CH641405A5

CH641405A5 - Process for producing chipboards with reduced formaldehyde elimination

Info

Publication number: CH641405A5
Application number: CH648179A
Authority: CH
Inventors: Hans Lobenhoffer; Kurt Ernst
Original assignee: Novopan Kg
Priority date: 1978-07-25
Filing date: 1979-07-11
Publication date: 1984-02-29
Also published as: ATA467179A; DE2832509C2; FR2431915B3; DK311779A; DE2832509B1; SE7906051L; BE877888A; FR2431915A1; AT367080B; SE433470B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Spanplatten mit verminderter Formaldehydabspaltung durch Heissverpressen von mit Harnstoff-Formaldehydharz als Leimharz versehenen Holzspänen, wobei als formaldehydabsorbierendes Mittel Harnstoff zugesetzt und mitverpresst wird.

Es ist bekannt, dass als Leimharz für die preisgünstige Herstellung von Holzspanplatten in grossem Umfange Harn-stoff-Formaldehydharze eingesetzt werden. Dieses Leimharz spaltet während der Verarbeitung und auch später Formaldehyd ab, so dass die zulässige maximale Konzentration an Formaldehyd in mit derartigen Platten ausgerüsteten Räumen o. dgl. überschritten werden kann.

Bei dem Verfahren der oben genannten Art (vgl. DE-OS 16 53 167) werden Leimharze auf der Grundlage von Harnstoff-Formaldehydkondensaten verwendet, die relativ geringe Mengen Formaldehyd, bezogen auf Harnstoff, einkondensiert enthalten. Dabei werden Molverhältnisse von 1 : 1,5 bis 1 : 1,8 angesprochen. Weiterhin wurde in dieser Druckschrift vorgeschlagen, Formaldehyd durch solche Stoffe zu absorbieren, die hierfür geeignet sind, wie z.B. Harnstoff. Die Mengen dieser Zusatzstoffe sind aber beschränkt, weil durch die Zugabe zu dem Leimharz dessen Abbindegeschwindigkeit verringert und die Festigkeitseigenschaften der daraus hergestellten Spanplatten verschlechtert werden.

Aus der DE-OS 25 53 459 ist ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung von Spanplatten mit verminderter Formaldehydabspaltung bekannt. Dort wird festgestellt, dass der Einsatz von formaldehydarmen Harzen, deren Molverhältnis Harnstoff/Formaldehyd bei etwa 1: 1,4 liegt, nicht zum Ziel führt, obwohl er eine Verbesserung bringt. Es wird auch auf die Verschlechterung der Klebeeigenschaften der formaldehydarmen Harze hingewiesen sowie auf die Unmöglichkeit, Harze mit brauchbaren Klebeeigenschaften unter dem genannten Molverhältnis herzustellen. In der angezogenen Druckschrift wird weiter festgestellt, dass alle for-meldehydbindenden Zusätze zu den Leimflotten und/oder den Spänen unerwünschte Nebenwirkungen haben, insbesondere eine verminderte Aushärtegeschwindigkeit und schlechtere Festigkeitseigenschaften. Weiterhin ist die Querzugsfestigkeit beeinträchtigt und die Quellung und auch die Wasseraufnahme erhöht, so dass sich derartige Verfahren, auf die Späne oder einen Teil davon z.B. Harnstoff aufzubringen, in der Praxis nicht durchsetzen konnten. Deshalb wird in der DE-OS 25 53 459 als Trägerstoff für den Harnstoff Zellulosefaser vorgeschlagen, auf die das formaldehyd-absorbierende Mittel, beispielsweise Harnstoff, aufgebracht und aufgetrocknet werden soll, bevor der Zusatz zu den mit Harnstoff-Formaldehydharz als Leimharz versehenen Holzspänen erfolgt. Auch hierbei wird für diese Sonderbehandlung vor dem eigentlichen Heissverpressen Harnstoff als geeignetes absorbierendes Mittel empfohlen. Es versteht sich, dass durch diese gesonderte Behandlung der Aufwand zur Herstellung von Spanplatten wesentlich vergrössert wird. Gleichzeitig ist aber in nachteiliger Weise ein Festigkeitsabfall zu beobachten, wenngleich dieser auch nicht so gross ist, wie bei direkter Zugabe des Harnstoffes innerhalb einer Leimflotte aus Formaldehydharz und Harnstoff.

