DE1569332C3

DE1569332C3 - Verfahren zur Herstellung von Bindemitteln für Spanholzplatten

Info

Publication number: DE1569332C3
Application number: DE1964R0038274
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl.-Chem. Dr.-Ing. 4130 Rheinkamp-Utfort Josten; Theo 4141 Rheinkamp-Meerbeck Scholz
Original assignee: Deutsche Texaco AG
Current assignee: Wintershall Dea Deutschland AG
Priority date: 1964-07-01
Filing date: 1964-07-01
Publication date: 1978-09-21
Also published as: DE1569332B2; DE1569332A1

Description

3 4

neutralem Medium möglich; im übrigen hat man es tiert eine Phenol-Fonnaldehyd-Harz-Emulsion mit

in der Hand, die pH-Werte der Emulsion schwach folgenden Kennzahlen:

alkalisch oder schwach sauer einzustellen was hier _{Viskosität 4} mm-DIN-Becher etwa 120"
jedoch nicht mehr unter Schutz gestellt ist. Bei der

heute vielfach gebräuchlichen kombinierten Härtung, 5 Pf:" '-1"V- π"\"1

d. h. der HärLig bei Temperaturen um 140 bis Haltungszeit auTeiner Durotest-

180° C unter gleichzeitigem Zusatz von Säure, ergibt P'^at1? °^{ei 1}^" ,,Τ,όΛο „ο Τ»,

sich ein großer Vorteil bei Verwendung der erfin- ^gehalt /Λ ⁴J',¹, ^/o

dungsgemäß hergestellten neutralen Emulsionen. Es J⁰™, A^'" V : ^/θ

genügt für die Härtung dieser Art eine wesentlich ₁₀ Teilchengröße der Emulsion;

geringere Menge Säure als bei den bisher benutzten Hauptmenge zwischen 3 und 9 μ

Bindemitteln. Als Säuren können z. B. p-Toluolsul- Bei Verwendung der erfindungsgemäß hergestellten

fonsäure sowie Mineralsäuren, wie Salz- oder Phos- Emulsionen können die Härtungszeiten unbeschadet

phorsäure, angewandt werden. irgendwelcher Ausfallerscheinungen auch unter 120"

Nachstehend wird das Verfahren an Hand eines 15 gebracht werden. Man wird aber aus Gründen des

Beispiels näher erläutert. Verlaufes die Härtungszeit so hoch halten, daß ein

775 g 30%ige wäßrige Formaldehydlösung (7,75 guter Verlauf der Harztröpfchen auf der Holzober-Mol) werden mit 471 g Phenol (5 Mol) und 42 g fläche noch gegeben ist. Wenn das Harz wesentlich Bariumhydroxyd mit 8 Kristallwasser und 123 g unter 1 Minute bei 130° C gehärtet wird, ist auf der einer 10%igen Gummiarabikumlösung in einen KoI- 20 Durotestplatte keinerlei Verlauf mehr meßbar. Die ben gegeben. Die Mischung wird unter Rühren auf Späne mit einer solchen Emulsion können zu keiner 8O⁰C aufgeheizt und hierbei 6 Stunden belassen. brauchbaren Platte verklebt werden.
Dann wird der Kolbeninhalt auf 60° C abgekühlt, an- Ein besonderer Vorteil der Emulsionsform ist die schließend werden 22,5 cm³ normale Schwefelsäure Möglichkeit, mit latenten Härtern wie Ammonwährend 25 Minuten zugetropft. Hierbei fällt die 35 chlorid und Triammoniumphosphat zu arbeiten. Der Temperatur bis auf 55° C ab, und es bildet sich eine bei der Härtung frei werdende Formaldehyd setzt gleichmäßige Emulsion ohne irgendwelche Rück- sich mit dem Ammoniumkation zu Hexamethylenstände. Schließlich wird in 10 Minuten der Ansatz von tetramin um, so daß durch die frei werdende Säure, 55 auf etwa 30° C abgekühlt, anschließend werden wie Salzsäure oder Phosphorsäure, die Härtung benoch 340 g Wasser im Vakuum abdestilliert. Es resul- 30 schleunigt wird.

