DE1248842B - Klebstoff zur Herstellung von Schichtholzprodukten - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

C 09 j

Deutsche Kl.: 22i-2

Nummer: 1 248 842

Aktenzeichen: M 60593 IV c/22 i

Anmeldetag: 9. April 1964

Auslegetag: 31. August 1967

Die Erfindung betrifft Klebstoffe zur Herstellung von Schichtholzprodukten, wie Furnieren, Sperrholz oder Schichtholz und von Span- oder Preßplatten durch Verleimen.

Holzstrukturen der erwähnten Art werden gewöhnlich so hergestellt, daß man eine viskose Lösung oder Dispersion eines wärmehärtbafen Klebstoffes in dünner Schicht auf die einzelnen Holzschichten bzw. -teilchen aufbringt und diese dann in der Hitze verpreßt.

Für diesen Zweck am besten geeignet sind die wärmehärtbaren Kleber auf der Basis von heißabbindenden synthetischen Harzen aus der Gruppe der Harnstoff-Formaldehydh arze, Phenol - Formaldehydharze, Resorcin-Formaldehydharze, Melamin-Formaldehydharze und Furfurol-Formaldehydharze. Die Kunstharzklebstoffe werden im teilkondensierten Zustand aufgebracht und mit Hilfe eines Härters unter Verwendung von Hitze und Druck gehärtet, wobei gleichzeitig das Verleimen erfolgt. Ist der Klebstoff im teilkondensierten Zustand fest, so fügt man gewöhnlich ein Lösungsmittel (z. B. Wasser) zu, um die Klebmasse in die zum Aufbringen auf das Holz geeignete flüssige Konsistenz zu bringen.

Bei der Polykondensation der Harze wird die Reaktion unterbrochen, solange das Harz in Wasser noch in kolloidaler Form löslich ist. Der Klebstoff wird der holzverarbeitenden Industrie meist in wäßriger Lösung geliefert; so sind beispielsweise die Harnstoff-Formaldehydharze meistens als 50- bis 70 °/oi§^e wäßrige Lösungen im Handel. Er kann jedoch auch z. B. durch Versprühen getrocknet und als wasserlösliche Pulver geliefert werden. Bei Verwendung der Klebstoffe in der holzverarbeitenden Industrie wird dem Harz ein besonders zusammengesetztes Härtungsmittel zugesetzt, um die Geschwindigkeit der Polykondensation zu beschleunigen. In gewissen Fällen, z. B. bei der Sperrholzherstellung, wird außerdem ein Streckmittel zugesetzt, um die Kosten zu verringern oder die Viskosität zu erhöhen. Derartige Streckmittel bestehen gewöhnlich aus wasserlöslichen Polysacchariden. Vor dem Verleimen wird das Holz normalerweise auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 3 bis 10 °/₀ getrocknet. Daraufhin wird der Klebstoff auf das Holz aufgebracht, was bei der Sperrholz- und Schichtholzherstellung maschinell erfolgt. Bei der Herstellung von Span- oder Preßplatten wird der Klebstoff auf die Oberfläche der getrockneten Holzspäne oder -teilchen aufgesprüht und in einer Mischmaschine gleichmäßig verteilt. Nach Aufbringen des Klebstoffes wird das Holz in einer Presse unter einem Druck von etwa 3 bis 20 kg/cm² und bei Klebstoff zur Herstellung von
Schichtholzprodukten

Anmelder:

Mo och Domsjö Aktiebolag, Örnsköldsvik

(Schweden)

Vertreter:

Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls
und Dr. E. Frhr. v. Pechmann, Patentanwälte,
München 90, Schweigerstr. 2

Als Erfinder benannt:

Rolf Erhard Moren, örnsköldsvik (Schweden) -■-

Temperaturen, die von 20 bis 140⁰C schwanken können, verpreßt. Warm- bzw. heißabbindende Klebstoffe werden gewöhnlich bei Temperaturen von 60 bis 140° C verpreßt.

