Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus Holzspänen oder Holzfurnieren.
Es ist bekannt, zerkleinertes Ilolz, zum Beispiel Holzwolle, Hobelspäne und auch Sägemehl oder durch Mahlen erzeugtes IIolz- mehl, ferner Holzfurniere, mit Klebe-bzw.
Bindemitteln, insbesondere härtbaren Harzen, zu versehen und unter Druck und Hitze zu Formkörpern, beispielsweise Platten, Balken oder sonstigen geformten Gebilden, zu verarbeiten. Derartige Formkörper haben je nach dem verwendeten Bindemittel und der Grösse ihrer Oberfläche und ihrer Dichte ebenso wie naturgewachsenes IIolz die Eigen- sehaft, je nach der Feuchtigkeit der Luft oder sonstigen sie umgebenden (lien Wasser aufzunehmen und dabei ihr Volumen zu, ver ändern. Dabei gehen gleichzeitig auch die Festigkeitseigenschaften mehr oder weniger zurück.
Es wurde nun gefunden, dass man Formkörper, insbesondere Spanplatten, aus Holzspänen und sperrholzähnliche Erzeugnisse aus Holzfurnieren herstellen kann, die frei von diesen Mängeln sind, wenn man Holzspäne oder Holzfurniere mit einer Lösung eines niedermolekularen härtbaren Kondensationsproduktes aus einem mehrwertigen Urethan und Formaldehyd imprägniert und nach Auf bringung eines Bindemittels zu Formkörpern verpresst und ausserdem dafür sorgt, dass das Kondensationsprodukt gehärtet wird.
Als mehrwertige Urethane für die genatm- ten Kondensationsprodukte kommen insbesondere solche in Frage, die sieh von diprimären Alkoholen, beispielsweise Propandiol-1, 3, Butandiol-1, 4, Pentandiol-1, 5, Hexandiol-1, 6, Diäthylenglykol sowie höheren Polyäthylen- glykolen, Dioxydibutyläther oder Dioxydi äthylsulfid ableiten. Es können auch in die Kondensationsprodukte geringere Mengen Urethane höherwertiger Alkohole, beispiels- weise von Glycerin, Trimethylolpropan, Butantriol, Hexantriol und Erythrit, eingebaut sein.
Auch Gemische dieser Alkohole sowie auch zweiwertige Alkohole mit sekun- dären Hydroxylgruppen, beispielsweise 1, 3oder 2, 3-Butylenglykol, können mitverwendet werden.
Als besonders vorteilhaft haben sich niedermolekulare Kondensationsprodukte erwiesen, die durch Erhitzen etwa äquivalenter Mengen eines diprimären Alkohols mit Harnstoff bis zur Bildung von etwa 40 bis 70 /o 1/o Diurethan und Umsetzen der erhaltenen Schmelze mit Formaldehyd gewonnen sind.
Man kann auch, noch Methylolharnstoff, Methylolamine und dergleichen zu Harzen kondensierbare Methylolverbindungen mitverwenden.
Die Imprägnierung der Späne oder Furniere mit den Kondensationsprodukten aus mehrwertigen Urethanen und Formaldehyd erfolgt zweckmässig mit verdünnten wässrigen Losungen, beispielsweise 5-bis 20 /oigen Lösungen, dieser Kondensationsprodukte. Die Späne oder Furniere können in an sich be- kannter Weise, zum Beispiel durch Tauchen, Aufgiessen oder Aufsprühen, imprägniert werden. Die Imprägnierung kann sowohl bei gewöhnlichem als auch erhöhtem oder vermindertem Druck oder mehreren dieser Arbeitsweisen nacheinander durchgeführt werden. Die Imprägnierungslösungen können auch Zusatzstoffe, zum Beispiel Härtungs- katalysatoren, ferner auch sehädlingswidrige Stoffe und Flammschutzmittel, ausserdem Farbstoffe und dergleiehen, enthalten.
Nach dem Imprägnieren werden die Späne oder Furniere am besten getrocknetunddadurch auf einen geringen Feuchtigkeitsgehalt gebracht. Zweckmässig wendet man dazu erhöhte Temperatur an. Die Trocknung wird vorzugsweise so vorgenommen, dass gleich- zeitig Härtung des Imprägniermittels eintritt.
Die Späne oder Furniere verlieren durch diese Vorbehandlung zum erheblichen Teil ihre Hygroskopizität unter gleichzeitiger Ver- besserlmg der mechanischen Eigenschaften, das heisst der Druckfestigkeit, Biegefestigkeit und Oberflächenhärte.