	Biegefestigkeit kg/cm²	Mittel	max.	Prüfung von	Mittel	Spanplatten	Quellung	20⁰C	Quellung	*LJicnic* j
		149	152,2		3,0		an 25X25-mm-Proben;	Wasser aufnahme	nach 1stdg.	der
	min.	182	187,2		2,9		2 Std. Wasseraufnahme	(Vo)	Kochen	Proben platte
Bezeich	145,5	111,4	119,8		1,8		bei	59,5
nung	177,3	207,9	217		2,9	kg/cm²	Quellung	62,3	zerfällt	0,64
der Probe	103,4	84,2	84,8		0,7		(%)	66,5	zerfällt	0,69
	198,8	95,4	104,0		1,7	max.	16,7	57,1	44,9o/o	0,63
H₁	83,6	261,6	265,2	Querzugfestigkeit	4,4	3,2	16,3	56,1	zerfällt	0,68
H₂	87,8	221,5	221,6		4,0	3,3	16,2	55,9	zerfällt	0,67
H₃	258,1	268,6	285,6	min.	4,1	2,3	20,5	57	zerfällt	0,69
Z₁	221,4	2,8	3,0	22,0	60,3	66,6%	0,72
Z₂	251,6	2,4	1,3	20,5	50,5	40,8%	0,69
Z₃		1,5	2,4	17,1		28,7	0,72
S₁	2,8	4,6	12,4
S₂	0,4	4,8	14,1
S₃	1,3	4,5
	3,9
	3,7
	3,6

In der vorstehenden Tabelle befinden sich die Prüfungsergebnisse, die bei der Herstellung von Spanplatten mit der erfindungsgemäß hergestellten Harzemulsion und Harzemulsionen, die in Gegenwart von Natronlauge und Triäthanolamin an Stelle von Bariumhydroxyd unter sonst gleichen Bedingungen erhalten wurden, resultieren. Geprüft werden die Biege- und Querzugfestigkeit, die Quellwerte, die Wasseraufnahme sowie das Verhalten der Platten in kochendem Wasser. Die Prüfungen wurden an 25 X 25-mm-Proben ausgeführt. Die Platten mit der Bezeichnung 5 wurden mit der erfindungsgemäß hergestellten Emulsion, die mit der Bezeichnung H mit Phenolharzemulsionen, die in Gegenwart von Natronlauge, und die mit der Bezeichnung Z mit Phenolharzemulsionen, die in Gegenwart von Triäthanolamin als Kondensationskatalysator an Stelle von Bariumhydroxyd hergestelt wurden, erhalten. Der Index 1 bedeutet Härtung

55 ohne Zusatz einer Säure, die Indizes 2 bzw. 3 bedeuten jeweils den Zusatz von 5 bzw. 10% einer 50%igen wäßrigen p-Toluolsulfonsäure. Man ersieht aus der Tabelle, daß die Platten H (natronalkalische Phenolharzemulsion) und Z (Phenolharzemulsion mit Tri-

60 äthanolamin) wesentlich schlechter sind als die Platten 5 (erfindungsgemäß hergestellte Phenolharzemulsion). Bei den Platten H und Z tritt bei der Kochung nach 1 Stunde ein fast vollständiger Zerfall ein. Ferner zeigt sich bei der Kombinationshärtung bei den

65 Platten H und Z eine ungenügende Biegefestigkeit und schlechte Querzugfestigkeit. Dagegen liegen die Platten S₁, S₂, S₃ mit Querzügen von rund 4 kg/cm² durchaus im Rahmen der üblichen technischen Werte.