In vielen Fällen ist jedoch die Haftung des Klebstoffes an den Holzschichten oder den einzelnen Holzteilchen unbefriedigend, was zu schwachen oder gar Fehlstellen in der Verleimung führt. Insbesondere benetzen die bekannten Klebemittel die Holzoberfläche normalerweise an denjenigen Teilen schlecht, die einen hohen Anteil an natürlichem Harz aufweisen. Ein anderer Nachteil der bekannten wärmehärtbaren und in der Wärme abbindenden Klebemittel ist die Neigung des verleimten Holzes zum Schrumpfen und Schwellen

unter wechselnden Feuchtigkeitsbedingungen. ^:

Es bestand daher Bedarf an wärmehärtbaren, in der

Wärme abbindenden Klebemitteln, die nicht die obigen Nachteile aufweisen und sich zur Verleimung von Schichtholzstoffen, wie Furnieren, Sperrholz, sowie zur Herstellung von Span- und Preßplatten eignen. Die erfindungsgemäßen Klestoffe erfüllen diese Anforderung, da sie auf Grund eines neuartigen Zusatzes die Verbindung des Klebstoffes mit der Holzoberfläche und seine gleichmäßige Verteilung darauf wesentlich verbessern.

Der erfindungsgemäße, durch Hitze härtbare Klebstoff zur Herstellung von Schicht- und Preßholzprodukten aus einem wärmehärtbaren, heißabbindenden Klebstoff oder einem Klebstoffgemisch aus der Gruppe der Harnstoff-, Phenol-, Resorcin-, Melamin- oder Furfurolharze und einem Härtungsmittel für das

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3 4

Harz ist gekennzeichnet durch einen Gehalt an 0,5 4. Zufügen des die Verteilung des Klebstoffes verbis 60 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des bessernden Zusatzes;

wärmehärtbaren Klebstoffes, eines Polyalkylenglykols 5. Zufügen von Wasser bis zur gewünschten Viskoder allgemeinen Formel sität.

/ R-i Rs \ ⁵ Klebstoff aus festem Kunstharz

1. Aufgeben der halben Menge an Wasser in das

HO—

■Ο— Η Mischgefäß;

2. Aufgeben des Kunstharzes;

\ R₂ R₄ In ₁₀ 3. Auf geben des restlichen Wassers;

worin R₁, R₂, R₃ und R₄Je ein Wasserstoffatom oder ⁴- fe^e8?^ben^iaUs) Zufügen des Streckmittels;

eine niedrigere Alkylgruppe sind und η eine Zahl von 1 ⁵· J^{u u}S^{en d}f^s Hartungsrnittels;

bis 1000 ist, oder eines Äthers eines derartigen Glykols ⁶- ™^^η _Α ^d% ^die Verteilung des Klebstoffes ver-

oder eines Gemisches aus derartigen Glykolen und/ , bessernden Zusatzes;

oder Äthern mit wesentlich verschiedenen Molekular- 15 ^{T Zufu}§^{en von Wasser bls zur} §^{ewunschten Vlsk}°-

gewichten. ^Sltat

Die für die erfindüngsgemäßen Klebemittel als Gegebenenfalls kann es vorteilhaft sein, das ZuGrundlage dienenden Klebstoffe sind dem Fachmann fügen des die Verteilung des Klebstoffes verbessernden bekannte Handelsprodukte aus der Gruppe der Harn- Zusatzes zu kombinieren mit der Zugabe von anderen stoff-, Phenol-, Resorcin-, Melamin- oder Furfurol- 20 Zusätzen, wie Insektiziden, Fungiziden und feuerfestharze. Man kann ihnen erfindungsgemäß die ihre Ver- machenden Mitteln. Die Einarbeitung von Streckteilung auf der Holzoberfläche verbessernden Zusätze und Füllmitteln in die flüssige Harzmischung kann in Form von Polyalkylenglykolen der obigen Formel verschiedene Gründe haben. Im allgemeinen sind die einzeln oder im Gemisch zusetzen. Besonders geeignet Füllmittel inert, und die Streckmittel weisen gesind Mischungen aus derartigen Glykolen von ver- 25 wohnlich eine geringere Klebwirkung auf. Als Streckschiedenem Molekulargewicht, z. B. eine Mischung mittel für die Klebemittel seien erwähnt: Wasseraus zwei Polyäthylenglykolen mit den Molekular- lösliche Polysaccharide, wie wasserlösliche Cellulosegewichten 400 und 1000. Derartige Gemische sind auf derivate, Stärke, Weizen-, Reis- oder Erbsenmehl, Grund der Oberflächenaktivität der niedrigermoleku- Dextrin und Zucker. Die wasserlöslichen Polysacchalaren Polyglykole besonders geeignet. 30 ride werden gewöhnlich in einer Menge von 5 bis

