DE2150235A1 - Verfahren zum Beschichten,Impraegnieren und/oder Verkleben von Zellstoffen mit Kunstharzen - Google Patents

Verfahren zum Beschichten,Impraegnieren und/oder Verkleben von Zellstoffen mit Kunstharzen

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DE2150235A1
DE2150235A1 DE19712150235 DE2150235A DE2150235A1 DE 2150235 A1 DE2150235 A1 DE 2150235A1 DE 19712150235 DE19712150235 DE 19712150235 DE 2150235 A DE2150235 A DE 2150235A DE 2150235 A1 DE2150235 A1 DE 2150235A1
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Description

Andrejewski, Honke & Gesthuysen Patentanwälte Anwaitsakte: 37 668/El-th Diplom-Physiker Dr. Walter Andreiewski Diplom-Ingenieur Dr.-lng. Manfred Honke Diplom-Ingenieur Hans Dieter Gesthuysen
pate ntanmeldung Rikkihappo Oy
00100 Helsinki 10, Box 10330,
Malminkatu 30, Finnland
4300 Essen, den 6. 10. I97I Theaterplatz 3
Verfahren zum Beschichten, Imprägnieren und/oder Verkleben von Zellstoffen mit Kunstharzen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Beschichten, Imprägnieren und/oder Verkleben von Zellstoffen mit Kunstharzen, insbesondere Polyurethanharzen. Dabei beinhaltet der Begriff "Zellstoff" alles zellulosehaitige Material wie Holz, Spanplatten, papier, Karton usw.
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Andrejewski, Honke & Gesthuysen, Patentanwälte, 4300 Essen, Theaterplatz 3
Es ist allgemein bekannt, Holz und anderes zellulosehaltige Material wie Spanplatten, Papier, Karton uswe mit härtbaren Harzen zu tränken, um ein völlig neues Produkt zu erzielen, welches das Aussehen von Holz, jedoch die Eigenschaften von Harzen besitzt. In dem auf diese Weise "verharzten" Holz sind alle Zellen und ihre Zwischenräume mit dem Harz angefüllt, welches somit mechanisch mit dem Holz verbunden ist. Das Verfahren zur Herstellung eines derartigen Produktes ist jedoch relativ kompliziert und der Harzverbrauch sehr hoch, sodaß die Produktionskosten sehr hoch liegen. Die Dichte eines derartigen Produktes ist vergleichsweise hoch.
Bei einem anderen bereits bekannten Verfahren zur Holzbehandlung wird das Holz oder nur seine Oberfläche mit gewissen Polyisozyanaten getränkt, welche im wesentlichen Derivate von polymeren Fettsäuren enthalten. Das auf diese Weise behandelte Holz kann mit Vorteil mit einer Harzschicht, und zwar vorzugsweise mit einem Harnstoffharz, überzogen werden. Derart behandeltes Holz hat gegenüber unbehandeltem Holz eine geringere Splitterneigung bei verbesserter Farbe und Maßhaltigkeit. Zur Steigerung der Reaktionsresultate wurden jedoch keine OH-enthaltende Alkylharze verwendet. -
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchem Produkte herstellbar sind, welche widerstandsfähig sind gegenüber Spannungen sowie Mikroorganismen und Termiten, wobei gleichzeitig eine geringe Splitterneigung, eine hohe Maßhaltigkeit, eine
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Andrejewski, Honke & Gesthuysen, Patentanwälte, 4300 Essen, Theaterplatz 3
verbesserte Festigkeit, verbesserte Wetterbeständigkeit, gute Beständigkeit gegen Verschleiß, Fäulnis und/oder Chemikalien erzielbar sein soll, welches nicht entflammbar und feuerfest ist und eine geringere Dichte besitzt als das sogenannte "verharzte" Holz.
Gekennzeichnet ist das erfindungsgemäße Verfahren im wesentlichen dadurch, daß die OH-Gruppen der Zellulose-Moleküle mit organischen Di-, Tri- oder Polyisozyanaten zur Reaktion gebracht werden und zur verstärkten Ausbildung von Polyurethan im Reaktionsprodukt aus den Isozyanaten Alkohole und/oder OH-Gruppen enthaltende Alkydharze und/oder Akrylate oder Methakrylate in mehreren aufeinander folgenden Behandlungen oder gleichzeitig unter wahlweiser Verwendung von Katalysatoren und/oder anderen an sich bekannten Zusätzen zugesetzt werden und daß das so behandelte Material anschließend Wärme und wahlweise Druck ausgesetzt wird.
