DE1469823A1 - Bei niedriger Temperatur haertendes Harzbindegemisch - Google Patents

Description

• Bey @arsbindegenisch.
• Die Erfindung bezieht sich auf Kondensationspredukte eines Phenols mit einem Aldehyd und derem Umsetzung mit Formamid. Insbesondere zweckmäßig ist die Erfindung zum Binden von Sperrhols, Schichthölzern (laminated beams), Papier/Holzschichten und verschiedonor Sowr @pezieller produkte.
• Zur @erstellung eines wasserdichten, bzw. wasser-WUS1 @indemittels für Sperrh@lz oder andere Felien @@lluleschaltiger Stoffe war bisher entweder die Anwendung hdhorer Härtetemperaturen, wie 132°C oder sehr, oder einer starken Sure, erforderlich, wobei die Produkte der eäurekatalyeierten Konzentration in Meung mit mines organisohen Lösungsmittel sur Anwondung karen. Ein derartiges Lösungsmittel ist brennbar.
• Außerdem verursachen die starken Säuren eine Beeinträchtigung der Holzoberfläche oder der Oberfläche von anderen duroh da Bindeiittel an dam Holz gebundenem Celluloseatoffea.
• Das erfindungsgemäße Bindemittel ist frei von unerwünschter Säure und erfordert keine Anwendung eines organischen Lösungsmittels. Bei einem Vergleichsversuch wmraem @olslagen, zwischen denen das erfindungsgemäße Bindemittel aufgetragen war, zusammengeklammert, bei 71°C gehärtet, darauf gealtert und einer starken SchertrSt unterworfen. Bin Bruch tat zu 98% im @olz und nur sa 2% an der Bindestelle ein. Bei anderem Versuchen wurde raz erfindungsgemäße Bindemittel bei Temperaturen von sur etwa 21'C zufriedenstellend gehärtet.
• In kursen Werten ausgedrückt, bezieht sich die Erfindung auf ein Fredukt, das durch Einwirkung von Formamid in ein Phenolaldehydharz hergestellt wird, wodurch wich wia Gemisch ergibt, das sogar bei tiefen Temperaturen gwhärtwt werden kann. Ausserdem schließt die Erfindung wia Verfahren zum r d r rar Oberflächen mit dem erfindungsgemäßen Bindegemisch bei Zimmertemperatur oder bei mäßig höheren Temperaturen ein.
• Das als Gemischkomponente verwendete Phenolkondensat oder -harz lot welter kondensierbar und außerdem in Alkalihydroxydlösungen laxlieh.
• Ale s Phenol zur Herstellung des Kondensatz verwendet nos normalerweise C6H5O@. Auch andere Phenole, wie Kreso@, Xylol@ und Resorein können sowohl allein als auch in Gemisch mit dem Monohydroxybenzol C6H5OH zur Anwendung kennen.
• Als Aldehyd verwendet man üblicherweise Fermaldehyd.
• Bei der Kondensation mit dem betreffenden Phenol kann der Formaldehyd jedoch auch vollständig oder in äquivmolaren « teilweise durch andere Aldehyde ersetzt werden.
• Jet der Kondensation kommen übliche Mengenverhältnisse von Aldenhyd zu Phenol, beispielsweise 1-3 Mol Aldehyd yd je ein Mol des betreffenden Phenols, zur Anwendung.
• Die Kondensation wird unter alkalischen Bedingungen, z.B. unter Anwesenheit son Natriumhydroxyd odor Kaliumhydroxyd ale Kondanaationakatalyaator, herbeigeführt. man aatat die Kondensation eolange fort, bis winch in harzartiges Kondensationsprodukt gobildet hat, welches in Wasser unlowlioh, jedoeh in Alkohol und Alkalihydroxydlösung luislloh und niohtthersoplastiseh, sondera wolterhln bis su wärmehärtbaren Zustand kondensierbar ist.
• In das so erhaltene alkalilösliche Kondensat oder während der Herstellung don Xondenaata Mnnan pleine Anteile e Verdickungsmittels, wie Methylcellulose und dargl. augaaatzt und dispergiert werden. Es kann auch, was zweckmäßigerweise der Fall ist, ein Füllstoff, beispielsweise Mehl von Nußschalen, Holz, Rinde von Douglastannen oder ein ähnliches organisches faserhaltiges Füllmatarial, insbesondere in Lignocellulosefüllstoff beigemischt werden.
• Wegen der Reaktion des Formamids, die die Härtung des Bindemittels und Entwicklung von Ammoniak bewirkt, ist * zweckmäßig, einen kleinen Anteil eines Stoffes beizufusent der mit dem Ammoniak reagiert und dessen Geruch binât. Aus die Grund* wird der fertigen Bindemischung außerdem normalerweise vor Gebrauch ein kleiner Anteil tormaldehyd sugefugt.
