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Trankharze mit verbesserten Eigenschaften Kondensationsprodukte aus
Melamin und/oder Harnstoff mit Formaldehyd werden in großen Mengen in Form ihrer
alkoholischen oder wäßrigen Lösungen zur Tränkung von Trägermaterialien, z. B. von
Papierbahnen, verwendet, die dann getrocknet und zu Preßschichtstoffen verarbeitet
oder auf geeignete Materialien, wie Hartfaser-oder Spanplatten, zur Oberflächenvergütung
aufgepreBt werden. Auch als Bindemittel, z. B. bei der Herstellung wetterfester
Holzspanwerkstoffe, werden insbesondere Melamin-Formaldehyd-Kondensate herangezogen.
Oberflächenvergütungen der genannten Art zeichnen sich durch eine große Härte und
Kratzfestigkeit sowie hohe Wasser-und Chemikalienbeständigkeit aus. Ferner besitzen
sie eine hervorragende Brillanz und Farbklarheit.
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Melamin-bzw. Harnstoff-Formaldehyd-Kondensate sind jedoch im ausgehärteten
Zustand verhältnismäßig sprdde. Infolge dieser Sprodigkeit neigen z. B. mit derartigen
Kondensationsprodukten hergestellte Schichtpreßstoffe zu Rißbildungen. In besonders
starkem Maße treten solche Risse in den OberflEchen von Hartfaser-und Spanplatten
auf, welche direkt, d. h. ohne Vorbehandlung der Oberfläche
durch
Aufziehen von z. B. harzgetränkten Papierbahnen als sogenanntes"Underlay"mit Melamin-Formaldehyd-Kondensat-getränkten
Papieren beschichtet wurden. Eine solche Vorbehandlung zu beschichtender Trägerplatten
verteuert solche Produkte aber beträchtlich.
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Ferner bleiben Melamin-Formaldehyd-Kondensationsprodukte beim Erwärmen
verhältnismäßig zähflüssig. Wegen dieser geringen Fließfähigkeit müssen beim Verpressen
zum Erzielen einer geschlossenen Oberfläche, eines guten Glanzes sowie befriedigender
Verbundeigenschaften von Vergütungsschicht und Trägerplatte relativ hohe PreB-drücke
und Temperaturen angewandt werden. So benötigt man zur Herstellung von Schichtpreßstoffen
aus Phenolharz-imprägnierten Papieren in den Kernlagen und Melaminharz-imprägnierten
Decor-und Overlaypapieren Temperaturen von 130 bis 160°C und Preßdrücke von 90 bis
100 kp/cm2.
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Diese hohen Preßdrücke beeinflussen die technologischen und physio
logischen Eigenschaften der Trägerschichten oftmals derart, daß man beispielsweise
stark deformierte Verbundwerkstoffe erhält. Die Eigenschaften reiner Melaminharze
schließen aber die Anwendung geringer Preßdrücke aus, da dann keine einwandfreie
Verbindung von Trager und A-aBenschichten erfolgt und sich keine geschlossenen,
insbesondere hochglänzenden Oberflächen ausbilden.
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Man hat schon versucht, zur Verminderung der oben beschriebenen Nachteile,
den Aminoplast-Kondensaten Alkohole, Glykole, Kohlehydrate, sowie insbesondere o-und/oder
p-Toluolsulfonamide beizumischen. Die durch den Zusatz solcher Stoffe erzielte Verbesserung
ist
aber verhältnismäßig gering. Gleichzeitig wird jedoch durch den Zusatz dieser Stoffe
das Tränken von Papieren mit den Kondensatlösungen erschwert, da diese wesentlich
schwerer in die Papiere einziehen.
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Der nachträgliche Zusatz von Toluolsulfonamid zu einer gebrauchsfertien
wkalteten Tränkharzlösung verbietet sich ferner wegen der verhältnismäßig geringen
Löslichkeit dieses Amids in den wäßrigen Lösungen der Kondensate. Es kann daher
den Kondensationsprodukten nur während deren Herstellung zugesetzt werden ; es beeinflußt
dann aber den Kondensationsverlauf nachteilig.
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Es wurde nun gefunden, daß harzartige Massen zum Tränken von Papieren
fUr die Herstellung von Preßschichtstoffen und zur Oberflächenvergtung von Holzwerkstoffen,
welche enthalten : A) 70 bis 95 Gewichtsprozent Melamin-und/oder Harnstoff-Formaldehyd-Kondensationsprodukte,
die gegebenenfalls mit andren zur Bildung von Aminoplasten befähigten Verbindungen
modifiziert sein können, und B) 30 bis 5 Gewichtsprozent einer Mischung, bestehend
aus 50 bis 95 Gewichtsteilen £-Caprolactam, 3 bis 40 Gewichtsteilen o-und/ oder
p-Toluolsulfonamid und 2 bis 10 Gewichtsteilen Butyrolacton, wobei sich die Prozentzahlen
auf die Summe des Gehaltes an A) und B) beziehen, die geschilderten Nachteile nicht
aufweisen.