Die Biegefestigkeit von 220 bis 265 kg/cm² ist als gut zu bezeichnen. Ferner ergibt sich bei der Kombinationshärtung mit 10⁰/o p-Toluolsulfonsäure bei zweistündiger Wasseraufnahme bei 20° C eine Quellung von 14,1 °/o und nach einstündigem Kochen eine Quellung von nur 28,7 °/o. Es ist zu beachten, daß die gesamten Platten ohne Zusatz von Quellschutzmittel angefertigt wurden. Zur Prüfung gelangten bei allen Spanplatten dreischichtig ausgebildete Systeme mit einem Beleimungsfaktor von 11.5°/o in den Deckschichten und 8°/o in der Mittelschicht. Die Preßtemperatur betrug 165° C, die Preßzeit bei Plattenstärken von 17,5 mm 15 Minuten, der Preßdruck betrug 18 kg/cm². Die Anfangsfeuchtigkeit der Späne war 7 %. Das Plattenformat auf der Laborpresse war 215 X 250 mm.

Claims

1 2 Patentansorüche· gesetzt worden sind. Ihre Aufgabe besteht darin, die ' Verpressung zu erleichtern.

1. Verfahren zur Herstellung von Bindemitteln Die französische Patentschrift 8 52 139 hat eine befür Spanholzplatten durch Kondensation von stimmmte Kondensationsart von Phenol mit Form-Phenol und/oder substituierten Phenolen wie Kre- 5 aldehyd zum Gegenstand. Dabei wird die Kondensasolen oder Xylenolen und Formaldehyd mit Ba- tion zuerst im alkalischen Bereich vorgenommen, dariumhydroxid als Katalysator und anschließende nach wird das Kondensat mit einem Puffergemisch Neutralisation mit Schwefelsäure, dadurch aus basischen und sauren Stoffen verpreßt und gegekennzeichnet, daß in Gegenwart eines härtet. Im Beispiel 1 dieser Patentschrift wird die Emulgators kondensiert wird. io Phenol-Formaldehydmischung mit Bariumhydroxid

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- basisch eingestellt.

kennzeichnet, daß man als Emulgator Gummi- Die USA-Patentschrift 1111 288 betrifft ein Ver-

arabikum zusetzt. fahren zur Herstellung einer Preßmasse aus Phenol-

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch Formaldehydharz, bei dem die Phenol-Formaldehydgekennzeichnet, daß man Phenol und Formalde- 15 kondensation in alkalischer Lösung vorgenommen hyd im Molverhältnis von 1:1,2 bis 1:2 in Ge- wird. Um die Phenol-Formaldehydmischung alkalisch genwart von 0,01 bis 0,1 Mol Bariumhydroxid einzustellen, werden Erdalkalihydroxide zugesetzt pro Mol Phenol kondensiert. und anschließend die Hydroxide in Form ihrer wasserunlöslichen Salze (z. B. als Carbonate, Sulfate) ge-

ao fällt in der Preßmasse belassen und als Füllstoff mitverpreßt.

Die schweizerische Patentschrift 3 09193 betrifft

die Herstellung von Schaumstoffen auf der Basis von

wärmehärtenden Phenol-Formaldehydharzen. Die

25 Kondensation von Phenol mit Formaldehyd wird in

alkalischem Medium, gegebenenfalls unter Zusatz

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- von Bariumhydroxid durchgeführt,
lung von Bindemitteln für Spanholzplatten. Der Stand der Technik, wie er sich aus den vor-

Bekanntlich stellen heute die Spanplatten bei einer stehend aufgeführten Patentschriften ergibt, ist also Erzeugung von nahezu 1,5 Mill, m³ pro Jahr einen 30 Phenol-Formaldehydharze durch alkalische Kondenbedeutenden Träger der deutschen Holzwerkstoff- sation, gegebenenfalls mit Bariumoxid bzw. -hydroxid Industrie dar. Der größte Teil der Spanplatten wird als Kondensationskatalysator, herzustellen und annoch mit Harnstoff-Fonnaldehyd-Leimen gebunden. schließend mit Schwefelsäure oder SuIfationen enthal-