Dabei wird zur Steigerung der Reaktionsresultate zweckmäßigerweise auch die Polymerisation der Akrylate und Methakrylate ausgenutzt. Vorzugsweise wird der Überschuß des für die Behandlung verwendeten Polyisozyanates mit Verbindungen zur Reaktion gebracht, welche Hydroxyl, Amino- und/oder andere mit den Isozyanaten reagierende Gruppen enthalten. Zur Senkung der Viskosität der Behändlungslösung kann ein geeignetes Lösungsmittel zugesetzt werden. Bei einer Behandlung in zwei Stufen wird der Zellstoff bezw. das zellulosehaltige Material zunächst mit einem Gemisch aus Isozyanat und monomeren! Akrylat oder Methakrylat bezw. nur mit Osizyanat behandelt, alsdann eine Zwischen-
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trocknung und daran anschließend eine Behandlung mit einem Gemisch aus Alkydharz und monomeren! Akrylat oder Methakrylat unter wahlweiser Verwendung von Katalysatoren und/oder anderen Zusätzen durchgeführt. Bei einer einstufigen Behandlung besteht die Behandlungslösung aus Isozyanaten, monomeren Akrylaten oder Methakrylaten und Polyole oder OH-Gruppen enthaltenden Alkydharzen mit einer niedrigen Säurezahl, geringer Viskosität und hoher OH-Zahl.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Reaktion mit der Zellulose eines zellulosehaltigen Materials durch Verwendung von vorzugsweise aromatischen D-, Tri- oder Polyisozyanaten oder einer Mischung derselben und Wirkstoffen, welche OH-, NH2- oder ähnliche Gruppen enthalten. Wenn die NCO-Gruppen der Isozyanate im wesentlichen mit den Haupt-OH-Gruppen der Zellulosemoleküle reagiert haben und der Isozyanat-Überschuß weiterhin mit Substanzen reagiert, welche OH-, NHp- und andere Gruppen enthalten, so erhält das zellulosehaltige Material eine Imprägnierung und einen Überzug. Das Verfahren läßt sich einstufig oder in mehreren Stufen durchführen, wobei zur Verbesserung des Endproduktes andere Polymere bildende Verbindungen wie monomere Akrylate und/oder Methakrylate der Behandlungslösung zugesetzt werden können.
Die OH-Gruppen von Zellulose reagieren bekanntlich langsam, doch werden durch ihre Bindung an organische Isozyanate, welche als MDI, TDI, TMDI oder IPDI bekannt sind, neue Polymere erzeugt, welche wiederum und zusätzlich zur Zellulose mit den vorgenannten Alkyden und Akrylaten reagieren, welche OH- und andere
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Gruppen enthalten. Das erfindungsgemäße Verfahren beruht im wesentlichen auf der Polyurethan-Reaktion, bei welcher jedoch die Zellulosemoleküle zur Reaktion mit dem Isozyanat gebracht werden. Infolgedessen kann der Behändlungslösung eine Vielzahl von Substanzen zugesetzt werden, und zwar beispielsweise:
1. Ein Lösungsmittel zur Verringerung der Viskosität,
2. Akrylate zur Verbesserung der Zähigkeit, der Härte und der Wetterbeständigkeit,
5. ein Gelierungsbeschleuniger wie Methakrylsäure, ■ 4. ein Katalysator zur Reaktionsbeschleunigung, 5· ein Inhibitor zur Verzögerung der Reaktion,
6. ein Silikon oder eine Fettsäure als Trennmittel,
7. Kastoröl zur Verbesserung der Wasserabweisungsfähigkeit,
8. ein Inhibitor zur Erzielung der Unentflammbarkeit und der Feuerdiffusion,
9. ein Holzschutzmittel zur Verhütung von Fäulnis, Schimmelbildung und als Insektenschutzmittel, und
10. ein Pigment als Färbemittel.
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Die Beschichtung, die Tränkung oder die Imprägnierung und die innige Verbindung aller Substanzen miteinander kann einstufig oder in mehreren Stufen durchgeführt werden.
Zur Durchführung des Verfahrens in zwei stufen wird das Behandlungsgut zunächst nur mit Isozyanat oder mit einer Mischung von Isozyanat und geeigneten monomeren Akrylaten oder Methakrylaten behandelt, sodaß das Isozyanat zunächst so intensiv wie möglich mit der Zellulose reagieren kann. Anschließend wird eine Zwischentrocknung durchgeführt und sodann, um überschüssiges Isozyanat in Harz überzuführen, das Produkt mit einem Alkylharz der Polyol-Type behandelt, welchem beispielsweise monomeres Akrylat sowie Silikon und ein Katalysator zugesetzt sind, woraufhin abschließend das Produkt unter Wärme gepresst wird. Bei der einstufigen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Lösung, bestehend aus einem geeigneten Isozyanat und einem alkoholische OH-Gruppen enthaltenden Alkylharz sowie anderen Zusätzen auf die zu beschichtende oder zu verklebende Oberfläche aufgetragen, wobei vorzugsweise ein Lösungsmittel wie Methylchlorid verwendet wird oder die Oberfläche des zu beschichtenden Gegenstandes mit dieser Lösung getränkt wird, woifaufhin der Gegenstand, z.B. eine Sperrholzplatte, eine Paserplatte oder eine Spanplatte gepreßt und erhitzt wird, wobei das entstehende Reaktionsprodukt bei einer Temperatur zwischen 125° und 15O°C aushärtet.