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Melamin-und/oder Harnstoff-Formaldehyd-Kondensationsprodukte im Sinne
der Erfindung sind die nach bekannten Verfahren, z. B. nach den in Ullmanns Encyklopädie
der technischen Chemie, 3. Auflage, 3. Band, abgehandelten Methoden, zugänglichen
Umsetzungsprodukte von Melamin-und/oder Harnstoff-Formaldehyd oder anderen Alaehyden.
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Sie können zusätzlich zur Bildung von Aminoplasten befahigte Verbindungen,
wie Harnstoff-Derivate oder Dicyandiamid, sowie für solche
Kondensationsprodukte
übliche Modifizierungsmittel, wie Amine, Sulfide, Carbonsäureamide oder Alkohole,
enthalten.
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Die zur Verbesserung der Eigenschaften dieser Aminoplast-Kondensate
verwendeten Modifizierungsprodukte können den wäßrigen und/ oder alkoholischen Lösungen
der Kondensate in Form wäßriger und/ oder alkoholischer Lösungen der Modifizierungsprodukte
zugesetzt werden. So kann eine Mischung aus Toluolsulfonamid, Caprolactam und Butyrolacton
in kaltem oder schwach erwärmtem Wasser als 50-prozentige Lösung hergestellt werden
und den Lösungen der Tränk-.. ¢. harze bei beliebiger Temperatur, z. B. bei Zimmertemperatur,
direkt nach deren Herstellung oder zu jedem beliebigen Zeitpunkt, z. B. unmittelbar
vor deren Verwendung, untergemischt werden.
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Auf diese Weise lassen sich, je wach der vorgesehenen Verwendung,
aus einer Kondensatgrundlösung dur@ entsprechende Abmischung mit der Lösung der
Modifislerungsprodukte verschieden stark modifizierte Tränkharloaur'gen gewinnen.
Hierdurch wird die Lagerhaltung und der gesamte Produktionsablauf erheblich vereinfacht.
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Hinzu kommt als weiterer Vorteil der Erfindung, daß die Lagerstabilität
der modifizierten Trankharzlösungen wesentlich höher ist b, ---.,." als diejenige
von nach bisher bekannten Verfahren hergestellten Tränkharzlösungen. t .t.i.-.-J'C-,...
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Die Fließfähigkeit der erfindungsgemäß modifizierten Harzlösung ist
beachtlich gesteigert und kann je ßoh Wahl des Mischungsver-J<j)n/-'-,-' hältnisses
den jeweiligen Verarbeitungsbedingungen angepaßt werden
Hinsichtlich
der übrigen Eigenschaften, insbesondere der Härtungsgeschwindigkeit, zeigen die
erfindungsgemäß modifizierten Kondensate keine Unterschiede gegenUber nicht modifizierten
Produkten.
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Durch Zusatz bekannter Härter, z. B. Peroxide, läßt sich ferner die
Reaktivität beliebig erhöhen. Die große Elastizität der mit den erfindungsgemäß
modifizierten Tränkharzen hergestellten Oberflächenvergütungen erlaubt die Anwendung
hoher Preßtemperaturen und somit < kürzester Preßzeiten.
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Ferner sind mit den erfindungsgemäB modifizierten Kondensaten getränkte
Papiere hervorragend für die Herstellung nachzuverformender Schichtpreßstoffe sowie
zum Kaschieren gebogener Flächen wie Tabletts, Schalen und dergleichen geeignet.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird eine ca.
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50gewichtsprozentige wäßrige Lösung eines Melamin-oder Harnstoff-Formaldehyd-Kondensates
mit 20 bis 30 Teilen einer 50gewichtsprozentigen wäßrigen Lösung, die bezogen auf
die nicht wäßrigen Anteile 85 bis 90 Teile #-Caprolactam, 8 bis 14 Teile o-, p-Toluolsulfonamid
und 1 bis 2 Teile Butyrolacton enthält, versetzt und als Tränkharzlösung verwendet.
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Die unter Verwendung einer solchen Tränkharzlösung hergestellten Preßwerkstoffe
und Oberflächenvergütungen weisen einen bisher unbekannten Grad an Elastizität und
Unanfälligkeit gegen Rißbildungen auf.
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Ferner weist die Tränkharzlösung eine außerordentlich hohe Lagerstabiliät
sowie, eine hohe Fließfähigkeit auf.
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Trankharzlosungen, welche nur eine der Modifizierungs-Komponenten
enthalten, weisen diese Eigenschaften nicht oder nur in sehr verringertem MaBe auf.
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Erfindungsgemäß können nicht nur Tränkharze modifiziert werden, sondern
auch Preßmassen und Bindemittel auf der Basis von Aminoplast-Kondensaten.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Beispiele beschrieben.