Die so vorbehandelten Späne oder Furniere werden in an sich bekannter Weise mit Bindemitteln versetzt, beispielsweise mit Lö sungen der Bindemittel besprüht. Späne kann man auch mit einem-in Schaumform gebrachten Bindemittel vermischen. Ferner können mit dem Bindemittel beladene feinkörnige Füll-und Streckmittel eingemischt werden. Als Bindemittel können alle bisher gebräuchlichen Bindemittel bzw. Klebemittel, insbesondere härtbare Kondensationsharze, verwendet werden, beispielsweise Harnstoff- harze, Phenolharze, Melaminharze und auch die zum Imprägnieren verwendeten Konden- sationsprodukte aus mehrwertigen Urethanen und Formaldehyd.
Zweckmässig verwendet man aber von den letztgenannten Kondensationsprodukten höherkonzentrierte Lösungen als zum Imprägnieren oder Lösungen von Produkten mit etwas höherem Kondensationsgrad.
Die imprägnierten und mit Bindemitteln versehenen Späne oder Furniere werden nunmehr in Formen in an sich bekannter Weise zu Formkörpern verarbeitet. Man kann dabei Druck und Hitze anwenden oder bei kalthärtenden Brndemitteln auch nur Druck allein.
Aus IIolzspänen erhält man bei Verwendung von verhältnismässig niedrigen Drucken Formkörper mit geringem spezifischem Cre- wieht, beispielsweise Dämmplatten ; bei Anwendung höherer Drucke erhält man kompak- tere Formkörper, beispielsweise Tischlerplat- ten, Bauplatten, Fussbodenplatten, Balken oder sonstige Formkörper. Man kann auch Platten mit geringem spezifischem Gewicht mit einer Deckplatte höheren spezifischen Gewichts kombinieren, die infolge ihrer grösseren Dichte härter und widerstands- fähiger gegen Abnutzung ist, was zum Beispiel bei der Verwendung als Fussbodenbelag von Bedeutung ist. Aus Furnieren erhält man Sperrholz oder ähnliche Schichtstoffe.
Man erhält auch Formkörper mit prao- tisch etwa gleich guten Eigenschaften, wenn man aus den imprägnierten Spänen oder Furnieren nach. Aufbringung eines Bindemittels Formkörper derart aufbaut, dass nur die Aussenlagen aus ihm bestehen, während die Innenlagen aus unbehandeltem Holz be stehen, wnd dann das Ganze verpresst. Diese Arbeitsweise bietet den Vorteil der Wohlfeil- heit, weil für die Mittellagen unimprägnier- tes Holz verwendet werden kann, ohne dass die Eigenschaften des Enderzeugnisses we sentlich verändert sind.
Die erfindungsgemäss hergestellten Form- körper zeichnen sich durch sehr gute Standfestigkeit bei wechselndem Luftfeuchtigkeits- gehalt, insbesondere auch in heissem und sehr feuchtem Klima aus. Sie besitzen hohe mechanische Festigkeit, insbesondere Druckfestigkeit und Biegefestigkeit, und übertreffen zum Teil darin sogar vergleichbares naturgewachsenes Holz. Man kann so beispielsweise Spanplatten herstellen, die gegebenenfalls im Zuge des Herstellungsganges auch mit Edelfurnieren versehen werden können. Diese Spanplatten übertreffen die bisher bekannten aus Spänen, die nicht gemäss der Erfindung vorbehandelt sind, in der Standfestigkeit, Biegefestigkeit und dergleichen ausserordentlich.
Auch Balken lassen sich infolge der hohen Biegefestig- keit und Druekfestigkeit des Materials in n grossen Längen herstellen und mit Erfolg praktisch verwenden. Man kann zu ihrer Herstellung auch kontinuierlich arbeiten. Dabei hat sich Hochfrequenzheizung der Pressen bewährt. Erzeugnisse, bei deren Herstellung sowohl als Imprägniermittel als auch als Bindemittel ein Kondensationsprodukt aus einem mehrwertigen Urethan. und Formaldehyd verwendet wurde, bieten den besondern Vorteil, dass sie elastiseher sind und bei ihrer weiteren Bearbeitung die Werkzeuge einer geringeren Abnutzung unterworfen sind als bei mit anderem Kunst- harz gebundenen Holzerzeugnissen.
Bei3piel 1 :
PappeldeckspÏne werden mit einer 15prozentigen 0SlUlg eines durch Erhitzen etwa äquivalenter Mengen eines diprimären Alkohols mit Harnstoff bis zur Bildung von etwa 40 bis 70"/o Diurethan und Umsetzen der erhaltenen Schmelze mit Formaldehyd hergestellten niedermolekularen Condensa- tionsproduktes in einem Mischer besprüht, so dass auf 1 m3 Holz etwa 30 kg festes Kondensationsprodukt entf allen, c Die Holzfeuchtig- keit der Späne betrug vor der Imprägnierung etwa 52 und danach 68 /o. Die Späne werden dann bei 110 etwa 20 Minuten lang getroeli- net.
