DE1653266C - Process for the production of wood-based materials with high resistance to hot water - Google Patents
Process for the production of wood-based materials with high resistance to hot waterInfo
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Description
Es ist bekannt, die Heißwasserbeständigkeit von Holzwerkstoffen, die mit Phenolharzen als Bindemittel hergestellt werden, durch Zugabe von Carbonaten der Elemente der ersten drei Hauptgruppen des Periodensystems zu verbessern.It is known the hot water resistance of wood-based materials made with phenolic resins as binders by adding carbonates of the elements of the first three main groups of the periodic table to improve.
Da diese Heißwasserbeständigkeit, die durch die Querzigfestigkeit nach 2stündigem Kochen in Wasser gemessen wird, vielfach als ein Maß für die Wetterbeständigkeit der Platten oder Formlinge angesehen wird, besteht großes Interesse an der Herstellung von Holzwerkstoffen mit noch höherer Heißwasserbeständigkeit, wobei diese aus Gründen der Wirtschaftlichkeit nach einer möglichst kurzen Preßzeit, entsprechend einem niedrigen Preßfaktor, erreicht werden soll.Because this resistance to hot water is the result of the transverse strength after boiling in water for 2 hours is often viewed as a measure of the weather resistance of the panels or moldings there is great interest in the production of wood-based materials with even higher hot water resistance, this for reasons of economy after the shortest possible pressing time, accordingly a low compression factor should be achieved.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht also darin, ein Verfahren zu entwickeln, mit dessen Hilfe es möglich ist, Holzwerkstoffe mit erhöhten Querzugfestigkeiten und niedrigeren Quellwerten in kaltem Wasser in noch kürzerer Preßzeit herzustellen. Außerdem soll das Auskristallisieren des Härters und das Ausblühen der Alkalisalze möglichst weitgehend verhindert werden.The object on which the invention is based is therefore to develop a method with whose help it is possible to produce wood-based materials with increased transverse tensile strengths and lower swelling values to be produced in cold water in an even shorter pressing time. In addition, the hardener should crystallize out and the blooming of the alkali salts can be prevented as far as possible.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur Hers'ellung von Holzwerkstoffen mit hoher Heißwasserbeständigkeit durch Beleimen von Holzmehl, Holzspänen, Holzfurnieren oder Holzpapieren mit alkalisch kondensierten Phenol-Aldehyd-Harzen mit einem Aldehyd-Phenol-Verhältnis von mindestens 1,6: 1, einer Viskosität bei einem Feststoff gehalt von 48 °/0 von über 200 cP, gemessen im Höppler-Viskosimeter bei 200C, einem Alkaligehalt von 0,05 bis 2 Mol pro Mol Phenol und einem Gehalt an freiem Phenol von weniger als 6°/0, das dadurch gekennzeichnet ist, daß den Phenolharzen vor oder während der Beleimung 0,01 bis 1 Mol Alkylencarbonat pro Mol Phenol zugesetzt v/ird. Vorzugsweise wird Propylencarbonat verwendet. The invention now relates to a process for the production of wood-based materials with high hot water resistance by gluing wood flour, wood chips, wood veneers or wood papers with alkali-condensed phenol-aldehyde resins with an aldehyde-phenol ratio of at least 1.6: 1, one Viscosity at a solids content of 48 ° / 0 of over 200 cP, measured in the Höppler viscometer at 20 0 C, an alkali content of 0.05 to 2 mol per mole of phenol and a content of free phenol of less than 6 ° / 0 , which is characterized in that 0.01 to 1 mol of alkylene carbonate per mol of phenol is added to the phenolic resins before or during the gluing. Propylene carbonate is preferably used.
Liegt das Aldehyd-Phenol-Molverhältnis des Phenolharzes unter 1,6: 1, so erhält man keine zufriedenstellenden physikalisch-technischen Eigenschaften der Holzwerkstoffe, weil die Härtungsgeschwindigkeit zu gering ist.If the aldehyde-phenol molar ratio of the phenolic resin is less than 1.6: 1, no satisfactory physical-technical properties are obtained Wood-based materials, because the hardening speed is too slow.
