DD139946A3

DD139946A3 - Verfahren zur herstellung von harnstoff-formaldehyd-harzleimen mit verbesserter kaltklebekraft fuer die spanplattenherstellung

Info

Publication number: DD139946A3
Application number: DD75190419A
Authority: DD
Inventors: Henry Drechsel; Walter Hoeringklee; Lisa Mittag; Reiner Neumann; Kurt Oehler; Peter Roessing; Rudolf Schicht
Original assignee: Henry Drechsel; Walter Hoeringklee; Lisa Mittag; Reiner Neumann; Kurt Oehler; Peter Roessing; Rudolf Schicht
Priority date: 1975-12-22
Filing date: 1975-12-22
Publication date: 1980-01-30
Also published as: DE2655327A1; BG44133A1; HU175268B; BE849679A; PL102268B1; FI763662A; YU303976A; SE7614367L; RO69859A; CS197514B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Harnstoff-Formaldehyd-Harzleimen mit verbesserter KaItklebekraft für die Spanplattenherstellung durch Kondensation von Harnstoff und Formaldehyd bei Temperaturen oberhalb 100 ⁰C.

Harnstoff-Formaldehyd-Harzleime finden verbreitete Anwendung als Bindemittel in der Spanplatten-Industrie. Bei herkömmlichen Herstellungsverfahren werden die Späne mit Harzlösung versehen, zu einem Spänvlies geformt und kalt vorgepreßt. Das geschieht auf einer tragenden Unterlage, z-.B. einem Preßblech. Die vorgepreßten Spanplattenrohlinge werden zur Heißpressung transportiert und auf den Preßblechen heiß verpreßt. Erst nach dem Preßvorgang werden die Preßbleche von der fertigen Spanplatte getrennt. Bevor sie jedoch wiederverwendet werden können, müssen sie vor der Formung neuer Rohlinge abgekühlt werden. Dieser ständige extreme Temperaturwechsel führt zu einem hohen Verschleiß an Preßblechen und erfordert außerdem einen hohen Energieaufwand, von dem ein großer Teil ungenutzt verloren geht. Um diese hohen Verluste zu vermeiden, sind neue Technologien erarbeitet worden - die sogenannten Band-, Bandtablettoder tablettlosen Verfahren. Diese erfordern Leime, die neben den bisher geforderten Eigenschaften zusätzlich eine hohe Kaltklebekraft aufweisen.

Bei diesen neuen Verfahren wird der Spanplattenrohling nach der Formung und kalten Vorpressung, von der tragenden Unter-

-Z-

190 419

lage durch Abrollen oder Abschieben getrennt und in den meisten.Fällen ohne tragende Unterlage heiß verpreßt. Diese Verfahrensweise erfordert eine hohe Festigkeit des Spanplattenrohlings, damit es bei diesem Vorgang nicht zu Brüchen oder Deformierungen kommt, die gleichbedeutend mit Produktionsverlusten sind.

Es ist bekannt, Harnstoff-Formaldehyd-Harz-Leime, die zur Spanplattenherstellung dienen, durch kontinuierliche oder diskontinuierliche Kondensation von Harnstoff unf Formaldehyd im Molverhältnis von 1 zu 1,8 bis 1 zu 2,2 in zwei Stufen herzustellen. In der ersten Stufe wird bei Temperaturen oberhalb 100 C gearbeitet. Die Verweilzeit beträgt 10 bis 60 Minuten. Nach Zugabe von Harnstoff und natronlauge wird bei Temperaturen von 40 bis 80 ⁰C weiter^-kondensiert und gegebenenfalls aufkonzentriert (DD-PS 88 196).

Mit diesen handelsüblichen H-F-Leimen werden die geforderten «hohen Festigkeiten des vorgepreßten Spanplattenrohlings, wie sie in Spanplattenanlagen erforderlich sind, die ohne tragende Unterlagen arbeiten, nicht erreicht. Eine Erhöhung des Preßdrucks beim kalten Vorpressen sowie eine Erhöhung des Leimanteils in wirtschaftlich vertretbarem Maße führen ebenfalls nicht zu befriedigenden Ergebnissen. Es ist deshalb bereits versucht worden, bessere Festigkeiten durch Zusätze zu Üblichen Spanplattenleimen zu erzielen.

