DE1569959A1

DE1569959A1 - Mit Streckmitteln versehene Proteinleime

Info

Publication number: DE1569959A1
Application number: DE19651569959
Authority: DE
Inventors: Fred Bryner
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1964-10-01
Filing date: 1965-08-31
Publication date: 1971-01-28
Also published as: GB1064187A; US3436300A

Description

Dr, Ex

PATENTANWÄLTE
Dipi..,_n(J. HF ; ί£

D 1341 The Dow Chemical Company, Midland, Michigan, V.St₀A.

Mit Streckmitteln versehene Proteinleime

Die Erfindung betrifft Proteinleime, Insbesondere leime, die bei der Herstellung von 'Sperrholz und anderen Schichtstofferzeugnissen aus Holz bräbhbar sind. Im einzelnen betrifft die Erfindung Proteinleime, die stark mit feinteiligen, wasserunlöslichen Carbonaten mehrwertiger Metalle gestreckt sind,,

: Erfindungsgemäß wurde gefunden, daß verbesserte flüssige ;wärmehartende proteinhaltige leime erhalten werden. k'onnen_f mim man 1 Gtewiohtsteil eines pro#einhaltigen leimgrundaiateriaXe mit 0,05 - 0,3 Gewicht steilen Galciumhydroixyd,. 0,05 - 0,35 öewiöht steilen eines Alkali Silikats und Q»£ - 3 öewiphtsteilen eijies feinteiligen, wasserunlös-

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lichen Carbonate eines mehrwertigen Metalls und ausreichend Wasser vermischt, daß eine flüssige Masse erhalten wird. Gegebenenfalls können bis zu 0,15 Gewicht steile eines Alkalihydroxyds als zusätzlicher Katalysator zur Beschleunigung der Härtung der Rezeptur, die bei Umgebungstemperaturen oder bei erhöhten Temperaturen durchgeführt werden kann, zugegeben werden,, Für die meisten Anwendungszwecke besitzen die Leime einen Gesamtfest-

gehalt
stoff/von etwa 20 - 55 Gew.-$ der gesamten Leimmas8e_o Vorzugsweise enthalten die stark gestreckten leimmassen der Erfindung etwa 25 - 45 Gew.-$ Feststoffe. In der Praxis wird die in der Leimrezeptur verwendete Menge an Feststoffen bzw. umgekehrt die Menge an Wasser je nach der Trockenheit und der Art des zu verleimenden Holzes, dem speziellen Typ des als Leimgrundmaterial verwendeten proteinhaltigen Materials sowie - im Falle der Herstellung von Sperrholz - der Verleimungs- bzw» Abbindezeit variieren« Von diesen Erwägungen hängt sowohl die Menge, an Wasser, die zur Erzielung der zum Aufträgen erforderlichen Fließfähigkeit des Leimes notwendig ist,als auch die Menge an Wassee ab, die sich zum Zeitpunkt der Anwendung der Wärmehärtungstemperaturen in dem Leim&uf-

* ■'■*■ trag befinden muß»

Unter "proteinhaltigen Leimgrundmaterialien" sind hier proteine tier!sehen oder pflanzlichen Ursprung £t ' sowie Gemische zu verstehen, die sowohl tierisch» ala' aueh pflanzliche Proteine enthalten» Die wesentlich· ■..

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Bedingung ist die, daß die rroteine in Wasser dispergierbar und zumindest quellbar sein müssen. Als pflanzliche Proteine sind z.B₀ Mehle von ölhaltigen Samen wie Sojabohnen, Erdnüssen, Baumwollsamen, Leinsamen, Sesamsamen, Ricinusölbohnen, Sonnenblumenkernen und Safransamen brauchbarο Als tierische Proteine sind z_oB„ Milchcasein, löslicher Hi-.u.t- und Knochenleim, Blutalbumin, Gelatine, Fischleim und Eieralbumin brauchbar» Die am meisten zur Herstellung von Leimen verwendeten Proteinmaterialien sind Casein, Sojabohnenprotein und Blutalbumin.

