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Verfahren zur Herstellung von Formteilen Die Erfindung betrifft ein
Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus zerkleinertem Holz oder holzähnlichen
Stoffen, insbesondere von Spanplatten, mit verbesserter Festigkeit und verringerter
Quellbarkeit.
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Formteile aus cellulosehaltigen Zerkleinerungsprodukten pflanzlicher
Rohstoffe, insbesondere Holz bzw. holzähnlichen Stoffen, wie Hartfaserplatten, Spanplatten,
Strohpreßstoffteile, haben einen weiten Anwendungsbereich und ersetzen in vielen
Fällen die unveränderten natürlichen Rohstoffe. Insbesondere schätzt man bei Spanplatten
aus Holz die gegenüber massivem Holz weitgehende Verzugsfreiheit, die Festigkeit
und das verhältnismäßig gute Quellungsverhalten unter der Einwirkung von Wasser
oder Wasserdampf.
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Aus verschiedenen Gründen werden zur Herstellung derartiger Formteile
als Bindemittel weitgehend Phenol-Aldehyd-Vorkondensate verwendet, die mit einem
Molverhältnis von Phenol zu Aldehyd
von 1 : 2 bis 1 : 2, 5 in Gegenwart
von 7 bis 10 Gewichtsprozent Alkali, bezogen auf eine etwa 45 bis 50 Gewichtsprozent
Vorkondensat enthaltende wäßrige Lösung, hergestellt wurden.
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Solche Phenolaldehyd-Harzleimzubereitungen weisen in der Regel einen
pH-Wert von 9 bis 11 bei einer Viskosität von 400 bis 1000 cP auf und härten als
Bindemittel-unter weitgehendem Verbleiben in den Zwischenräumen des zu bindenden
Materialsunter Druck und Wärme aus.
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Man hat seit langem versucht, die auf diese Weise erhaltenen Formkörper
in ihrem mechanischen Verhalten sowie ihrer Resistenz gegenüber klimatischen Einflüssen
zu verbessern, wobei sich leider gezeigt hat, daß gewisse Eigenschaften wie Festigkeit
und Quellbarkeit durch fertigungstechnische Maßnahmen nicht unbedingt im gleichen
günstigen Sinne beeinflußt werden : Abnahme der Quellbarkeit läßt sich zwar durch
die vermehrte Zugabe von Hydrophobierungsmitteln erreichen, jedoch verschlechtert
sich hierbei in der Regel die Festigkeit. Außerdem stehen -wie auch bei der Anwendung
etwa erhöhter Bindemittelgehaltewirtschaftliche Erwägungen einer derartig gesteigerten
Verwendung von Hilfsmitteln entgegen.
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Es wurde nun gefunden, daß die Herstellung von Formteilen aus Zerkleinerungsprodukten
von Holz oder holzähnlichen Stoffen, insbesondere Spanplatten, und wäßrigen, alkalischen
Phenol-Aldehyd-Kondensaten als Bindemittel durch Aushärtung der mit Bindemitteln
versehenen, zu einem Rohling geformten Zerkleinerungsprodukte
unter
Druck-und Wärmeeinwirkung zu wesentlich in der Festigkeit und im Quellungsverhalten
verbesserten Formkörpern führt, wenn man wäßrig-alkalische Phenol-Aldehyd-Kondensate
als Bindemittel verwendet, denen kurz vor der Verwendung weiteres Alkali zugesetzt
wurde.
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Als-eingangs charakterisierte-Phenol-Aldehyd-Kondensate eignen sich
filr die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders die mit einem Molverhältnis
von 1 : 2 bis 1 : 2, 5 in etwa 7 bis 10 gewichtsprozentiger wäßriger Natron--oder
Kalilauge hergestellten, etwa 45 bis 50 Gewichtsprozent Trockenmasse enthaltenden
wäßrigen Kondensate des Phenols und des Formaldehyds. Sie werden in-der Regel zur
Beleimung der zu bindenden Rohmaterialien von ihrer ursprünglichen Viskosität von
400 bis 1000 cP auf eine Viskosität von 100 bis 200 cP gebracht und können mit Zusätzen
wie Beschleunigern vom Typ etwa des Resorcins oder des Formaldehyds, Hydrophobierungsmitteln
wie Paraffinemulsionen und sonstigen Hilfsstoffen, wie z. B. staubförmigen Füllstoffen,
abgemischt sein. Der erfindungsgemäße Zusatz von weiterem Alkali-zweckmäßig Natriumhydroxid
oder Kaliumhydroxid in fester Form oder in Form konzentrierter Lösungen-beträgt
in der Regel 4 bis 45 Gewichtsprozent Alkali, je nach Art und Säuregehalt des pflanzlichen
Rohmaterials, bezogen auf den Trockengehalt an Harz, und kann vor, zugleich mit
oder nach der Vorbereitung der Phenol-Aldehyd-Kondensate zum Gebrauch vorgenommen
werden, also zweckmäßig innerhalb eines Zeitraumes von einigen Stunden bis unmittelbar
vor der Verwendung zur Beleimung.