Sb ist. es bekannt, die Kaltklebekraft von Harnstoff-Formaldehyd -Harzleimen, Malamin-Formaldehyd-Kondensaten und Phenol-Formaldehyd-Kondensaten zu verbessern, indem man den fertigen Leimen Sulfitablauge - das sind Lösungen von ligninsulfonsäurem Calcium, die bei der Herstellung von Sulfitzellstoff nach dem Laugenaufschlußverfahren erhalten v/erden, in Mengen bis zu 10 % Festsubstanz, bezogen auf flüssiges Leim-Harz, mit einer Konzentration von 45 bis 70 %, zuzusetzen, die Sulfitablauge kann d.abei in flüssiger oder pulverisierter Form eingesetzt werden (DT-OS 2 354 928). Nachteilig ist hierbei, daß eine

190 419

zusätzliche Verfahrensstufe zur Einarbeitung des Zusatzes notwendig ist und ein zusätzlicher Energie- und Apparateaufwand erforderlich ist.

Es ist weiterhin bekannt, handelsübliche Holzleime vor der Verarbeitung zu V/erkstücken oder zu verleimende Werkstücke mit Zusatzmitteln zu versehen. Diese Zusatzmittel sind Lösungen mehrbasischer und/oder olefinisch ungesättigter Carbonsäuren in einem mit Wasser mischbaren ein- oder mehrsäurigen Arain· Der.pH-Wert dieser Lösungen beträgt 6,5 bis (DT-OS 2 351 981).

Nachteilig ist hierbei, daß neben dem zusätzlichen Energie,- und Apparaturaufwand für die nachträgliche Einarbeitung der Zusätze auch die Eigenschaften der Leime beeinträchtigt werden· Aus diesem Grunde wird in der DT-OS auch vorgeschlagen, die Zusätze unmittelbar vor der Verarbeitung der Leime beizumischen.

Es bestand daher die Aufgabe, einen Harnstoff-Formaldehyd-Harzleira mit hoher Kaitütebekraft zu entwickeln, der kalt vorverpreßten Spanplattenrohlingen eine so hohe Festigkeit verleiht, daß sie ohne Bruch oder Deformierung beim Arbeiten ohne Unterlage in die Spanplattenpresse transportiert werden können.

Diese Aufgabe wifird dadurch gelöst, daß man Harnstoff- und handelsüblichen Formaldehyd im Molverhältnis von 1 zu 1,8 bis 1 zu 2,2 bei erhöhten Drücken und Temperaturen oberhalb 100 °C kontinuierlich oder diskontinuierlich kondensiert, Alkali und Harnstoff bis zu einem Endmolverhältnis von 1 zu 1,3 bis 1,8 zugibt, weiterkondensiert und gegebenenfalls gleichzeitig im neutralen oder schwach alkalischen Bereich aufkonzentriert.

Erfindungsgemäß wird die Kondensation bei Temperaturen von 100 bis 140 ⁰G in Gegenwart von 0,5 bis 5 % organischen oder anorganischen Säuren, insbesondere Ameisensäure, bezogen auf die eingesetzte Harnst off menge, in einer Zeit von 10 bis Minuten durchgeführt.

- *- 190 419

Die Konzentration der eingesetzten Säuren kann zwischen 2 und 15 % liegen.

Überraschend hierbei ist, daß man durch Kondensation bei Temperaturen oberhalb 100 C unter gleichzeitiger Zugabe von Saure Harnstoff-Formaldehyd-Harzleime erhält, mit denen kalt vorgepreßte Spanplattenrohlinge hergestellt werden können,

die eine ausreichende Festigkeit in den genannten Spanplattenanlagen aufweisen.

Von besonderem Vorteil ist, daß bei der Verwendung des neuen Spanplattenleimes in diesen Spanplattenanlagen, der Leimanteil, bezogen auf die Spanmasse, je nach den jeweiligen technologischen Verhältnissen (Holzart, Spanfeuchten usw.) bis zu 5% gesenkt werden kann. Ein weiterer wesentlicher Vorteil.ist, daß bei Einsatz des erfindungsgemäßen Spanplattenleimes durch mechanische Störungen bedingte Stillstandszeiten in der Spanplattenfertigungslinie keine Produktions- und Materialverluste mehr mit sich bringen. Beim Einsatz der bisher gebräuchlichen Spanplattenleime verlieren die kalt vorgepreßten Spanplattenrdhlinge bei Stillstandszeiten durch den Feuchtigkeitsverlust so viel an Festigkeit, daß sie in keinem Fall in die Heißpresse transportiert werden können, sondern verworfen werden müssen. Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Spanplattenleimes bleibt dagegen die Festigkeit des Spanplattenrohlings erhalten, und die Spanplattenfertigungslinie kann ohne Verzug wieder in Betrieb genommen werden.