• Auf loden Fall kommt eine größere Menge Natriumhfdroxyd, Kaliumhydroxyd oder eines ähnlichen Alkalihydroxyds, die zur Auflösung des Phenolharzes genügt, sur Anwendung. Beim Hars handelt es sich gewöhnlich um Phenol Formaldehydkondensate. Man nimmt an, daß die Härtung des erfindungsgemäßen Gemisches mindestens teilweise out die Reaktion des Natriunhydroxyda mit do= ? orsamid genu iolge Gleichung zurückzuführen iwt : Duroh die Umsetzung wird ein foil dww Alkalihydroxyds, Ton don die Mwliohkwit abhingt, zerstört. Bei zunchmender Btrtumg tritt sinus Verringerung des ortoo und veine Erhöhung der Viskosität des Produktes bis zum Gelierungspunkt six.
• Die Reaktion wird solange fortgeführt, bis die Ammoniakentwicklung im wesentlichen vollständig verlaufen ist und das Bindemittel eine genügende Härtung aufweist.
• Diw dafür erforderliche Zeit kann durch Vorversche mit ähnlichen Stoffen bestimmt werden. Xowßhnlleh genügen 1 bis 24 Stunden. Due Produkt lot in Kohlenwasserstofflösungsmitteln wie Hexan und Benzol löslich. Die angewandten Mengenanteile werden so abgestimmt, daß genügend Wasser vorhanden ist um mit dem Bindegemiseh eine Lösung mit dom gewünschten Feststoffgehalt zu bilden. Die Mengenverhältnisse der anderen zulässigen oder zur Erzielung bester wirteohaftlioher Ergebnisse empfohlenen Stoffe gehen aus folgender Tabelle hervor.
• Oewiehtateile Harzkomponents @ulässiger wirtschaftl.
• -musts empfohlener Zusatz Phenolaldehydkondensationsprodukt, nur ele Phenol beroohnot 100 100 Allnalihydroxyd 15-45 23-35 Gehalt an Harzfeststoffen 15 - 45 25 - 40 Verdickungsmittel (gum; z.B. Methylcellulose) 0 - 5 0 - 3 ftemiMhte Bindekomponente PhenoleldehydkoBdeneetioneprodukt, nur als Phenol berookoot 100 100 Formemid 5-50 10-35 Füllstoff 0 - 50 0 - 30 Formaldehyd in Überschuß zu der zur Kondensation irforderlichen Menge (als 100%-iger Formaldehyd) 0 - 10 2 - 10 Wasser 0 - 80 0 - 40 Mengenanteile des Formaldehyds über der gezeigten Höchstmenge mind nicht nötkig und deshalb unwirtschaftlich.
• Die Arbeitsbedingungen bzw. Anwendungabedingungen ind so, daD das Bindegemisch bei niedrigen Tomperaturen, beiepielaweiee on 21°C und mehr bis zu 74°C oder etwas hocher bis su 93°C, aufgetragen und gehärtet wird. Auch Zimmertemperatur ist @ür die meisten Anwendungszwecke genügend.
• Man kann die gisants Bindemischung erfindungsgemäß auf eine oder beide zuklebende Oberflächen auftragen. In miner Anwendungaform wurde dan Gemieoh ohne dan Formamid und einen Te Waeeer aux sine der Oberfläohen, beispielsweise son Sperrholsfurnier und dam Formamid und da Ubrige Wasser auf die andere, damit su verbindende Oberflache aufgetragen. In jedem Fall preßt man die zwei Oberflächen mit dem Bindegemisch zusammen und hilt a1e solange unter Druok bia die Härtung bei der entepreohendon Temperatur vollatändig verlaufon ist.
• Die erfindungsgemäßen Bindegemische sind nicht nur zum Kleben ton Sperrhols, Bondern such von dUnn*n Solsplatten bzw. Schichtholz und Papier, von Papier auf papier und pipier auf irgendwelche @olzoberflächen gesignet.
• Die tolus xpeeifiMhea Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung. Wenn nicht anders vermerkt, bezeichnen die in den Beispielen und an anderen Stellen aufgeführten Mengenanteile Gewichtsteile.
• JDi@1 Harzgemisch M vermischt 1 Mol Phenol (87% Phenol und etwa 13% Wer) mit t Nol Formaldehyd in 37%-iger Lösung und darauf portionsweise mit 50%-iger wässriger Natriumhydroxydlösung bis zu einer Gesamtmenge von 40 @ewichtsteilen Natriumhydroxyd auf 100 Teile Phenol im Trockenzustand. Zu-@ätzlich setzt man Wasser in einem Mengenverhältnis von 75 feLlen auf 100 Tuile Phenol bel fortschreitender Kemdensation nach und nach zu. Während der Natriumhydroxyd-Gw* läßt man die Temperatur der Masse unter Anwendung tires Rückflußkühlers auf 90 bis 100°C, am Ende der UmeettcwB auf etwa 100°C ansteigen. Die Umsetzung wird unter gelegentlicher Kühlung der Masse so lange fortgeführt, bis die Viskosität nach der Gardmer-Skals bie etwa 80 bis 85°C don Wert "U" aufweist. Dann kühlt man das Gemisch schnell ab.