Aus der DE-OS 2 444 002 ist ein Verfahren zur Herstellung von Spanplatten bekannt, bei dem als Leimharz Isocyanat eingesetzt wird. Zusätzlich werden die Späne vor, während oder nach dem Auftrag des Leimharzes mit einem Säureamid behandelt. Als ein geeignetes Säureamid wird Harnstoff empfohlen. Durch diese Behandlung soll die Koch- bzw. Nassfestigkeit verbessert sein. Dabei wird die mehrfache Menge Isocyanat verglichen mit Harnstoff eingesetzt. Der Harnstoff kann aber hier nicht die Wirkung haben, Formaldehyd zu absorbieren, da Isocyanat kein Formaldehyd abgibt.

Aus der Veröffentlichung von Stegmann, G., P. Schor-ning und W. Kratz «Untersuchungen über die Herstellbarkeit und Eigenschaften hochkunstharzhaltiger Holzspanwerkstoffe» Forschungsbericht des Landes Nordrhein-Westfalen, Nr. 1875, Köln und Opladen 1967, Seite 28, ist es bekanntgeworden, dass durch erhöhten Leimharzanteil die Festigkeit von Spanplatten gesteigert werden kann. Damit wird angeregt, den Festigkeitsverlust von Spanplatten dann, wenn dieser festgestellt wird, durch Erhöhung des Leimharzanteils zu begegnen, wobei der erhöhte Leimharzanteil gleichmässig auf die gesamte Platte verteilt wird. Andererseits ist es aus der Zeitschrift «Holz als Roh- und Werkstoff» 29 (1971), 2,. 45 bis 50, bekannt, Harnstoff-Formaldehydharz mit Isocyanat zusammen als Leimharz zu verwenden, um die Festigkeit von nur mit Harnstoff-Formaldehydharz verleimten Platten zu steigern. Es liegt deshalb nahe, in der gesamten Platte, dann, wenn durch die Zugabe von Harnstoff als formaldehydabsorbierendes Mittel die Spanplattenfestigkeit bei einer Beleimung der Späne mit Harnstoff-Formaldehydharz leidet, diesen Festigkeitsverlust durch die Zugabe von Isocyanat auszugleichen. Durch den Einsatz des relativ teuren Isocyanats in der Gesamtplatte verschlechtert sich jedoch die Wirtschaftlichkeit eines solchen Vorschlages zur Herstellung von Spanplatten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahs

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ren der eingangs beschriebenen Art so weiterzuentwickeln, dass sich bei Beibehaltung der Zugabe von Harnstoff zu dem Harnstoff-Formaldehydharz formaldehydarme (praktisch formaldehydfreie) Spanplatten mit guter Wirtschaftlichkeit herstellen lassen und dabei eine Verringerung der Aushärtegeschwindigkeit und eine Verschlechterung der Festigkeitseigenschaften der damit hergestellten Spanplatten vermeiden lässt. Auch die Quellung und Wasseraufnahme soll nicht verschlechtert werden.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass sowohl in der Mittelschicht als auch in der Deckschicht Harn-stoff-Formaldehydharz und Harnstoff ohne Trägerstoff eingesetzt werden und dass in der Mittelschicht bei mässigen Gewichtsanteilen an Leimharz zusätzlich Isocyanat Verwendung findet und in der Deckschicht ein hoher Gewichtsanteil von Harnstoff-Formaldehydharz und Harnstoff ohne Trägerstoff Anwendung findet. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, in der Mittelschicht den schädlichen Auswirkungen des Harnstoffzusatzes durch die Verwendung von Isocyanat zu begegnen. Das wirkt sich in zweifacher Hinsicht vorteilhaft aus. Einmal wird der durch den Harnstoffzusatz bedingte Abfall der Klebekraft beseitigt, weil das Isocyanat auch in sich abgeschlossene Gruppen von Harnstoff-Formaldehydharz und Harnstoff wieder vernetzend zusammenfügt. Andererseits wird dabei kein zusätzliches Wasser eingetragen, also der Wasseranteil innen fertigungsgerecht kleingehalten. Weiterhin nutzt die Erfindung in geschickter Weise die Erkenntnis, in der Deckschicht höhere Gewichtsanteile an Leimharz und auch höhere Wasseranteile verkraften zu können, weil hier höhere Temperaturen einwirken und der Wasserdampf bei kurzer Presszeit abgeführt bzw. als Wärmeträger genutzt werden kann. Ausserdem kommt das der fertigungsbedingten Notwendigkeit. entgegen, die in der Deckschicht zwecks höherer Verdichtung beim Pressen notwendige höhere Feuchtigkeit zur Verfügung zu stellen.