Wesentlich für die Eigenschaften ist auch ein ausreichend hoher Kondensationsgrad der Phenolharze. Bei einem Feststoff gehalt von 48°,; O soll die Phenolharzlösung mindestens eine Viskosität von 20OcP, entsprechend 50 Sekunden, gemessen im 4-mm-DIN-Becher bei 20cC, aufweisen.A sufficiently high degree of condensation of the phenolic resins is also essential for the properties. At a solids content of 48 ° ; O to the phenolic resin solution having a viscosity of at least 20OcP, corresponding to 50 seconds, measured in a 4 mm DIN cup at 20 c C.
Größere Mengen an freiem Phenol und Formaldehyd in der Phenolharzlösung sind nicht zuträglich. Der Gehalt an freiem Phenol soll unter 6°/0, nach Möglichkeit unter 10/ 0. liegen.Larger amounts of free phenol and formaldehyde in the phenolic resin solution are not beneficial. The free phenol content to below 6 ° / 0, as far as possible below 1 0 / 0th lie.
Besonders vorteilhaft bei der Verarbeitung der Phenolhurzbindemittel ist es, wenn die Alkylencarbonate erst kurz vor der Beleimung zugemischt oder in Form ihrer Lösungen getrennt vom Bindemittel auf das Holz.Particularly advantageous when processing phenolic short binders it is when the alkylene carbonates are only mixed in shortly before gluing or in the form their solutions separated from the binder on the wood.
die Holzteile oder Holzspäne aufgedüst werden. Dadurch wird vermieden, daß die als Bindemittel verwendeten Phenolharzlösungen durch den Zusatz der Alkylencarbonate bereits wänrend der Zeit bis zu ihrer Verarbeitung zu stark altern. Außerdem hat die Zugabe desthe pieces of wood or wood chips are sprayed on. This avoids the use of binders Phenolic resin solutions through the addition of alkylene carbonates already age too much during the time up to their processing. In addition, the addition of the
so Carbonats kurz vor der Verarbeitung auch noch den großen Vorteil, daß man den Mittel- und Deckschichten, z. B. bei der Herstellung von Spanholzplatten, unterschiedliche Härtemengen zumischen und dadurch die verschiedenen Härtungszeiten der einzelnen Schichten ausgleichen kann.so carbonate just before processing also the great advantage that you have the middle and top layers, z. B. in the manufacture of chipboard panels, Mix in different amounts of hardness and thereby the different hardening times of the individual layers can compensate.
Die Vorteile der Zugabe von Alkylencarbonaten als Härter zu den Phenolharzen gegenüber der Zugabe von Carbonaten der Elemente der ersten drei Gruppen des Periodensystems sindThe advantages of adding alkylene carbonates as hardeners to phenolic resins over adding Are carbonates of the elements of the first three groups of the periodic table
1. Kürzere Gelierzeiten, dadurch schnelleres Härten und kürzere Preßzeiten der Holzwerkstoffe.1. Shorter gel times, thereby faster hardening and shorter pressing times of the wood-based materials.
2. Erhöhte Biegefestigkeit der Holzwerkstoffe.2. Increased flexural strength of wood-based materials.
3. Erhöhte Querzugfestigkeit der Holzwerkstoffe, vor allem nach 2stiindigem Kocher..3. Increased transverse tensile strength of the wood-based materials, especially after 2 hours of cooking.
