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Verfahren zur erstellung von Bindemitteln für Spanplatten Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Herstellung von @indemitteln auf der 3asis wäpriger Kunstharzlösungen
durch Mischen von Aminoplastharzen mit Phenol-Resolharzen.
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Bei der Herstellung von Spanplatten verwendet man als Bindemittel
Kondensationsharze. Die verschiedenen Kondensationsharztypen, die hierbei Verwendung
finden, sowie ihre Eigenschaften sind ausführlich z.B. in dem Buch "Holzspanwerkstoffe"
von Franz Kollmann, Springer-Verlag, 1966, Seiten 54 - 70 beschrieben.
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So ist es z.3. bekannt, unter Verwendung von Harnstoffnarzen als Bindemittel
hellfarbige spanplatten herzustellen. Diese harnstoffharzgebundenen Spanplatten
haben gute mechanische Festigkeiten.
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Die helle Farbe dex zur Herstellung der Späne verwerdeten
Hölzer
bleibt auch in der Spanplatte erhalten. Die zur Herstellung der harnstoffharzgebundenen
Spannplatten notwendigen Preßzeiten sind kurz, die Preptemperaturen niedrig.
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Ein wesentlicher Nachteil der unter Verwendung von Harnstoffharzen
hergestellten Spanplatten ist ihre geringe Wasser- und Wetterbeständigkeit. Diese
nachteiligen Eigenschaften stehen der Verwendung solcher Platten im Haus-, Fahrzeug-
und Schiffsbau entgegen. Durch Vermischen der Harnstoffharze mit Melaminhaizen läßt
sich zwar die Wasserfestigkeit erhöhen, eine Wetterfestigkeit oder Kochfestigkeit
der Verleimung läßt sich dennoch nicht erreichen.
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Es ist weiterhin bekannt, Phenol- oder Phenol-resorcinharz@ @ls Spanplattenbindemittei
einzusetzen. Mit diesen Harzen gelingt es zwar Spanplatten herzustellen, die wetterfest
sind und hohe kochfestigkeit aufweisen. Zur Aushärtung der zur herstellung der Spanplatten
vsrwendeten arze bedarf es jedoch langer Preßzeiten und hoher Preßtemperaturen.
Die Preßzeit läßt sich zwar durch Verwendung von Resorcin als phanolischer Kerponente
ve@@, kürzen, jedoch ainl Rerorei@@a@#@ze seh@ @ener, ein @esondere.
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Nachtail dar Phenol- und Rsso@@inharz@ ist jedcch @hre dunkle,
fast
schwarze Farbe, die bedingt, daß auch bei Verwendung heller Hölzer nur dunkle Spanplatten
erhalten werden. Ein weiterer Nachteil der Phenolharze liegt in ihrem hohen Alfaligehalt,
welcher zu hoher Wasseraufnahme und starker Dickenquellung der damit gebundenen
Spanplatten führt.
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Mischungen von Phenolharzen und Harnstoffharzen miteinallder sind
nicht üblich, da beide Harze schlecht miteinander verträgliet sind, d.h. unterschiedliche
Härtungscharakteristiken besiizer. und deshalb im ausgehärteten Zustand keine erstrebenswerten
Eigenschaften zeigen. Hinzu kommt, daß Lösungen der beiden Harze bei der Mischung
oftmals zu husfällungen führen. Ein Wechsel in der Art des Kondensationsharze8 bedingt
deshalb umständliche und zeitraubende Reinigungen der Betriebsanlagen.
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Der Verwendung unmodifizierter Melaminharze steht der hohe Preis der
Harze entgegen. Darüber hinaus haben Dauerstandversuche bewiesen, daß Nelaminharzverleimungen
weniger beständig sind als Phenolharzverleimungen und bei einer Wechselbeanspruchung
versagen.