Polyalkylenglykoläther, die sich ebenfalls als Zusätze 35 Gewichtsprozent, berechnet auf das Trockengewicht zu handelsüblichen Klebstoffen obiger Art bewährt der Mischung, zugegeben. Beispiele für geeignete haben, werden auf übliche Weise erhalten durch Um- wasserlösliche Cellulosederivate sind Celluloseäther, setzung von Äthylen- oder Propylenoxyd mit alipha- wie Äthyl- oder Methylhydroxyäthylcellulose, Methyltischen Alkoholen, wie Methyl-, Äthyl-, Propyl-, 35 cellulose, Hydroxyäthylcellulose und Carboxymethyl-Butyl-, 2-Äthylbutyl- und 2-Äthylhexyl- oder Octyl- cellulose sowie Celluloseester, wie Cellulosesulfat,
alkohol, oder mit aromatischen Hydroxylverbin- Die durch den Zusatz verbesserten Klebemittel düngen, wie Phenol, Butylphenol, Octylphenol, Nonyl- weisen folgende Vorteile auf:

phenol und Dinonylphenol. Man kann auch Mi- Die Bedingungen für eine vollständige Auswirkung ,schlingen aus diesen Äthern verwenden, wobei die 40 der Haftkräfte zwischen dem Klebstoff und der Holzeinzelnen Bestandteile verschiedene Molekulargewichte oberfläche sind dadurch wesentlich verbessert, daß der haben können. Auch in diesem Fall beruht die be- Klebstoff unter dem Einfluß des Zusatzes die Holzsondere Wirkung' der Gemische auf der erhöhten fasern gleichmäßig und vollständig benetzt, was sich Oberflächenaktivität der niedrigeren Polyglykoläther. in einer festeren Verleimung auswirkt. Außerdem wird

Selbstverständlich kann der erfindungsgemäße Zu- 45 durch die Zugabe des die Verteilung des Klebstoffes

satz auch ein Gemisch aus den erwähnten Poly- auf dem Holz verbessernden Mittels die Tendenz der

alkylenglykolen und Polyalkylenglykoläthern sein. Holzstoffe zum Schrumpfen und Quellen unter wech-

Die Menge, in welcher der die Verteilung der selnden Feuchtigkeitsverhältnissen beträchtlich verKlebemittel verbessernde Zusatz verwendet wird, liegt ringert. Die Zusätze ersetzen im übrigen bis zu einem zwischen 0,5 und 60 Gewichtsprozent, vorzugsweise 1 50 gewissen Grad das für die Herstellung des Klebstoffes bis 40 Gewichtsprozent, berechnet auf die Gesamt- benötigte Wasser, so daß die Wassermenge, die beim menge des wärmehärtbaren Klebemittels. Die besten Abbinden des Klebstoffes verdampft werden muß, Resultate erhält man mit einem Zusatz von 2 bis 25 %· wesentlich geringer ist. Einige der obengenannten

Die die Verteilung des Klebstoffes verbessernden Zusatzmittel erhöhen auch die Viskosität des Kleb-

Mittel können entweder unmittelbar dem flüssigen 55 stoffes, so daß es möglich ist, den Kunstharzanteil

oder festen Gemisch aus dem vorkondensierten Harz herabzusetzen.

und dem Härter oder auch vor dem Mischen dem Die in den Beispielen angegebenen Teile und Pro-Härtungsmittel allein zugefügt werden. Der Zusatz zentsätze sind Gewichtsteile bzw. Gewichtsprozente, kann erfolgen, bevor oder nachdem ein Lösungs- oder