4. Kein Auskristallisieren der Härter.4. The hardener does not crystallize out.
5. Vermindertes Ausblühen von Alkalisalzen.5. Reduced blooming of alkali salts.
6. Gute Mischbarkeit des Härters mit den Phenolharzen. 6. Good miscibility of the hardener with the phenolic resins.
94,1 g Phenol (1 Mol), 234,6 ml einer 30%igen Formalinlösung (2,55 Mol CH2O) und 28,9 ml einer 33%igen Natronlauge (0,325 Mol NaOH) werden in einem Glaskolben unter Rühren vermischt und innerhalb von 40 Minuten auf 900C aufgeheizt, Dann werden weitere 28,9 ml 33°/oige Natronlauge zugegeben. Darauf läßt man 60 Minuten bei 900C reagieren, destilliert 70 ml Wasser ab und kondensiert bis zu einer Viskosität von 60 Sekunden, gemessen im 4-mm-DIN-Becher bei 2O0C. Anschließend wird die 48°/0ige Harzlösung in mehrere Proben aufgeteilt und mit den in der Tabelle aufgeführten Härtern versetzt.94.1 g of phenol (1 mol), 234.6 ml of a 30% formalin solution (2.55 mol CH 2 O) and 28.9 ml of a 33% sodium hydroxide solution (0.325 mol NaOH) are mixed in a glass flask with stirring and heated within 40 minutes to 90 0 C, then another 28.9 ml of 33 ° / o aqueous sodium hydroxide solution are added. It is left to 60 minutes at 90 0 C react distilled 70 ml of water and condenses to a viscosity of 60 seconds as measured in a 4 mm DIN cup at 2O 0 C. Subsequently, the 48 ° / 0 resin solution in divided several samples and mixed with the hardeners listed in the table.
Mit diesen Phenolharzlösungen werden Spanholzplatten hergestellt. Dazu werden Holzspäne auf einen
Feuchtigkeitsgehalt von 6°/B getrocknet und in einer Mischvorrichtung mit 9 Gewichtsteilen Phenolharz auf
100 Gewichtsteile Holz bedüst. Die beleimten HoIzspäne werden dann zu Spanmatten gestreut und in
einer hydraulischen Presse bei einer Temperatur von 165° C und einem Druck von 20 kp/cm2 zu Spanholzplatten
mit einer Wichte von 0,7 verpreßt.
Die erhaltenen Spanholzplatten weisen die in der Tabelle aufgeführten Eigenschaften auf.Chipboard panels are produced with these phenolic resin solutions. For this purpose, wood chips are dried to a moisture content of 6 ° / B and sprayed with 9 parts by weight of phenolic resin per 100 parts by weight of wood in a mixer. The glued wood chips are then scattered to form chipboards and pressed in a hydraulic press at a temperature of 165 ° C. and a pressure of 20 kp / cm 2 to form chipboard panels with a density of 0.7.
The chipboard panels obtained have the properties listed in the table.
Daraus geht klar hervor, daß das Propylencarbonat im Vergleich zu Kaliumcarbonat eine kürzere Gelierzeit und damit eine kürzere Härtung bzw. Preßzeit be-It is clear from this that the propylene carbonate has a shorter gel time compared to the potassium carbonate and thus a shorter hardening or pressing time
wirkt. Die mit Propylencarbonat gehärteten phenolharzgebundenen Spanholzplatten zeichnen sich weiter durch besonders hohe Biege- und Querzugsfestigkeiten, vor allem aber durch wesentlich verbesserte Querzugsfestigkeiten nach dem Kochen aus, wie die Werte der Tabelle 1 zeigen.works. The phenolic resin-bonded ones hardened with propylene carbonate Chipboard panels are also characterized by particularly high flexural and transverse tensile strengths, Above all, however, through significantly improved transverse tensile strengths after cooking, such as the values of the Table 1 show.
Härterzusatz auf 100 g Phenolharzlösung in gAddition of hardener to 100 g phenolic resin solution in g
Ohne
HärterzusatzWithout
Hardener additive
4 g 50%ige K2CO3-Lösung 4 g of 50% K 2 CO 3 solution
4 g 50"/„ige4 g 50 "/" ige
Propylencarbonat-Propylene carbonate
lösungsolution
Feststoff in % (L g/2 h/120°C) Solid in% (L g / 2 h / 120 ° C)
Viskosität im 4-mm-DIN-Becher bei 20; CViscosity in 4 mm DIN cup at 20 ; C.