Ihr Feuchtigkeitsgehalt beträgt dann noch 4 /o. Dann werden die Späne mit einer Lösung von 25 Teilen des vorerwähnten Kondensationsproduktes, 20 Teilen Roggenmehl und 2, 5 Teilen Ammoniumchlorid in 55 Teilen Wasser besprüht, so dass auf die im prägnierten getrockneten Späne etwa 13, 21 /o ihres Gewichtes an festem Bindemittel entfallen. a) Aus diesen Spänen wurde unter einem Druck von 16 kg/cm2 bei 130 und einer Presszeit von 8 Minuten eine 4 mm starke Platte gepresst. Ihr spezifisches Gewicht betrug nach dem Besäumen 0, 692.
Bei der Prü- fung nach DIN 52350 ergaben sieh folgende Werte für Holzfeuehtigkeit = 4, 3 /o Biegefestigkeit = 490 kg/cm2, W = 0, 751
EMI3.1
<tb> Dickenzunahme <SEP> infolge <SEP> Quellung <SEP> = <SEP> 21, <SEP> 2 /o <SEP> naeh <SEP> 6 <SEP> Stunden <SEP> Lagerung <SEP> unter <SEP> Wasser,
<tb> Wasseraufnahme <SEP> =62,5 <SEP> % <SEP> ? <SEP> DIN <SEP> 52 <SEP> 350 <SEP> 5b
<tb> b) Es wurde unter sonst gleiehen Bedin ? mit einer Presszeit von 15 Minuten eine 10 mm starke Platte gepresst. Sie hatte nach dem Besäumen ein spezifisches Gewicht von 0, 730.
Bei der Prüfung ergaben sieh folgende Werte für Holzfeuehtigkeit = 4, 5 /o Biegefestigkeit = 315 kg/em2, W = 0, 77.
EMI3.2
<tb> Dickenzunahme <SEP> infolge <SEP> Quellung <SEP> = <SEP> 17,7 <SEP> % <SEP> @ <SEP> nach <SEP> 6 <SEP> Stunden <SEP> Lagerung <SEP> unter <SEP> Wasser
<tb> Wasseraufnahme <SEP> = <SEP> 38,0 <SEP> % <SEP> @ <SEP> DIN <SEP> 52 <SEP> 350 <SEP> 5b
<tb> c) Eine weitere Platte wurde bei 30 Minuten Presszeit unter einem Druck von 10 kg/em2 bei 130 mit 20 mm Stärke hergestellt. Nach dem Besäumen hatte sie ein spe zifisches Gewicht von 0, 598.
Bei der Prüfung ergaben sich folgende Werte f r Holzfeuchtigkeit = 4,5 % Biegefestigkeit= 280 kg/cm2, W=0,61
EMI4.1
<tb> Dickenzunahme <SEP> infolge <SEP> Quellung <SEP> = <SEP> 11,5 <SEP> % <SEP> @ <SEP> nach <SEP> 6 <SEP> Stunden <SEP> Lagerung <SEP> unter <SEP> Wasser,
<tb> Wasseraufnahme <SEP> = <SEP> 70,0 <SEP> % <SEP> @ <SEP> DIN <SEP> 52 <SEP> 350 <SEP> 5b
<tb>
Bei Verwendung von Maismehl, gegebe nenfalls unter Zusatz von Dextrin, an Stelle von Roggenmehl erhält man unter sonst gleichen Bedingungen Platten mit ähnlieh guten Eigensehaften. Das gleiche trifft bei Verwendung des erwähnten Kondensationsproduktes allein ohne Zusatz von Mehlen oder Stärken als Bindemittel zu.
Beispiel 2 :
50 Gewiehtsteile Sägespäne werden mit 8 Gewichtsteilen einer etwa 50 /oigen wässrigen Losung eines Kondensationsproduktes aus 1, 4 Butandioldiurethan und Formaldehyd oder des im Beispiel 1 genannten Kondensations- produktes innig gemischt, nachdem der Lösung 0, 2 Gewiehtsteile konzentrierte Salzsäure zugesetzt worden waren. Das Misehgut wurde dann bei 102 getroeknet, wobei das Konden sationsproclukt härtete.
Anschliessend wurde das Mischgut mit 7 Gewichtsteilen eines ebenfalls mit 0, 2 Gewichtsteilen Salzsäure versetz- ten Kondensationsproduktes wie oben vermischt und anschliessend in einer eisernen, heizbaren Form bei 170 8 Minuten bei einem Druck von 5 kg/cm2 zu einem Formkörper verpresst. Dieser zeichnete sieh durch hohe Druckfestigkeit und Beständigkeit gegen Feuchtigkeit aus.