Die angeführten Teile bezeichnen, sofern nicht anders vermerkt, Gewichtsteile.
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Beispiel 1 Issus Bine Mischung aus 1 261 Teilen (10 Mol) Melamin,
1 622 Teilen 37gewichtsprozentigem Formaldehyd (20 Mol) und 500 Teilen Wasser wird
mit werdiinnter Natronlauge schwach alkalisch eingestellt und unter Rühren erwErmt.
Nach Erreichen einer Temperatur von 75 bis 80°C resultiert eine klare Lösung. Diese
wird bis zur Siedetemperatur erhitzt und unter RUhren und leichtem RtickfluB in
schwach alkalischem Milieu so lange weitererhitzt, bis eine gezogene Rrobe bei 20°C
nach Zusatz der doppelten Menge Wasser eine Harzausscheidung seigt.
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LSaun B Bine Mischung von 85 Teilen #-Caprolactam, 13 Teilen o-, p-Toluolsulfonamid
und
2 Teilen #-Butyrolacton wird in 100 Teilen Wasser unter Rühren und schwachem Erwärmen
aufgelöst.
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85 Teile der Lösung A und 15 Teile der Lösung B werden vermischt.
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Es resultiert in jedem Falle, auch bei tiefen Mischungstemperaturen,
eine klare Lösung.
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Ein Overlay-Papier wird mit dieser Tränkharzlösung getränkt und bei
120°C bis auf einen Gehalt von 5 bis 6 Prozent Restfeuchte getrocknet (Harzauftrag
= 120 bis 150 Prozent).
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Ferner werden ein Decor-und ein Ausgleichspapier (150 g/m2) wie oben
beschrieben behandelt (Harzauftrag = 90 bis 100 Prozent).
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Diese Papiere werden zusammen mi-. 10 Natronzellstoffpapieren (80
g/m2), die mit Phonolharz getränkt wurden (Harzauftrag etwa 100 Prozent), 10 Minuten
bei 140°C unter einem Druck von 80 kg/cm2 verpre3t.
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Eine so hergestellte Schichtstoffplatte zeigt bei einer PrUfung auf
Rißanfälligkeit, wie sie in DIN 53 799 Abschnitt 2, 4 beschrieben ist, Jédoch auch
unter wesentlich verschärften Bedingungen, z. B. nach 20atttndiger Lagerung bei
120°C, keine Risse. Ein nach bekannten Verfahren hergestellter Schichtpreßstoff
zeigt unter diesen verschärften Bedingungen starke Rißbildungen.
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<-.--? Beispiel 2 Ein wie in Beispiel 1 behandeltes Decorpapier
wird 10 Minuten bei
140°C unter einem Druck von 50 kp/cm2 auf eine
Hartfaserplatte aufgepreßt.
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Ein unter Verwendung bekannter Harze, sonst aber gleich behandeltes
Decorpapier, wird in gleicher Weise auf eine Hartfaserplatte aufgepreßt.
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Beide so kaschierten Hartfaserplatten werden auf jeweils eine Seite
einer Spanplatte mit einem wärmefesten Kleber aufgeklebt (symmetrischer Aufbau).
Der so erhaltene beidseitig mit verschiedenartigen Melamin-Formaldehyd-Harzen beschichtete
Verbundkörper wird 20 Stunden bei 100°C in einem Umlufttrockenschrank gelagert.
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Die erfindungsgemäß beschichtete Seite zeigt keine Risse. Diejenige
Schichtseite, die unter Verwendung der nach bekannten Verfahren gewonnenen Melamintränkharze
hergestellt wurde, zeigt bereits nach dreistUndiger Lagerung starke RiBbildungen.
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Beispiel 3 Prüfung auf Fließfähigkeit 8 kreisrunde Decorpapiere (150
g/m2), Durchmesser = 40 mm, getrankt bis auf einen Harzauftrag von 125 + 5 % und
bei 120°C bis aufeine Restfeuchte = 4 bis 6 Prozent getrocknet, werden bei 140°C
unter einem Preßdruck von 80 kp/cm2 5 Minuten verpreßt.
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Die verpreBte Scheibe wird gewogen, der Harzaustrieb entfernt, die
austriebsfreie Scheibe erneut gewogen. Die Gewichtsdifferenz entspricht dem Harzaustrieb,
welcher prozentual auf die verwendete
Harzmenge bezogen, ein Maß
für die Fließfähigkeit ist.
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In nachstehender Ubersicht sind die Fließfähigkeiten in Abhangigkeit
des prozentualen Anteils an Lösung B in der Gesamttränkharzlösung wiedergegeben.
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Anteil 0 5 10 15 20 25 30 Lösung B % Fluß % 2, 5 3 3, 6 4, 5 6 8,
2 11, 5