Proteinmaterialien, alkalische Reagenzien

und Wasser sind die wesentlichen Bestandteile eines Proteinleims, dem für spezielle Zwecke weitere Zusatzmittel zugesetzt werden können. Z.B. kann der Leim zur Verbesserung seiner Festigkeitseigenschaften und zur E_rhöhung seiner Wasserbeständigkeit modifiziert werden. Übliche Zusatzmittel sind weiterhin Konservierungsmittel, die zur Verhinderung des Pilz- und Schimmelwachstums dienen. Bei den erfindungsgegemäßen Leimen ist jedoch die Notwendigkeit für spezielle Zusatzmittel, die einen Schutz gegenüber dem Angriff durch Mikroorganismen dienen sollen, wesentlich - wenn nicht .sogar vollständig - eliminiert.

Zu Garbonaten mehrwertiger Metalle, die erfindungsgemäß zufriedenstellend sind, gehören u_ea₀ die Erdalkalicarbonate, wie z.B. Calciumcarbonat und Magnesiumcarbonat, sowie andere Carbonate wie Mangancarbonat, Cadmiumcarbonat, Bariumcarbonat, Nickelcarbonat, Zink-

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carbonat, Bleicarbonat und Kupfer(II)-carbonat. Minerale, die zum großen Teil aus unlöslichen Carbonaten mehrwertiger Metalle "bestehen, wie z.B. Kalkstein, Dolomit, Magnesit, Calcit und Iragonit, sind ebenfalls brauchbare

Der hier verwendete Begriff "wasserunlöslich" bedeutet, daß sich nicht mehr als etwa 0,5 g des Carbonate in 100 g Wasser bei 25 C lösen. Der auf die Carbonate der mehrwertigen Metalle angewendete Begriff "feinteik lig" bedeutet, daß diese Materialien eine solche durchschnittliche Teilchengröße aufweisen, daß sie durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,175 mm und vorzugsweise durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,097 mm hindurchgehen,,

Zur Herstellung der Proteinleiinrezepturen der

Erfindung wird ein wesentlicher Mengenanteil - vorzugsweise die gesamte Menge - des proteinhaltigen Leimgrundmaterials in einem größeren Teil der in der Rezeptur insk gesamt zu verwendenden Wassermenge dispergiert. Zu dem erhaltenen Gemisch werden in beliebiger Reihenfolge eines

oder mehrere der erforderlichen alkalischen ,Reagenzien sowie eine solche Menge des feinteiligen Carbonate des mehrwertigen Metalls gegeben, daß das gewünschte Ausmaß an Streckung der Proteinfeststoffe erzielt wird· Alternativ wird das Metallcarbonat in trockener Form mit dem Protein vermischt, ehe das Protein in dem Wasser dispergiert wird. Nach jeder Zugabe eines Bestandteils der

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Rezeptur kann das Mischen in jeder beliebigen, üblichen bzw« bequem erscheinenden Weise erfolgen.

Eine bevorzugte Rezeptur zur Verwendung als

wärmehärtender Sperrholzklebstoff enthält als leimfeststoff 1 Gewichtsteil Casein, 0,05 - 0,3 Gewichtsteile CaI-ciumhydroxyd, 0,05 -"0,35 G_ewichtsteile Natriumsilikat und 0,5 - 2,0 Gewichtsteile feinteiliges CaCO-. Gemische der Bestandteile der gewünschten Rezeptur werden mit der jeweils erforderlichen Menge Wasser verrührt oder auf andere V/eise vermischt, und zwar vorzugsweise beijö Raumtemperatur, bis eine Masse von gleichmäßiger Konsistenz bzw₀ Fließfähigkeitjerhalten worden ist. Die Konsistenz der Iieimrezeptur wird durch geeignete Wahl der verwendeten Wassermenge innerhalb der obengenannten allgemeinen Grenzwerte geregelt. Eine derariige bevorzugte Rezeptur weist im Vergleich zu bekannten wärmehärtenden Caseinleimen wesentlich verbesserte Witterungsbeständigkeits- und Festigkeitseigenschaften auf ο

Die erfindungsgemäßen Klebstoffrezepturen werden

auf Sperrholzschichten in Mengen von etwa 0,088 - 0,146

ο
kg je m doppelten leimauftrags aufgebracht. Die lbbinde~ bzw· Verleimungszeit kann etwa 1 bis etwa 30 Minuten oder darüber betragen, liegt jedoch vorzugsweise bei etwa 5-15 Minuten, Die zur Erzielung zufriedenstellender

Ergebnisse erforderliche Preßzeit kann etwa 2 - 10 Minuten odtr darüber betragen, in Abhängigkeit von der Temperatuz*

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der Preßplatten, der Zahl der zu verbindenden Sperrholzsohichten, der Zahl der Sperrholzplatten je Öffnung und dgl» die Wärmeübertragung beeinflussenden Faktoren, die für den Fachmann auf der Hand liegen. Fach dem Pressen und Härten bei den für die Leimrezeptur erforderlichen Abbindetemperaturen wird das Sperrholz aus der Presse entfernt und zu$ Konditionieren aufgestapelt.

