten an Formaldehyd auch nach ihrer Herstellung anhält. Die Formaldehydabgabe der Platten, die unter Einsatz von Tannin im Refiner hergestellt werden, nimmt weitaus schneller ab als die derjenrgen, ^~ ^i ^" e ohne ^" Einsatz von Tannin hergestellt sind.

Dieses Verfahren mit einer kombinierten Anwendung von CTMP und der Präsenz an Tanninen eignet sich für alle Lignocellulosen. Die Zugabe von Chemikalien im Sinne des CTMP-Prozesses kann vor dem Aufschluss oder während des Aufschlusses in bekannter Weise erfolgen. Als Chemikalien können Natriumsulfit, Natriumbisulfit und Natriumhydroxid oder optimierte Gemische hiervon eingesetzt werden. Da Natriumsulfit und Natriumbisulfit das Tannin sulfitieren können und dessen Löslichkeit im Wasser erhöhen, lässt sich mit dieser Vorgehensweise der Aufschluss und die Zerfaserung von Hackschnitzeln mit der Sulfitierung des kondensierten Tannins im Refiner in sinnvoller Weise kombinieren.

Das folgende Beispiel beschreibt die Erfindung ohne sie darauf festzulegen.

Im ersten Versuch wurden Holzhackschnitzel aus Kiefernholz bei einer Temperatur von 17O ⁰ C thermohydrolytisch aufgeschlossen und anschließend unter Druck bei einer Temperatur von 17O ⁰ C im Refiner zerfasert (TMP- Verfahren). Nach der Zerfaserung wurden die Fasern getrocknet und mit einem UF-Harz in Mengen von 12 % (Festharz bezogen auf atro Fasern) beleimt und anschließend zu Matten verformt und bei einer Temperatur von 200 ⁰ C zu mitteldichten Faserplatten mit einer Soll-Rohdichte von 750 kg/m ³ und einer Dicke von 16 mm heiß gepresst. Der Presszeitfaktor betrug 15 s/mm. Die so hergestellten Platten wurden anschließend bei einem Klima von 2O ⁰ C und 65 % relativer Luftfeuchte gelagert, ehe sie auf ihre physikalisch-technologischen Eigenschaften und Emission geprüft wurden.

Zum Vergleich wurden Kiefernholzhackschnitzel bei einer Temperatur von

17O ⁰ C aufgeschlossen, in der Zerfaserungsstufe unter Druck im Refiner wurden den Hackschnitzeln vor dem Aufschluss kondensierte Tannine in Mengen 2 % (Feststoff bezogen auf atro Holzmaterial) zugegeben (Versuch 2). Nach der

Zerfaser ün ^' g wurderTäFe getrockneten Fasern üblicherweise mit dem UF-Harz in

Mengen von 12 % (Festharz bezogen auf Trockenfasern) beleimt, zu Fasermatten geformt und zu mitteldichten Faserplatten heiß gepresst (vgl. Versuch 1). Die so hergestellten Platten wurden anschließend bei 2O ⁰ C und 65 % rel. Luftfeuchte gelagert, ehe sie auf ihre physikalisch-technologischen Eigenschaften und Emission geprüft wurden.

In einem dritten Versuch wurden mitteldichte Faserplatten aus Fasern hergestellt, die unter Zugabe von 1 % Na ₂ SO ₃ und 0,5 % NaOH (Feststoff bezogen auf atro Holzmaterial) nach dem CTMP-Verfahren hergestellt wurden. Die Aufschlusstemperatur betrug 17O ⁰ C. Die Herstellung der MDF erfolgte unter den gleichen Bedingungen wie im Fall der TMP-Fasern (vgl. Versuch 1 ).

In einem vierten Versuch wurden den Kiefernholzhackschnitzeln sowohl 1 %

Na ₂ SO ₃ und 0,5 % NaOH (Feststoff bezogen auf atro Holzmaterial) als auch Quebrachoholztannin in Mengen von 2 % (Feststoff bezogen auf atro

Holzmaterial) zugegeben. Die Aufschlusstemperatur lag ebenfalls bei 17O ⁰ C.

Nach der Zerfaserung wurden die getrockneten Fasern zu MDF weiterverarbeitet. Die Herstellung der MDF erfolgte unter den gleichen

Bedingungen wie im Falle der TMP-Fasern (Versuch 1).

Die Ergebnisse sind in den Tabellen 1 bis 3 zusammengefasst.

Aus Tabelle 1 wird deutlich, dass die Querzugfestigkeit der aus nach dem CTMP-Verfahren gewonnenen Fasern und unter Einsatz von Tannin im Refiner hergestellten Platten (Versuch 4) wesentlich höher liegt als die der anderweitig hergestellten Platten (Versuche 1 bis 3). Des Weiteren wird ersichtlich, dass durch die kombinierte Anwendung von CTMP und Tannin (Versuch 4) die Dickenquellung (24h) der hergestellten Platten deutlich erniedrigt wird. Ebenfalls die Biegefestigkeit der hergestellten Platten wird durch die kombinierte Anwendung von CTMP und Tannin (Versuch 4) wesentlich erhöht.

"""TvTrT ^{^} diesem ^" Verfahren werden sowohl die Festigkeitseigenschaften

(Querzugfestigkeit, Biegefestigkeit) der Platten erheblich verbessert als auch ihre Dickenquellung deutlich vermindert.

Tabelle 1 : Physikalisch-technologische Eigenschaften von nach dem TMP- und CTMP-Verfahren hergestellten mitteldichten Faserplatten, die ohne und unter Zugabe von kondensierten Tanninen hergestellt worden sind

Wie aus Tabelle 2 hervorgeht, werden durch die kombinierte Anwendung von CTMP und Tannin (Versuch 4) die Emissionen der Platten an flüchtigen organischen Bestandteilen (VOC) wie Hexanal und Pentanal deutlich vermindert.

Tabelle 2: VOC-Emissionen (Hexanal, Pentanal) von nach dem TMP- und CTMP-Verfahren hergestellten mitteldichten Faserplatten (MDF), die ohne und unter Zugabe von kondensierten Tanninen hergestellt worden sind. Die VOC- Emissionen^wurden-naeh^5h^tagerαngider-TlBttWMϊrderPrufkam merermιtteιt.

Die Zugabe von Tannin bei der Herstellung von Fasern nach dem CTMP- Verfahren (Versuch A) führt zu einer zusätzlichen deutlichen Verringerung der Formaldehydabgabe (24h) des Faserstoffs (vgl. Tabelle 3).

Tabelle 3: Formaldehydabgabe (24h) (mg/1000 g atro Fasern) von nach dem TMP-und CTMP-Verfahren hergestellten Fasern, die ohne und unter Zugabe von kondensierten Tanninen hergestellt worden sind

Als Bindemittel für die Herstellung von mitteldichten Faserplatten können im Sinne der Erfindung sowohl solche, die zu einer feuchtebeständigen Faser-zuFaser-Bindung führen, als auch solche, die zu Faser-zu-Faser-Bindung mit geringer Feuchtebeständigkeit führen, verwendet werden. Typische Bindemittel für die Herstellung von feuchtebeständigen Verleimungen sind alkalisch härtende Phenolformaldehydharze (PF-Harze), Tanninformaldehydharze (TF- Harze), Melaminharnstoffphenolformaldehydharze (M U PF-Harze) und Klebstoffe auf Basis von PMDI (polymere Diphenylmethandiisocyanate). Zu den Bindemitteln, die zu einer Faser-zu-Faser-Bindung mit geringer Feuchtgebeständigkeit führen, gehören die Harnstoffformaldeydharze (UF- Harze).