Beispiel 3 :
1000 g auf 6 /o Feuehtigkeit vorgetroek- nete Holzspäne werden mit 60 g einer 50"/oigen L¯sung eines niedermolekularen Kondensa- tionsproduktes aus 1, 4-Butandioldiurethan und Formaldehyd durch möglichst feine Zer stäubung benetzt und nach guter Durchmischung in bekannter Weise mit 250 g einer 50 /oigen wässrigen Losung eines Harnstoffharzes, wie es üblicherweise zur Herstellung von Spanplatten verwendet wird, bedüst. Die so vorbehandelten Späne werden bei 130 zu Spanplatten verpresst.
Die Prüfung der erhaltenen Spanplatten ergibt nach vollständi- ger Aushärtung der Harze eine Zunahme der Dicke der Platten um 12 /o infolge Quellung nach 24stündiger Lagerung unter'Wasser bei 20 .
Eine auf gleiche Weise, jedoch ohne die Vorbehandlung mit dem niedermolekularen Kondensationsprodukt von 1, 4-Butandioldiurethan und Formaldehyd hergestellte Spanplatte ergibt bei der gleichen Wasserlage rungsprüflmg eine Zunahme der Dicke um 25 /o. Das spezifische Gewicht der Platten beträgt in beiden Fällen 0, 65.
In gleicher Weise, wie vorstehend für Spanplatten beschrieben, kann man auch Snerrholz herstellen.
An Stelle des Kondensationsproduktes aus 1, 4-Butandioldiurethan und Formaldehyd kann man auch ein durch Erhitzen etwa äquivalenter Mengen 1, 4-Butandiol mit Harnstoff bis zur Bildung von etwa 40 bis 701/'0 Diurethan und Umsetzen der erhaltenen Schmelze mit Formaldehyd hergestelltes nie- dermolekulares Kondensationsprodukt verwenden. An Stelle von 1, 4-Butandiol kann man in gleicher Weise auch 1, 6-Hexandiol als Ausgangsstoff verwenden.
Beispiel 4 :
1000 g auf 6 % Feuchtigkeit vorgetrocknete Holzspäne für die beiden Aussenschichten einer Dreischichten-Spanplatte werden mit 120 g einer 5 /oigen Lösung eines niedermolekularen Kondensationsproduktes aus 1, 4 Butandioldiurethan und Formaldehyd durch möglichst feine Zerstäubung benetzt und nach guter Durchmischmg in bekannter Weise mit 280 g einer 50 /oigen wässrigen Lösung eines Harnstoff-Formaldehyd-Harzes, wie es zur Herstellung von Spanplatten üblieherweise verwendet wird, bedüst.
1000 g auf 6 /o Peuehtigkeit vorgetroek- nete Holzspäne für die Mittelschicht einer Dreischichten-Spanplatte werden in bekannter Weise mit 260 g der gleichen wässrigen IIarnstoff-Formaldehyd-Harz-Lösung bedüst.
Die so vorbehandelten beiden Sorten Späne werden in der üblichen Weise zu einer dreischichtigen 19 mm starken Spanplatte bei 130 verpresst, bei der die letzterwähnten Späne die Mittelschicht bilden.
Die Prüfung der erhaltenen Spanplatte ergibt nach der Aushärtung der Harze eine Zunahme der Dicke von 11 /o infolge Quellung nach 24stündiger Lagerung unter Wasser von 20 .
Die in gleicher Weise, jedoch ohne Vorbehandlung der Aussenschichtspäne mit nie dermolekularem Kondensationsprodukt von 1, 4-Butandioldiurethan und Formaldehyd hergestellte Dreischichten-Spanplatte ergibt nach der gleichen Wasserlagerung eine Zunahme der Dicke von 23 /o. Das spezifische Gewicht der Platten beträgt in beiden Fällen 0, 58.
In gleicher Weise, wie vorstehend für Spanplatten beschrieben, kann man auch Sperrholz herstellen.
An Stelle des Kondensationsproduktes aus 1, 4-Butandioldiurethan und Formaldehyd kann man auch ein durch Erhitzen etwa äquivalenter Mengen 1, 4-Butandiol mit Harn- stoff bis zur Bildung von etwa 40 bis 70 % Diurethan und Umsetzen der erhaltenen Schmelze mit Formaldehyd hergestelltes niedermolekulares Kondensationsprodukt verwenden. An Stelle von 1, 4-Butandiol kann i man in gleieher Weise auch 1, 6-Hexandiol als Ausgangsstoff verwenden.