Mb folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

Zu Vergleichzweckenwurde ein Vergleichsklebstoff mit der Zusammensetzung eines handelsüblichen Leimes hergestellt. Zu 57 g Wasser von etwa 13⁰C wurden 0,5 g Kiefern- bzw. Mchtenöl und 30 g eines Sojabohnenmehles gegeben, das unter dem >7arenzeichen "Casco W-I69I" (Borden) erhältlich ist. Das erhaltene Gemisch wurde 5

Minuten gerührt, wonach 47,7 g Wasser und 3,6 g Calciumhydroxyd unter weiterem Rühren für einen Zeitraum von etwa 0,5 Minuten zugegeben wurden. Zu diesem Zeitpunkt wurden 3,6 g einer 50$igen wäßrigen Aetzalkalilösung und 7,5 g 38 Gew.^igee Sfatrimsilikat zusammen mit 0,5 g eines wasserfest machenden Gemisches zugegeben, das aus 75 Gew.-# Schwefelkohlenstoff und 25 Gew„-# Tetrachlorkohlenstoff bestand. Die auf diese Weise fertig zusammengestellte Rezeptur wurde weitere 5 Minuten gemischt.

' * Eine zweite Leimrezeptur, die der vorliegenden

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Erfindung entspricht, wurde durch Zugabe von 60 g Kalksteinmehl zu einer ähnlichen Rezeptur wie der oben beschriebenen zusammen mit 17 g weiterem Wasser, daß eine zum Auftragen auf Sperrholzschichten bequeme !Flüssigkeitskonsistenz entstand, hergestellt. Das Kelksteinmeht und das Wasser wurden unter weiterem Rühren für einen Zeitraum von 7 Minuten in die Rezeptur einverleibt.

Die Yergleichsrezeptur und die stark gestreckte ieimrezeptur wurden zur Herstellung von 15,24 cm χ 15,24 cm großen Sperrholzplatten aus 3 je 0,32 cm dicken Schichten Douglastannenliolz verwendet. Die Douglasholzplatten waren

bis auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 2,1 getrocknet worden. Die leime wurden in einer Menge von

0,39 kg je m doppelten Leimauftrags- aufgebracht. Die Platten wurden mit einer Übbindezeit von 3 Minuten liegen gelassen, wonach sie - eine je Oeffnung - bei 110 C

ο
unter einem Druck von 14 kg/cm 2,5 L'Iinuten heiß gepreßt wurden. Uach dem He.: au sne lime η aus der Presse wurden die Platten 2 Stunden bei 95° heißgestapelt.

24 Stunden später wurden aus jeder Platte drei .3,18 cm χ 10 cm große Prüfkörper gesägt und einem Prüfversuch unterworfen, bei dem sie abwechselnd in Wasser eingetaucht und getrocknet wurden, um die Qualität des erhaltenen Sperrholzes zu prüfen. Die Prüfkörper wurden 4 Stunden in Wasser von Raumtemperatur eingetaucht und sodann herausgenommen und 19 Stunden in einem Ofen bei

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einer Temperatur von etwa 58⁰C aufbewahrt. Dieser Vorgang des abwechselnden Eintauchens und Trocknens wurde solange

wiederholt, bis der Prüfkörper eniwvei gegangen war_o Dieser Zustand wurde dann als gegeben angesehen, wenn eine durche gehende völlig Schichtentrennung mit einer Tiefe von