Streckmittel zugesetzt wurde, das den Zweck hat, der 60 B e 1 s ρ 1 e 1 1

Klebemasse die geeignete Konsistenz zu verleihen. Je In einem Mischgefäß wird ein Klebstoff auf Härn-

nach dem Aggregatzustand des Klebestoffes kann eines stoffharzbasis zum Verleimen von Furnieren bei der

der folgenden Mischungsschemata benutzt werden: Herstellung von Sperrholz bereitet, indem man fol-

_T-, , ~. „.. .■:■■■■„ , gende Bestandteile innig vermischt:

Klebstoff aus flussigem Kunstharz _{65 χ} 85 Teile eines Harnstoff-Formaldehydharzes (67 »/ο

1. Aufgeben des flüssigen Harzes in das Mischgefäß; Feststoffgehalt),

2. (gegebenenfalls) Zufügen des Streckmittels; 2. 40 Teile Carboxymethylcellulose (l,5°/_oige Lö-

3. Zufügen des Härtungsmittels; sung),

3. 20 Teile Weizenmehl,

4. 15 Teile Härtungsmittel (5°/_oige Lösung in Wasser),

5. 20 Teile Polyäthylenglykol, Molekulargewicht 400.

Die Bestandteile werden in der obigen Reihenfolge zugegeben.

Der Klebstoff wird verwendet zur Herstellung eines 10 mm dicken fünfschichtigen Birkensperrholzes (2 χ 1,6 mm + 3 χ 2,6 mm). Der Klebstoff wird maschinell aufgebracht.

Es zeigt sich, daß der erfindungsgemäße Klebstoff die Benetzbarkeit der Fumieroberflächen im Vergleich zu einem analog aufgebauten Klebemittel ohne Polyäthylenglykol wesentlich verbessert hat. Beim Trennversuch ergibt der polyglykolhaltige Klebstoff einen Haftwert von 7,3, während der Haftwert ohne PoIyglykol nur 5,3 beträgt.

Beispiel 2

Aus folgenden Bestandteilen wird ein Klebstoff auf Harnstoffharzbasis zum Verkleben von Furnieren bei der Herstellung von Sperrholz bereitet:

1. 100 Teile Harnstoff-Formaldehydharz,

2. 5 Teile Reismehl,

3. 10 Teile Härtungsmittel,

4. 10 Teile Polyäthylenglykol, Molekulargewicht 1000,

5. 10 Teile Wasser.

Die Bestandteile werden in der obigen Reihenfolge vermischt.

Der Klebstoff wird zur Herstellung von dreischichtigem 4-mm-Fichtensperrholz (3 χ 1,6 mm) verwendet. Es zeigt sich, daß wie im Beispiel 1 der erfindurigsgemäße Klebstoff die Benetzbarkeit der Furnieroberflächen im Vergleich zu einem analog aufgebauten Klebemittel ohne Polyäthylenglykol wesentlich verbessert hat. Außerdem hat das mit dem erfindungsgemäßen Klebstoff hergestellte Sperrholz eine bessere Dimensionsstabilität als das im Kontrollversuch hergestellte; es bleibt auch beim Lagern bei hoher und niedriger relativer Luftfeuchtigkeit eben und glatt. Die Verleimung erweist sich als absolut wasserfest.

Beispiel 3

Ein Klebstoff auf Phenolharzbasis zum Verleimen von Furnieren bei der Herstellung von Sperrholz wird aus folgenden Bestandteilen hergestellt:

1. 210 Teile Phenol-Formaldehydharz,

2. 65 Teile Härtungsmittel,

3. 10 Teile Polyäthylenglykol, Molekulargewicht
4000,

4. 1 Teil Natriumpentachlorphenat als Fungizid,

5. 20 Teile Wasser.

Die Bestandteile werden in obiger Reihenfolge vermischt.