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Ueberraschenderweise wurde nun gefunden, da man als Bindemittel
für
die Spanplattenherstellung hervorragend geeignete Michkondensationsharze auf Basis
von Aminoplast-Phenol-Resolharzen erhält, wenn erfindungsgemäp a) das Phenol-formaldehyd-Harz
mit Bariumhydroxid als Katalysator so kondensiert wird, dap auf jede reaktionsfähige
Kernposition des phenolischen Rohstoffes 0,35 bis 0,75 ol Formaldehyd una pro Mol
phenolischen Rohstoffes 0,01 bis 0,2 Mol Bariumhydroxid verwendet werden, b) das
Aminoplastharz ein reines Melaminharz oder ein solches ist, bei dem bis zu 20 ol-%
des Melamins durch andere Aminoplastbildner ersetzt sind, und bei dem auf jede reaktionsfähige
Aminogruppe 0,5 bis 2,0 Isol Formaldehyd verwendet wird, c) die vorgenannten vorkondensierten
Einzehlarze miteinander hologen vermischt werden in der Weise, dap das Molverhältnis
von phenolischem Rohstoff zu Melamin bzw. dessen Gemisch mit anderen Aminoplastbildnern
zwischen 1 : 3 und 3 : 1 liegt, d) das Bariumhydroxid durch eine Säure neutralisiert
und die Harzlösung auf einen pH-wert von 5 bis 8 eingestellt wird.
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Als phenolische Rohstoffe dienen außer Phenol vorzugswe@se m-p-Kresole,
welche gegebenenfalls zusammen mit 4,4'-diexydip@@-nylpropan verwendet werden.
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Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist
dadurch gekennzeichnet, dap als aminoplastbildenden Mischungspartner des 5elamins
Thioharnstoff verwendet wird.
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Die Neutralisierung des in der Mischharzlösung vorhandene. Bariumhydroxids
erfolgt vorzugsweise durch Zugabe einer Säure, die mit Bariumionen oberhalb des
pH-Wertes 4 schwerlösliche Harz bildet0 Es ist jedoch auch möglich, nicht eine freie-Säure
zuzusetzen, sondern statt dessen in entsprechender Menge sclvhe Substanzen zuzusetzen,
die bei erhöhten Temperaturen mit Formaldehyd unter Freisetzung von Säuren reagieren.
Hierfür eignen sich z¢B. Ammoniumsalze, wie z.B. Ammoniumsulfat oder das Ammonium-
bzw. Aminsalz der l,3-Propanondisulfonsäure. Es ist auch möglich, Mischungen derartiger
Ammonium- bzw. aminsalze zu verwenden.
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Es war überraschend, daß Spanplatten, die unter Verwendung der erfindungsgemäß
hergestellten Harze erhalten werden, die eingangs
beschriebenen
Mängel nicht aufweisen. So hergeatellte Spanplatten haben gute mechanische Festigkeiten
und sind nahezu ebenso hellfarbig wie Spanplatten, die unter Verwendung von Harnstoffharzen
hergestellt worden sind. Der zur IIerstellung der Spanplatten benötigte Prepdruck
sowie die Preßzeit sind niedrig.
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Darüber hinaus sind aber die erhaltenen Spanplatten in hohem Maße
wetterfest und kochfest. Da die erfindungsgemäß hergestellten Harze frei von Alkali
und praktisch frei von wasserlöslichen Salzen sind, weisen die damit hergestellten
Spanplatten nur eine sehr geringe Wasseraufnahme und Dickenquellung auf. Die Preßbleche
werden von den Harzlösungen nicht angegriffen und tre2mj-n sich leicht nach dem
Aushärtungsvorgang - auch ohne Anwendung eines besonderen Trennmittels-von den fertigen
Spanplatten.
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Die erfindungsgemäß hergestellte Harzlösung ist mit Phenolharzlösungen
und Harnstoffharzlösungen verträglich, so daß bei der Umstellung des Preduktionsvorganges
von Phenol- oder Harnstoffharzen auf das erfindungsgemäß hergestellte Mischharz
oder umgekehrt eine aufwendige und zeitraubende Reinigung der Betriebsanlagen vermieden
wird.