0,635 cm oder mehr auf mindestens 5 cm längs jeder Leimschicht aufgetreten war_o

Bei dem Sperrholz, das mit dem Proteinleim hergestellt worden war, der Kalkstein als Streckmittel enthielt, ging ein Prüfkörper während des 20. Eintauch- und Trocknungsvorganges entzwei, während die übrigen 2 Prüfkörper noch nach 31 l^intauch- und Trocknungsvorgängen intakt waren. Alle drei Prüfkörper, die aus der Sperrholzplatte herausgesagt worden waren, die mit dem Vergleichsproteinleim des Standes der Technik hergestellt worden war, gingen während des 18. Eintauch- und Trocknungsvorganges entzwei. Durch den Zusatz an Kalkstein kann also nicht nur wegen des hohen G-ehaltes an Streckmittel ein billigerer Leim hergestellt werden, sondern es werden darüberhinaus die Eigenschaften des Leims als wärmehärtender Klebstoff für Holz wesentlich verbessert.

Beispiel 2

Zu Vergleichszwecken wurde ein Trockenblutleim hergestellt, indem 174 g Wasser und 32 g lösliches Trockenblut miteinander vermischt wurden. Zu diesem Gemisoh wurden 0,4 g eines Antisohaummittels, 6,4 g 50 ffcLge wäßrige

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Fatriumhydroxydlösung, 1,6 g Calciumhydroxyd und 10 g Itfatriumsilikat in Form einer 38 gew.-^igen wäßrigen Lösung gegeben. ?feiterhin wurden als Konservierungsmittel 1,4 g Pentachlorphenol zugegebene Nach jeder Zugabe eines dieser Bestandteile wurde das erhaltene Gemisch 2-5 Minuten gerührt, bis eine gleichmäßige Mischung erhalten worden war.

Ein stark gestreckter Proteinleim gemäß vorliegender !Erfindung wurde in ähnlicher Weise wie der vorstehende leim hergestellt, wobei jedoch im Anschluß an die Zugabe des löslichen 'Trockenblutes zu dem Wasser 32 g Kalksteinmehl und ausreichend zusätzliches Wasser (etwa 12 g) zugegeben v/urden, um eine zufriedenstellende Konsistenz zu erzielen. Die gesamte zusätzliche Mischzeit betrug etwa 5 Minuten. Die Streckung der Proteinfeststoffe mit Kalksteinmehl betrug 100$.

Der im vorstehenden beschriebene Vergleichsleim und der im vorstehenden beschriebene erfindungsgemäße, einen hohen Gehalt an Streckmittel aufweisende Leim wurden wie in Beispiel 1 zur Herstellung von Sperrholzprüfplatten verwendet. Dabei wurde jedoch in beiden lallen eine Abbindezeit von 15 Minuten angewendet.

Die Platten wurden zu 2,54 cm χ 7,6 cm großen - Prüfkörpern zersägt. Die frtUtörper wurden dann einem

Vakuum-Druck-Versuch, unterworfen, bei dem sie in Wasser '· unter einem Vakuum von 63,5 cm Wassersäule 30 Minuten eingetaucht und so&ann 30 Minuten einem Druck von 5 atm lUtttrworfen wurden· Zm Anschluß an diese Behandlung wur- P0S885/1658 bad original

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den die Prüfkörper in noch feuchtem Zustand einer Scherfestigkeitsprüfung unterworfen» HolzbeSchädigung bzw«, -bruch wurde durch visuelle Untersuchung der dem Scherversuch unterworfenen Prüfkörper nach einem Standardverfahren bestimmt. Her prozentuale Holzbruch wurde für 4 Prüfkörper einer jeden Platte bestimmt. Die erhaltenen Bereiche für diesen Wert waren wie folgt:

	Tabelle I	# Holzbruch
Platte Hr_o	leim	60 - 60 -
1 2	Erfindungsgemäß Vergleichsleim	- 72 - 72

Aus den vorstehenden Werten ist ersichtlich, daß der stark gestreckte und billigere erfindun^sgemäße Leim in diesem Falle in bezug auf seine Bindeeigenschaften ebenso gut war wie der Vergleichsleim des Standes der Technik.

In ähnlicher Weise wie im vorstehenden können andere feinteilige, wasserunlösliche Carbonate mehrwertiger Metalle, wie z.B. Dolomitmehl und Magnesiumcarbonat, anstelle des oben verwendeten Kalksteimmehles verwendet werden, wobei bei Anwendung eines Mengenverhältnisses von 0,2 - 3 Seilen Streckmittel je Teil des in der Rezeptur verwendeten Proteinmaterials vergleichbare Ergebnisse erhalten werden.