Die durch den Alkalizusatz bewirkte
Erhöhung des pH-Wertes der Leimflotte bis zu pH-Werten von 12 bis 14 scheintfür
die Verbesserung der Eigenschaften erfindungsgemäB hergestellter Formteile wichtig
zu sein. Da andererseits durch Umlagerungen chemischer Art in den erfindungsgemäB
zu verwendenden Leimharz-Kondensaten der zusätzliche Alkaligehalt mit der Zeit mehr
oder minder verbraucht wird, ergibt sich die Art und Weise des Alkalizusatzes von
selbst.
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Bei der Herstellung von Spanplatten ist dabei der Festigkeitsgewinn
im allgemeinen umso gröBer, je feuchter die Späne beim Verpressen sind, und je höher
die PreBtemperatur ist. Da die optimalen Arbeitsbedingungen verständlicherweise
von der Holzart abhängen, wird man die beste Arbeitsweise zweckmäßig durch einen
Versuch ermitteln.
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Die Herstellung von Formteilen aus zerkleinerten Holzteilen oder ähnlichen
Materialien wird zweckmäBig in den Kblichen technischen Vorrichtungen wie z. B.
heizbaren Pressen bei Drucken zwischen 10 und 60 kg/cm2 und Temperaturen zwischen
140 und 240°O vorgenommen. Die Aushärtezeiten betragen in der Regel 10 bis 45 Sekunden
je Millimeter Materialstärke ; durch die erfindungsgemäBe Alkalizugabe zur Leimflotte
sind etwa 10 % kUrzere Aushärtezeiten als die mit gewöhnlichen alkalischen Phenol-Aldehyd-Leimharzen
erzielbaren zu erreichen. Der Einfluß des erfindungsgemäßen Zusatzes von Alkali
zu alkalisch hergestellten, gebrauchsbereiten Phenol-Aldehyd-Kondensatlösungen
auf
die Gebrauchseigenschaften phenolharzgebundener Formteile ist insofern überraschend,
als normalerweise stark alkalisch vorkondensierte Phenolharzleime deutlich verschlechterte
Eigenschaften an den damit hergestellten Formteilen bewirken.
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Die im folgenden genannten Teile und Prozente beziehen sich auf das
Gewicht.
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Beispiel 1 6000 Teile übliche Fichtenholzspäne werden mit einer Mischung
aus 1000 Teilen eines handelsüblichen wäßrigen Phenol-Formaldehyd-Vorkondensates
mit einem Alkaligehalt von 8, 3 % und 48 % Harzanteil, 180 Teilen 50% iger wäßriger
Natronlauge, 327 Teilen Wasser und 93 Teilen einer Ublichen Paraffinemulsion besprüht,
zu einem Spänekuchen geschüttet und bei einer Temperatur von 180°C und einem Druck
von 20 kg/cm2 in einer Heißplattenpresse zu einer 15 mm dicken Platte verpreßt.
Die Meßwerte werden unmittelbar nach der Herstellung, also ohne thermische Nachbehandlung
ermittelt. Man mißt eine Querzugsfestigkeit nach DIN 52 365 von 11 kp/cm2 und einen
Quellwert nach DIN 52 364 (2-stUndige WasserlagerungNormklima) von 4 %.
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Vergleichsversuch 1 Verfährt man wie in Beispiel 1 beschrieben, ersetzt
jedoch die 50% ige Natronlauge durch eine entsprechende WaasernSnge, so mißt man
eine Querzugsfestigkeit von 7 kp/cm2 und einen Quellwert von 7 %.
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Beispiel 2 Man verfährt wie in Beispiel 1 beschrieben, verwendet
jedoch auf 6000 Teile Späne eine Beisharzlösung aus 1000 Teilen des genannten Phenol-Formaldehyd-Vorkondensates,
220 Teilen 50% ige Natronlauge und 150 Teilen Wasser, jetzt ohne Zusatz von Paraffinemulsion.
Man mißt eine Querzugsfestigkeit von 10. 9 kp/ cm2 nach DIN 52 365 bzw. 5. 1 kp/cm2
nach DIN 68 761 (2-stündiges Kochen). Der Quellwert beträgt 5, 7 % nach 2-stündiger
und 12,7 % nach 24-stUndiger Wasserlagerung.
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Vergleichsversuch 2 a Verfährt man wie in Beispiel 2 beschrieben,
ersetzt jedoch die 50%ige Natronlauge durch Wasser, so erhält man eine Platte, die
eine Querzugsfesigkeit von 8,0 kp/cm2 nach DIN 52 365 bzw.
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2, 6 kp/cm2 nach DIN 68 761 aufweist. Der Quellwert beträgt 11, 0
bzw. 17, 0 % nach 2-bzw. 24-stUndiger Wasserlagerung.
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Vergleichsversuch 2 b Verfährt man wie in Beispiel 2 beschrieben,
verwendet jedoch als Leim eine Lösung eines Phenolharzes, das bereits mit 11, 8
% statt 8, 3 % Alkalianteil vorkondensiert war, so erhält man eine Platte mit einem
Quellwert (2-Stundentest) von 16, 5%.