In der Mittelschicht findet vorzugsweise 2 bis 7 Gew.-% nen, zur Bildung von Harnstoff-Formaldehydharz, Harnstoff 5 und 1 bis 3 Gew.-% Isocyanat Verwendung, während in der Deckschicht 10 bis 15 Gew.-% Harnstoff-Formaldehydharz zusammen mit 1 bis 3 Gew.-% Harnstoff eingesetzt werden. Die Leimharze und der Harnstoff können sowohl für die Mittelschicht als auch für die Deckschicht zu einer Leim-10 flotte vermischt angewandt werden. Für besonders niedrige Formaldehydabspaltung werden in der Mittelschicht etwa 2 Gew.-% Harnstoff-Formaldehydharz, 2 Gew.-% Isocyanat und 1 Gew.-% Harnstoff eingesetzt. Zur Verbesserung des Quellverhaltens kann in die Mittelschicht etwa 5 Gew.-% ls Harnstoff-Formaldehydharz mit 1 Gew.-% Isocyanat und 1 Gew.-% Harnstoff eingebracht werden.

In der Mittelschicht und/oder in der Deckschicht können zur Bildung von Harnstoff-Formaldehydharz Harnstoff und Formaldehyd im Molverhältnis zwischen 1 : 1,4 und 20 1 : 1,0 eingesetzt werden. Überraschenderweise lassen sich damit doch Platten mit den gewünschten Eigenschaften herstellen. Setzt man die Leimharze nur in den äusseren Schichten, also in den Deckschichten ein, dann nutzt man dort die einwirkende höhere Temperatur über eine relativ längere 25 Zeit, als dies vergleichsweise in der Mittelschicht der Fall ist. Daher kommt es in den äusseren Schichten auch bei diesen formaldehydarmen Leimharzen noch zu einer zu-frienstellenden Verklebung. Setzt man die formaldehydarmen Leimharze in der Mittelschicht ein, so wird ein Aus-30 gleich durch die Anwesenheit des Isocyanats geschaffen, d.h. dem Abfall der mechanischen und hygroskopischen Eigenschaften wird durch den Zusatz von Isocyanat entgegengewirkt. Darüber hinaus bindet das Isocyanat auch den als Formaldehydfänger eingesetzten Harnstoff.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Verfahren zur Herstellung von Spanplatten mit verminderter Formaldehydabspaltung durch Heissverpressen von mit Harnstoff-Formaldehydharz als Leimharz versehenen Holzspänen, wobei als formaldehydabsorbierendes Mittel Harnstoff zugesetzt und mitverpresst wird, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl in der Mittelschicht als auch in der Deckschicht Harnstoff-Formaldehydharz und Harnstoff ohne Trägerstoff eingesetzt werden und dass in der Mittelschicht bei mässigen Gewichtsanteilen an Leimharz zusätzlich Isocyanat Verwendung findet und in der Deckschicht ein hoher Gewichtsanteil von Harnstoff-Formaldehydharz und Harnstoff ohne Trägerstoff Verwendung findet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mittelschicht 2 bis 7% Gew.-% Harnstoff-Formaldehydharz und 1 bis 3 Gew.-% Harnstoff und 1 bis 3 Gew.-% Isocyanat Verwendung finden, und dass in der Deckschicht 10 bis 15 Gew.-% Harnstoff-Formaldehydharz zusammen mit 1 bis 3 Gew.-% Harnstoff eingesetzt werden.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leimharze und der Harnstoff sowohl für die Mittelschicht als auch für die Deckschicht je zu einer Leimflotte vermischt angewendet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mittelschicht etwa 2 Gew.-% Harnstoff-Formaldehydharz, 2 Gew.-% Isocyanat und 1 Gew.-% Harnstoff eingesetzt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mittelschicht etwa 5 Gew.-% Harn-stoff-Formaldehydharz, 1 Gew.-% Isocyanat und 1 Gew.-% Harnstoff Verwendung finden.

6. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mittelschicht und/oder in der Deckschicht ein Harnstoff-Formaldehydharz mit einem Molverhältnis des Harnstoffs zu dem Formaldehyd zwischen 1:1,4 und 1:1,0 eingesetzt wird.