• Do so erhaltene Produkt stellt das in Beispiel 2 orwiihnto Harzgemisch dar. En bosltst sinon Gesamtfestwtoffgwhalt son stwa 40% und sinon pu-vert son stwa 12,9.
• Beispiel 2 Bindemittel Das nach Beispiel 1 hergestellte Harzgemisch wurde darauf mit winwm Bindwgemitch der folgwndwn Zuasuonootsung vereinigt: Bindegemisch Teile Harzgemisch nach Beispiel 1 (40%-ige wässrige Lösung) 100 Formaldehydlösung 37% 5 zusätzliches or 10 Formamid 7 Fichtenholzmehl 10 Das erwähnte Bindegemisch zeigte bei Versuchen während verschiedener Zeitabschnitte naoh dos Xloehon bai don augegebenen tonsostrstlonon folgwndw Viskositäten: Ansahl Stunden naoh dem Vermischen Centipoise 0 589 1 785 2 997 3 1377 4 1725 Beiapiel 3 Verwendung der Bindemittel Dam fortige Bindegemisch nach Beispiel 2 wurde su Laminieren von Douglas-Fichtenholz unter folgenden Bedingungen verwendet: wmfgwtragwnww Bindemittel ca 22, 5 bg auf jeder Oberfl&ohe Zeitdauer, während der die Oberflächen zusammengelegt waren 60 Minuten Klammerdruck 10,5 kg/cm2 Zeitdauer, während der die Oberflächen zusammengeklammert waren 16 Stunden Temperatur während der Zusammenklammerung 71°C Alterungsdauer vor der Prüfung 10 Tage bei 23°C Man truite dam Sperrholz durch sinon Druckversuch in Trockenzustand (dry compression) nach dem 3 1/2-Stufenversuoh (3 1/2 cycle method) und Druckversuchen lu Vacuum. Die Proben aus don Druckversuch im Trookenzustand und don 3 1/2-Stufenversuch wurden gemäß MIL-W-2038 (Ships) gesohnitten und nach 4. 5. 3 geprüft.
• Die sich bei der Druokprüfung in Vakuum, d. h. der periodischen Druckbehandlung (cyclical exposure test) ergebenden Probon wurden nach MIL-W-2038 B (Ships) 4. 5. 2. geschnitten und geprüft.
• Der 3 1/2-Stufenversuch mit den gleichen Scherpressblooken, wie aie bei dea Druckverouoh in Trookensustand angewendet wurden, verlief nach der als CS-45-55 bezeichneten Methode. Die Verfahrensvorgänge bzw. Stufen waren folgendermaßen: 48 Stunden Wässe@ bei 16-21°C 8 Stunden Trocknen bei 63°C 16 Stunden Wässern 8 Stunden Trocknen 16 Stunden Wässern 8 Stunden Trocknen 16 Stunden Wässern und Druckanwendung in nasses Zustand bis sus Bruch.
• Die Versuchsergebnisse waren folgendermaßen : Druckversuch im Trockenzustand 3 1/2-Stufenversuch 112,5 kg/cm2 *) 65,0 kg/cm2 **) Bruoh su 98% in Hols Bruch su 87% im Hols Periodische Druokbehandlung, d. h. Vakuumdruckversuch 1. Stufe-Abblätterung in % 0, 0 2. Stufe - 0,4 3. Stufe - 0,4 Gesamtabblätterung rung 4 * durchschnittlich 7 Terevehoblboko durchsohnittlich 14 Versuchsblöcke. Dièse Versuoheblöcke wurden sun den Proben der periodischen Druokbehandlung gesohnitten und strongen Prüfungen unterworfen. Die Ergebniaee waren aehr gut und wahrscheinlioh wegen der harten Versuchsbedingungen noch schlechter ale aie bei normalen PrUfungen erhalten wurden.
• *** Durchschnittlich 2 Versuchsblöcke. An Ende son swei Prüfungsstufen beträgt das zulässige Minimum 5%, am Ende son drei Prüfungaatufen 8%.