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Beispiel 3

Zu Vergleichszwecken wurde eine Gaseinleimrezeptur wie folgt hergestellt!

Casein 100 Teile

Y/asser 200 Teile

Galci-umliydroxyd 20 - 30 Teile Wasser 100 Teile

Natriumsilikat 70 Teile

Das liatriumsilikat wies ein SiOp/MapO-Verhältnis von 3,25/1 auf«,

Ein weiterer Ansatz des obigen leimes wurde erfindungsgemäß modifiziert, indem eine der in der Rezeptur verwendeten Ct.seinmenge gleich große Menge Kalksteinmehl zugesetzt wurde, was also einer Streckung um 100$ entspricht β Zusätzliches Wasser wurde ebenfalls zugegeben, um der Hezeptur eine geeignete Fließfähigkeit zu verleihen, daß ein bequemes Auftragen auf Sperrholzschic'hten möglich ist.

Die beiden vorstehend beschriebenen Caseinleime \7urden zur Herstellung von Sperrholzplatten nach dem Ver_ fahren von Beispiel 1 verwendet, wobei jedoch bei beiden Leimen sowohl Platten mit einer Abbindezeit von 3 Minuten als auch Platten mit einer Abbindezeit von 15 Minuten hergestellt wurden.

Die Platten wurden zu/ Prüfkörpern von 3»18 χ 10 cm Grö§e zersägte Von jeder Platte wurden zwei Prüfkörper

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dem in BaL spiel !beschriebenen Eintauch- und TrockmungsversuGh unterworfene Bei den mit einer Abbindezeit von 3 Minuten hergestellten Platten gingen die mit dem Vergleichsleim geleimten Prüfkörper während des 16» bzw_e 2O₀ Eintauch- und Trocknungsvorganges entzwei, während die mit dem erfindungsgemäßen, gestreckten Leim verleimten Prüfkörper noch nach 23 Eintauch- und Trocknungsvorgangen intakt waren«, Bei den Platten, die mit einer Abbindezeit von 15 Minuten hergestellt worden waren, gingen die mit dem Vergleichscaseinleim geleimten Prüfkörper während des 2o bzw. 3o Eintauch- und Trocknungsvorganges entzwei, während bei den mit dem erfindungsgemäßen, gestreckten Leim hergestellten Prüfkörpern 1 Prüfkörper bis zum 17. Eintauch- und Trocknungsvorgang hielt, während die übrigen Prüfkörper noch nach 24 Eintauch- und Trocknungsvorgängen intakt waren,,

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Claims

Patentansprüche
Io Wäßriger Proteinleim, der 1 Gewichtsteil eines proteinhaltigen Leimgrundmaterials, 0,05 -'0,3 Gewichtsteile Caleiumhydroxyd und 0,05 - 0,35 Gewichtsteile eines Alkalisilikats enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Leim weiterhin 0,2-
3 Gewichtsteile eines feintei-. ligen, wasserunlöslichen Carbonate eines mehrwertigen Metal], s enthalte

2ο Leim nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtfeststofgehalt 20 - 55 Gew.-^ der gesamten wäßrigen Masse beträgt,,

3c Leim nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er als weiteren Bestandteil bis zu 0,15 Gewichtsteile eines Alkalihydroxyds enthält.
4. Leim nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß er 0,2 - 2 Gewichtsteile eines feinteiligen OaI-diumcarbonats enthält.

5· Leim nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Proteingrundmaterial Sogabohnenmehl, lösliches Irockenblufc oder Casein ist.

■ 6. "Verfahren zum Verkleben von Holz schichten,

dadurch gekennzeichnet, daß man auf die Ooerflache mindestens einer der zu verklebenden Holzschichten einen flüssigen Leim naoh einem der Ansprüche 1-5 aufbringt, durch wechselseitige Berührung mit Hilfe des Leimes einen.

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Schichtstoff aus den Holζschichten herstellt und den Leim unter Hitze- und Druckanwendung warmehärteti

7β Erzeugnis aus zwei oder mehr miteinander

verbundenen Holzschichten, dadurch gekennzeichnet, daß die Holzschichten mit Hilfe eines Wärmereaktionsproduktes eines Leimes nach einem der Ansprüche 1-5 miteinander verbunden sind_e

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