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Zum Nachweie der technisch fort@@hrittlichen F@@@kve und @u@ weiteren
Erläuterung des erfin@@ @@@e@@apen Verfe@@@s wird auf folgenede Versuch@ @ingewleser
;
1. Herstellung des Mischharzes : 94,1 Gew.T. Phenol, 142,1 Gew.T
Formaldehyd 37 %ig und 7,8 Gew.T. Bariumhydroxid werden 5 Stunden bei 800C zu einer
Harz kondensiert.
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Aus 113,6 Gew.T. Melamin, 7,6 Gew.T. Thioharnstoff und 340 G@@@@@
Formaldehyd 30 sig wird bei einem pH-Wert von 9,2 bei einer Temperatur von 90°C
und einer Kondensationszeit von 3 Stunden Melaminharz hergestellt.
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Die beiden Harze werden miteinander vermischt und mit ca. 30 %iger
Schwefelsäure auf einen pH-Wert von 6,9 eingestellt.
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35,7 Gew.T. dieser Harzlösung werden mit 21 Gew.T. Aethanol, 55 Gew.T.
einer 50 %igen Paraffinenulsion und 0,6 Gew.T. ae Ammoniumsalzes der 1,3-Propanondisulfonsäure
gemischt. Dies£ Zubereitung wird im folgenden als Zubereitung A bezeichnet.
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Zur Herstellung der Zubereitung 3 werden 262 Gew.T. Harzlös@@. mit
15 Gew.T. Ae thanol, 40 Gew.T. einer 50 %igen Paraffinenulsion und 0,4 Gew.T. des
Ammoniumsalzes der 1,3-Propanondisulfonsäure gemischt.
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2. Herstellung der spanplatte: Die Zuberei tung A wird auf 1960 gew.T.
grober Fichtenhelzschneidspäne mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 3 Gew.% aufgesprüht.
diese imprägnierten Späne werden als Innenschicht verwendet.
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Die Zubereitung B wird auf 1200 Gew.T. feiner Fichtenholzspäne eines
Feuchtigkeitsgehaltes von 3 Gew.%. aufgesprüht. Die imprägnierten Späne werden für
die Außenschicht der Spanplatte verwendet.
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Aus je 1120 g Innenschichtspänen und Je 2 x 320 g Außenschich@-spänen
werden unter den üblichen Bedingungen Spanplatten im Pormat 40 x 40 cm hergestellt.
Der Preßdruck bis zum'Erreichen der Distanzleisten von 17,5 mm Stärke beträgt 20
kp/om2. Die Preßzeit beträgt 8 Minuten, die Preßtemperatur 150°C. Als Zulagebleche
werden ungefettete 4 mm starke Aluminiumbleche verwendet.
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Die erhaltenen Spanplatten werden auf 16 mm Stärke abgeschliffen und
entsprecnend den DIN-Vorschriften geprüft. Bei der Untersuchung zweier Platten werden
folgende Werte erhalten:
Platte A (spez.Gew.) Platte B (spez.
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Gew.
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Giegefestigkeit in kp/cm nach DIN 52 362 198 0,598 186 0,603 Querzugfestigkeit
trocken DIN 52 365 9,3 0,603 9,4 0,622 Querzugfestigkeit nach -2 h Kochen + 1 h
Kaltwasserlagerung 2,7 0,601 2,8 0,620 Dickenquellung nach DIN 52 364 nach 2 h 2,3
% 2,5 5 nach 24 h 7,9 % 8,7 % Im Vergleich dazu zeigen harnstoffharzgebundene Spanplatten
nach 2 h Kochen und 1 h Kaltwasserlagerung gar keine Festigkeit mehr, da die Platten
auseinanderfallen, während mit Phenol-Resorcinharz gebundene Spanplatten nach 24stündiger
Wasserlagerung eine Dicken-@ quellung von 12 - 15 ffi au'fweissn