Wichte bei 20°C Weight at 20 ° C
Gelierzeit bei lOO'C Gel time at 100 ° C
Härtezeit bei ! 10° C Hardening time at! 10 ° C
Härtezeit bei 1300C Hardening time at 130 0 C
P"fttemper.itur in 0C P "temperature in 0 C
P iaktor in Min./mm P iactor in min./mm
Wichte etwa Weight about
Biegefestigkeit in kp/cm2 Flexural strength in kp / cm 2
Querzugfestigkeit in kp/cm2 Transverse tensile strength in kp / cm 2
Querzugfestigkeit in kp/cm2 nach V 100 etwa 48
63 SekundenTransverse tensile strength in kp / cm 2 according to V 100 about 48
63 seconds
1,221.22
27,3 Minuten
106 Sekunden
45 Sekunden
165°
0,4
0,70
219
4,6
1,527.3 minutes
106 seconds
45 seconds
165 °
0.4
0.70
219
4.6
1.5
etwa 48
58 Sekunden
1,25about 48
58 seconds
1.25
17,3 Minuten 93 Sekunden
42 Sekunden
165°
0,4
0,69
316
7,4
2,117.3 minutes 93 seconds
42 seconds
165 °
0.4
0.69
316
7.4
2.1
etwa 48about 48
117 Sekunden117 seconds
1,231.23
8,1 Minuten 78 Sekunden 35 Sekunden 165°8.1 minutes 78 seconds 35 seconds 165 °
0,40.4
0,69 3470.69 347
8,98.9
3,13.1
In einem geeigneten heiz- und kühlbaren Rührautoklav im. Kühlervorlage und den eiforderlichen Zuläufen werden 941 g (ent: prechend 10 Mol) Phenol, 2550 g 30°/oiges Formdin (enthaltend 25,5 Mol Formaldehyd) und 578 ml 33%ige Natronlauge (enthaltend 6,5 Mol Natriumhydroxid) bei 20 bis 25° C miteinander vermischt. Diese Mischung wird dann in 20 Minuten auf 35 bis 400C aufgeheizt, unter Kühlung 40 Minuten bei 40 bis 50° C gehalten und in 20 Minuten auf 900C aufgeheizt. Danach läßt man weitere 578 ml der 33°/oigen Natronlauge zulaufen und bei 90°C 20 Minuten reagieren. Anschließend destilliert man so viel Wasser bzw. flüchtige Bestandteile im Vakuum ab, daß der Feststoffgehalt bei 48 ± 1 °/0 liegt. Nun wird die Lösung bei 70° C nachkondensiert, bis eine Viskosität von 600 cP erreicht ist.In a suitable heated and coolable stirred autoclave in the. Radiator template and the inlets are eiforderlichen 941 g (ent: prechend 10 moles) of phenol, 2550 g of 30 ° / o sodium Formdin (containing 25.5 mole of formaldehyde) and 578 ml of 33% sodium hydroxide solution (containing 6.5 mol of sodium hydroxide) at 20 mixed together up to 25 ° C. This mixture is then heated 20 minutes at 35 to 40 0 C, held under cooling for 40 minutes at 40 to 50 ° C and heated in 20 minutes to 90 0 C. A further 578 ml of the 33% strength sodium hydroxide solution are then allowed to run in and the mixture is allowed to react at 90 ° C. for 20 minutes. Then enough water or volatile constituents are distilled off in vacuo that the solids content is 48 ± 1 ° / 0 . The solution is then post-condensed at 70 ° C. until a viscosity of 600 cP is reached.
Das erhaltene Spanholzbindemittel hat die folgenden Eigenschaften:The resulting chipboard binder has the following properties:
Feststoffgehalt in Gewichtsprozent (bestimmt mit 1 g,Solid content in percent by weight (determined with 1 g,
2 Stunden bei 1200C) 48 ± 1 %2 hours at 120 ° C) 48 ± 1%
Viskosität bei 200C (Höpplei). 600 cP
Härtezeit bei 110° C, gemessen
an 1 g Harzlösung durch
Rühren in der Vertiefung einer
Durotest-Platte bis zur Resit-Viscosity at 20 0 C (Höpplei). 600 cP
Hardening time at 110 ° C, measured
on 1 g of resin solution
Stir in the well of a
Durotest plate up to the Resit
bildung 58 Sekundenformation 58 seconds
Gelierzeit der Mischung beiGel time of the mixture
1000C 28Minuten.100 0 C 28 minutes.