Neben der erhöhten Kaltklebekraft weisen diese Harze eine gute Reaktivität, Lagerstabilität und Wasserverträglichkeit auf. ·

Die Festigkeit des kalt vorgepreßten Spanvlieses wird bestimmt, indem man beleimte Späne zu einem Spanvlies von 750 χ 300 mm schüttet und anschließend kalt verpreßt. Das verpreßte Spanvlies wird auf 2 im Abstand von 650 mm befindliche Stützen gelegt und die Zeit zwischen Auflegen und Bruch des Spanvlieses gemessen. Die gemessene Zeit ist der Kaltklebekraft direkt proportional.

Bruchdauer in sec,

herkömmliches Harz 72

erfindungsgemäßes Harz gemäß Beispiel 1 394 erfindungsgemäßes Harz gemäß Beispiel 2 515

Beispiel 1

In ein Reaktionsgefäß, das mit Standregelung und Rührvorrichtung versehen war, wurde eine Harnstoff-Formalinlösung, die auf 959 Gew.-Teile Lösung 700 Gew.-Teile 37%iges neutralisiertes Formaldehyd und 259 Gew.-Teile Harnstoff enthielt, mit einer Geschwindigkeit von 100 Gew.-Teilen/h dosiert. Gleichzeitig wurden in das Rührgefäß kontinuierlich 0,25 Gew.-Teile 10%ige Ameisensäure hinzugegeben. Bei einer Temperatur von 128 ⁰C hatte unter diesen Bedingungen das Reaktionsgemisch eine Viskosität von 48 cP, gemessen bei 20 ⁰C. Im Verlauf von einer Stunde wurden 100 Gew.-Teile dieses Kondensates in ein zweites Reaktionsgefäß geführt, dem 16,2 Gew.-Teile/h einer 55%igen wäßrigen Harnstofflösung und 0,35 Gew.-Teile/h einer 10%igen Natronlauge zudosiert wurden. In diesem zweiten Reaktionsgefäß, das mit ümwäIzvorrichtung ausgestattet war, wurde bei einer Temperatur von 40 bis 80 ⁰C unter vermindertem Drück weiter . kondensiert und gleichzeitig auf einen Festgehalt von 67% aufkonzentriert. Der kontinuierlich abgeführte Harnstoff-Formaldehyd-Leim mit einer Viskosität von 970 cP/20 ⁰C hatte eine hohe Kaltklebekraft, war lagerstabil und besonders zur Herstellung von Spanplatten ohne Preßbleche geeignet.

Beispiel 2

In einem heiz- und kühlbären Reaktionsgefäß, das mit Rührvorrichtung und Temperaturanzeige ausgerüstet war, wurden 600 Gew.-Teile neutralisiertes 37%iges Formaldehyd vorge-

legt. Darin wurden 207 Gew.-Teile Harnstoff gelöst. Die so erhaltene Harnstoff-Formaldehydlösung wurde 30 Minuten bei 70 ⁰C erhitzt, anschließend wurden 1,3 Gew.-Teile einer 1-molaren Salzsäure zugegeben und bei 1.12 ⁰C so lange kondensiert, bis eine Viskosität von 50 cP/20 ⁰C erreicht wurde. Nach Zugabe von 3,5 Gew.-Teilen 2,5 molarer Natronlauge wurde auf 80 ⁰C abgekühlt, 72 Gew.-Teile Harnstoff zugegeben und 30 Minuten bei dieser Temperatur weiterkondensiert. Nach der Aufkonzentrierung bei 50 ⁰C und 300 Torr wurde ein Harnstoff-Formaldehyd-Holzleim mit einer Viskosität von 1020 cP/20 ⁰C und einem Festharzgehalt von 68% erhalten.

Claims

Erfindungsanspruch

Verfahren zur Herstellung von Harnstoff-Formaldehyd-Harz-Leimen mit verbesserter Kaltklebekraftfür die Spanplattenherstellung durch kontinuierliche oder diskontinuierliche Kondensation von Harnstoff und Formaldehyd im Molverhältnis von 1 zu 1,8 bis 1 zu 2,2 bei erhöhten Drücken und Temperaturen oberhalb 100 oc, Zugabe von Alkali und Harnstoff bis zu einem Endmolverhältnis von 1 zu 1,3 bis 1,8»und Weiterkondensation und gegebenenfalls gleichzeitige Aufkonzentration im neutralen oder schwach alkalischen Bereich, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensation bei Temperaturen von 100 bis 140 ⁰C in Gegenwart von 0,5 bis 5 % organischen oder anorganischen Säuren, insbesondere Ameisensäure, bezogen auf die eingesetzte Harnstoffmenge, in einer Zeit von 10 bis 100 Minuten durchgeführt wird.