Da die Phenolharzbindung gegenüber der Harn- tenden Lösungen zu neutralisieren. Bindemittel für stoffharzbindung eine Reihe von Vorteilen hat, z. B. 35 Spanholzplatten auf Phenolharzbasis, bei welchen die eine bessere Alterungs- und Wetterbeständigkeit und Neigung zum Verschlagen wesentlich herabgestzt ist, eine bessere Temperaturfestigkeit bei längerer Bean- und die den fertigen Spanplatten günstige Eigenschafspruchung, findet in letzter Zeit die Bindung der ten verleihen, sind hierdurch nicht nahegelegt.
Späne mit Phenolharzleimen eine immer größere Be- Die oben aufgezeigte Aufgabe wird erfindungsge-

achtung. 40 maß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von

Die Phenolharz-Lösungen haben gegenüber den Bindemitteln für Spanholzplatten, durch Kondensakolloidal gelösten Harnstoffharzen jedoch den Nach- tion von Phenol und/oder substituierten Phenolen teil, daß sie leicht zum Verschlagen neigen. Es gibt wie Kresolen oder Xylenolen und Formaldehyd mit eine Reihe von Vorschlägen, diese Verschlagswirkung Bariumhydroxid als Katalysator und anschließende der Phenolharze zu mildern oder ganz aufzufangen, 45 Neutralisation mit Schwefelsäure, welches dadurch etwa durch Zusatz von Füllstoffen. Man hat aber bis- gekennzeichnet ist, daß in Gegenwart eines Emulgaher noch keine befriedigende Lösung gefunden. tors kondensiert wird. Vorzugsweise setzt man als

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Emulgator Gummiarabikum zu. Bei einer besonderen Bindemittel für Spanholzplatten auf Basis von Phe- Ausführungsform der Erfindung kondensiert man nol-Formaldehyd-Kondensationsprodukten zu schaf- 50 Phenol und Formaldehyd im Molverhältnis von fen, das diese Nachteile nicht aufweist. 1:1,2 bis 1:2 in Gegenwart von 0,01 bis 0,1 Mol

Aus der britischen Patentschrift 3 84728 ist ein Bariumhydroxid pro Mol Phenol.
Verfahren zur Herstellung einer Preßmasse aus Phe- Dabei werden Emulsionen erhalten. Diese Emul-

nol-Formaldehydharzen bekannt, bei dem man zu- sionen zeigen neben dem Vorteil des geringen Vererst eine stabile wäßrige Suspension des Harzes in 55 schlagens noch eine besonders gute Klebrigkeit im Abwesenheit des Füllmaterials herstellt, dann das kalten Zustand, so daß eine gute Halt- und Formbar-Füllmaterial mit der wäßrigen Suspension vermischt keit der Holzspäne gegeben ist. Besonders wirkt sich und das Wasser von der Mischung trennt. Als Füll- dieses in einer ausgezeichneten Kantenfestigkeit der material wird Holzfaser, Sulfitzellulose, Asbest ge- mit Phenolharz imprägnierten Späne aus.
nannt. Die wäßrige Suspension wird vor dem Ver- 60 Die erfindungsgemäß hergestellten neutralen Harzpressen des Kunstharzes hergestellt, um gleichmäßige emulsionen liefern Spanplatten mit hellen Farben, Verteilung des Füllmaterials in der Preßmasse, ohne während die mit Phenolharzlösungen gebundenen daß man Hilfsmittel, wie Alkohole oder andere orga- Spanplatten einen braunroten Ton haben. Ein weiterer nische Lösungsmittel verwendet, zu erreichen. Vorteil besteht darin, daß das Holz nicht angegriffen

Der britischen Patentschrift 3 87 075 ist zu ent- 65 wird. Bekanntlich verliert Holz mit stark saurem und nehmen, daß Bariumhydroxide, die anschließend mit stark alkalischem pH im Laufe der Zeit durch Hydro-Schwefelsäure neutralisiert wurden, als Hilfsmittel lyse an Festigkeit. Mit den erfindungsgemäß hergefür Preßmassen aus Phenol-Formaldehydharzen ein- stellten Emulsionen ist eine Abbindung in praktisch