Dem auf diese Weise erhaltenen Bindemittel werden nun 2 Cewichtsprozent Äthylencarbonat und 2 Gewichtsprozent Wasser zugemischt. Die bei 1000C gemessene Gelierzeit der Harzmischung erniedrigt sich dadurch auf 7 Minuten. Der beträchtlichen Gelierzeiterniedrigung von 28 auf etwa 7 Minuten entspricht eine starke Beschleunigung des Härtungsvorganges, die sich auch durch eine Verbesserung der physikalisch-technischen Daten der aus dem Harz gepreßten Platten ausdrückt.2 percent by weight of ethylene carbonate and 2 percent by weight of water are then added to the binder obtained in this way. The measured at 100 0 C gel time of the resin composition lowers thereby to 7 minutes. The considerable reduction in gel time from 28 to about 7 minutes corresponds to a strong acceleration of the hardening process, which is also expressed in an improvement in the physical-technical data of the sheets pressed from the resin.
Zur Herstellung der Spanholzplatten werden 104 Gewichtsteile des mit Äthylencarbonat versetzten Bindemittels mit 20 Gewichtsteilen Wasser vermischt, wobei eine 40°/0ige Flotte mit einer Viskosität von 65 cP erhalten wird. Weiterhin werden Buchenholzspäne auf eine Restfeuchte von 2 bis 4 Gewichtsprozent getrocknet und dann mit 25 Gewichtsteilen der 40°/oigen Flotte, entsprechend einem Beleimungsfaktor von 10%, bezogen auf atro-Späne, gleichmäßig in einer Trommel beleimt.For the preparation of particle board 104 parts by weight of ethylene carbonate mixed with binder with 20 parts by weight with a 40 ° / 0 sodium liquor is obtained with a viscosity of 65 cps are mixed water. Beech wood chips are also dried to a residual moisture content of 2 to 4 percent by weight and then glued uniformly in a drum with 25 parts by weight of the 40% liquor, corresponding to a gluing factor of 10%, based on dry chips.
Die so beleimten Späne «erden dann in einer Laboratoriumspresse bei 165° C mit einem Druck von 20 kp/cm2 mit Preßfaktoren von 0,3 und 0,5 Minuten pro mm zu 8 mm dicken Spanholzplatten mit einer Dichte von 0,75 g pro cm3 verpreßt und nach einem Tag auf ihre phvsikalisch-technischen Eigenschaften geprüft.The chips glued in this way are then grounded in a laboratory press at 165 ° C. with a pressure of 20 kp / cm 2 with press factors of 0.3 and 0.5 minutes per mm to form 8 mm thick chipboard panels with a density of 0.75 g per millimeter cm 3 and checked for their physical-technical properties after one day.
Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt: The results are summarized in the following table:
Spanfeuchte 2 bis 4°/0 Chip moisture 2 to 4 ° / 0
Beleimungsfaktor 10%Gluing factor 10%
Plattendicke 8 mmPlate thickness 8 mm
Plattendichte . 0,75 g pro cm3 Plate density. 0.75 g per cm 3
Preßtemperatur 165° CPressing temperature 165 ° C
Preßdruck 20 kp/cm2 Pressing pressure 20 kg / cm 2
Preßfaktor in MinutenPress factor in minutes
pro mm 0,3 0,5per mm 0.3 0.5
Dickenquellung in % nach
2 Stunden bei Prüfung
gemäß DIN-Entwurf 52 364 Thickness swelling in% after
2 hours when tested in accordance with DIN draft 52 364
vom November 1961 13,6 10,5 November 1961 13.6 10.5
cm2 gemäß DIN-Entwurf cm 2 according to the DIN draft
52 362vomNovemnerl961 289 34452 362 from November 1961 289 344
cm2 gemäß DIN-Entwurfcm 2 according to the DIN draft
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DE1653266A1 DE1653266A1 (en) | 1972-02-03 |
DE1653266B2 DE1653266B2 (en) | 1973-01-18 |
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