• Unter folgenden Bedingungen wurden 8 Schichtenhälzer bzw. -balken mit dem erfindungsgemäßen Bindemittel geklebt. aufgetragenes Bindemittel ca.22,5 kg auf jeder Oberfläche Zeitdauer, während der die Oberflächen zusammengelegt waren 60 Minuten Klammerdruok 10, 5 kg/cm2 Zeitdauer, während der die Oberflächen zusammengeklammert waren 16 Stunden Temperatur während der Zusammenklammerung 71°C Alterungsdauer vor der Prüfung 10 Tage bei 23°C Die Bindeetellen der HOlzer wurden nach MIL-W-2038 (Ships) 4. 5. 2 und 4. 5. 3 geprüft. Die Versuchsergebnisse waren wie folgti 1. Scherkrafteinwirkung auf Block: 112,5 kg/cm2; Bruch zu 98% in Hols 2. Periodische Druckbehandlung-% Abblätterung: 1.Stufe 0, 0 2. Stufe 0, 4 Geeamtabblätterung 0, 4 Beispiel 4 Mander Phnole Bel glelohon Zusammensetzungen und Behandlungsmethoden wie in don Beispielon 1 bd 3 wurde die Abwandlung vorgenommez, daS statt des d@rt verwendeten Phenols eine äquivalente Menge eines Kresols oder Xylols oder ein Gemisoh aue 90 Toilon irgendeines erwähnten einkernigon Monohydroxyphenols und 10 Teilen Resorcin zur Anwendung kam.
• Beispiel 5 Zusatz von Verdickungsmittel Anwendungsweise und Zusammenstellung waren wie in Beispiel 1 bis 4 mit der Abwandlung, da auf 100 Toile Kondensationsprodukt 0,1 bis 5 Toile Methylaalluloee beigefügt wurden. Dor Zueats erfolgte vor vollständiger Kondonation.
• Dle Erfindung sohlieBt alle möglichen, in den Beispielen sur Erläuterung aufgeführten Abänderungen und Modifikationen don erfindungsgemäßen Verfahrens ein, inaofern aie nioht von Erfindungsgedanken abweichen.
• Patentansprüche

Claims (9)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1 Bei niedriger Temperatur härtendes Harzbindegemiaah, dadurch g a k e n n s v 1 c h n a t, daß ea die wusorige Lösung eines Kondensationsproduktes eines Phenols mit sinon wasserlöslichen Aldshyd, wobei dan Harz in tasser unldslich, in wässriger Alkalihydroxydlösung löslich und welter kondensierbar int, forner Alkalihydroxyd in einer Mange, die sur Auflösung des Harzes genügt und Formas als Härtebeschleuniger enthält, wobei dam Hydroxyd su wtwm 15 bd 45 Teilen und dam For-su zu etwa 5 bis 50 Toile Je 100 Teile don Phenols im Kondensationsprodukt vorliegt.
2. 2. Gemisch nach Anspruch 1, dadurch g e k e n ns w i a h n e t , daß das Harz das Kondensationsprodukt von 1 Mol Phenol C6H5OH mit 1 bis 3 Mol Formaldehyd ist.
3. 3. Gemisch nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -s e i o h n e t, da8 dam Thwnol Mondhydroxybwnzol C6H5OH ist.
4. 4. Gemisch nach Anspruch 1, dadurch g e k e n nz e i i c h n w t , daß der Feststoffgehalt der Harzlösung 15 bis 45 % botragt.
5. 5. Gemisch nach Anspruch 1, dadurch g e k e n nz e c @ n e @ , daß die Lösung nichtungssetztes bzw. überschässiges Formaldehyd im Verhältnis von 2 bis 10 Gewichtsteilen Je 100 Teile Phenol im Kendensationsprodukt enthElt
6. 6. Gemisch nach Anspruch 1, dadurch g e k e n nz e i c h n e t , daß die Formamidmenge mindestens gleich derjenigen ist, die sur Reaktion mit der Menge Alkalihydroxyd erforderlich ist, deren Entfernung genügt, um den Alkalihydroxydgehalt so zu verringern, daß das Kondensationsprodukt unlöslich wird und durch die Reaktion des Pormamide mit dom Alkalihydroxyd Gelierung der Lösung eintritt.
7. 7. Gemiech nach Anspruch 1, dadurch g e k e n ns e i c h n e t, daß das Alkalihydroxyd Natriumhydroxyd ist.
8. 8. Verfahren sur Bindung zweier Oberflächen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß man die Komponenten don Gemisches nach Anspruch 1 zwischen den Oberflächen aufträgt und sie bei einer Temperatur von mindestens etwa 21°C bis sur Entwicklung von Ammoniak und zur Härtung susammenpreßt.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n -t e i c h n e t , daß man auf eine der Oberflächen die wässrige Lösung eines in Alk&lihydroxyd löslichen Phenolformaldehydkondensationsproduktes und eine solche Menge Alkalihydroxyd aufträgt, daß das Produkt in Lösung vorlient und auf die andere Oberfläche eine Formamidlösung auftrSgt, die belden so behandelten Oberflichen zusammenpreBt bis die Lösungen Ammoniak entwickeln und sich su dem gewünschten Bindemittel verhärten.