Der Klebstoff wird zur Herstellung von 10-mm-Sperrholz aus fünf Lagen (2 χ 1,6 mm + 3 χ 2,6 mm) verwendet. Die beiden Deckfurniere sind 1,6-mm-Sapellifurniere, die drei inneren Furniere 2,6-mm-Kiefernfurniere.

Es zeigt sich auch in diesem Fall, daß der erfindungsgemäße Klebstoff die Benetzbarkeit der Furnieroberfläche im Vergleich zu einem analog aufgebauten Klebemittel ohne Polyäthylenglykol wesentlich _;verbessert hat.

Wird das mit dem Klebemittel verleimte Sperrholz in einer »Blasenkammer« Luft von 100% relativer Feuchtigkeit bei +5O⁰C an einer Seite des Sperrholzes und solcher mit 60% relativer Feuchtigkeit bei +2O⁰C an der anderen Seite ausgesetzt, so zeigt sich im Gegensatz zum Kontrollversuch weder ein Verziehen noch ein Pilzbefall.

Beispiel 4

In dem Klebstoff nach Beispiel 3 wird das Phenolharz ersetzt durch 105 Teile eines Resorcinol-Formaldehydharzes und 105 Teile eines Melamin-Formaldehydharzes. Bei Verwendung zur Herstellung eines Sperrholzes gemäß Beispiel 3 zeigt das Klebemittel im wesentlichen die gleichen Eigenschaften wie dasjenige mit Phenolharz.

Beispiel 5

a) Es wird ein Klebstoff nach Beispiel 1 bereitet, wobei jedoch das Polyäthylenglykol ersetzt wird durch Tripropylenglykol. Das damit hergestellte Sperrholz zeigt dieselben Unterschiede gegenüber einem ohne den Zusatz verleimtem Sperrholz wie das nach Beispiel 1 hergestellte.

b) Das gleiche gilt für ein Sperrholz, das mit einem Klebstoff analog Beispiel 1 verleimt ist, in welchem

das Polyäthylenglykol durch Äthylpolyglykol (PoIyäthylenglykol-Monoäthyläther) mit einem mittleren Molekulargewicht von 200 ersetzt ist.

Beispiel 6

Zwecks Herstellung von Spanplatten aus Holzspänen werden die getrockneten Späne zunächst mit einer Emulsion von festem Paraffin behandelt und dann mit einer Klebstofflösung imprägniert, die 55% Harnstoff-Formaldehydharz und 10% Polyäthylenglykol, Molekulargewicht 400, enthält.

Die mit dem polyäthylenglykolhaltigen Klebstoff hergestellten Platten zeigen eine bessere Dimensionsstabilität und ein geringeres Quellen bzw. Schrumpfen bei aufeinanderfolgender Behandlung mit Wasserdampf und trockener Luft als Spanplatten, die nur mit einem 55%igen Harnstoff-Formaldehydharzklebstoff verleimt sind.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Durch Hitze härtbarer Klebstoff zur Herstellung von Schicht- und Preßholzprodukten aus einem wärmehärtbaren, heißabbindenden Klebstoff oder einem Klebstoffgemisch aus der Gruppe der Harnstoff-, Phenol-, Resorcin-, Melamin- oder Furfurolharze und einem Härtungsmittel für das Harz, gekennzeichnet durch einen Gehalt an 0,5 bis 60 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des wärmehärtbaren Klebstoffes, eines Polyalkylenglykols der allgemeinen Formel

HO

R₁ R₃

—C—C—Ο— Η

R₂ R₄

worin R₁, R₂, R₃ und R₄ je ein Wasserstoffatom

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oder eine niedrigere Alkylgruppe sind und η eine

2. Klebstoff nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

Zahl von 1 bis 1000 ist, oder eines Äthers eines zeichnet, daß der Klebstoff zusätzlich 5 bis 35 %>

derartigen Glykols oder eines Gemisches aus der- bezogen auf das Trockengewicht des Klebstoffes,

artigen Glykolen und/oder Äthern mit wesentlich wasserlöslicher Polysaccharide als Streck- oder

verschiedenen Molekulargewichten. 5 Füllmittel enthält.

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