Völlig unabhängig von der Art der Beschichtungs- und Tränkungsverfahren in anderer Hinsicht ist es wichtig, daß die Mischungen
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Andrejewski, Honke & Gesthuy*en, Patentanwälte, 4300 Essen, Theaterplatr 3
oder Lösungen, welche verwendet werden, für eine ausreichende Zeit bei Normaltemperatur stabil sind und daß die Reaktion nicht stattfindet, bevor die Temperatur erhöht wurde.
Für das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich Isozyanate, einschließlich technischer Produkte, welche als Hauptbestandteil aromatische und aliphatische Di-, Tri- und Polyisozyanate, 4,4'-Diphenylmethan Di- oder Tri-Isozyanat enthalten (bekannt unter der technischen Abkürzung MDI) und/oder die 2,4- und 2-6-Isomere von Toluol Di-Isozyanat (bekannt unter der technischen Abkürzung TDI), welche wie folgt aufgebaut sind:
C-. 7" CH.
OCN
(D
MDI
OCN
(II)
MDI
NCO
OCN
NCO
und
NCO
(in)
TDI
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Außerdem eignen sich Trimethyl-Hexamethylen Di-Isozyanat (bekannt unter der technischen Abkürzung TMDI) und/oder Isophoron-Di-Isozyanat (bekannt unter der technischen Abkürzung IPDI), die folgendermaßen aufgebaut sind:
CH, CH,
I Γ
ONC-CH2-C-CH2-CH-CH2-Ch2-NCO (IV)
I TMDI
NCO (V)
IPDI
CH2NCO
Für die Reaktion mit dem Isozyanat geeignete Verbindungen sind Alkyde, welche OH-Gruppen enthalten, die bei niedriger Säurezahl und geringer Viskosität eine hohe OH-Zahl besitzen, z.B. Polyalkohole (Sorbitol und Polyglykol) und Kohlenwasserstoffe, sowie Hydroxyakralate und Hydroxy-Methakrylate und als Zusatz Verbindungen einer entsprechenden Art, welche Amino- und andere Gruppen enthalten.
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Geeignete Akrylate und Methakrylate sind bei relativ hoher Temperatur fließende Verbindungen wie beispielsweise Methakrylsäure, Butyl-Methakrylat, Isobutyl-Methakrylat, Hydroxyäthyl-Akrylat, Hydrocyäthyl-Methakrylat, Hydroxypropyl-Methakrylat, 2-Äthoxyäthyl-Methakrylat, 2-Ä"thylhexyl-Methakryiat, Glykol-Dimethakrylat, Triäthylenglykol-Demethakrylat, Butandiol-1,4-Dimethakrylat, Oktoyl-Methakrylat, Lauryl-Methakrylat usw.
Geeignete Holzschutzmittel sind unter anderem Pentachlorphenol, Oxin, chlorinierte Naphtalene, Tributyl-Zinnoxid und Hexachlor-Cyklohexan.
Als Flammschutzmittel eignen sich beim erfindungsgemäßen Verfahren unter anderem Haloalkyde und Dicyandiamid.
Katalysatoren, wie sie beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Ingangsetzung der Polyurethanbildung verwendet werden, sind u.a. Triäthylamin, zinnhaltiges Oktoat und/oder Dibutylzinn-Dilaurat, während Benzoyl-Peroxid, Methyläthylketon-Peroxid und/oder die t-Butylester von Superoxiden zur Katalysierung der Polymerisation der Akrylate und Methakrylate geeignet sind. Als Polymerisations-Inhibitaren sind u.a. Adipinsäure, Azetylchlorid und Benzoylchlorid geeignet. Geeignete Trennmittel zur Verhinderung des Festklebens an den Pressenplatten oder den Preßformen sind im allgemeinen Silikone wie beispielsweise Dimethyl-Polysiloxan und Fettsäuren.
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Zur Einstellung der Viskosität der Behändlungslösung wird ein geeignetes gegen Zündfunken widerstandsfähiges, stark flüchtiges Lösungsmittel, wie beispielsweise Tetrachlorid oder Methylenchlorid verwendet. Geeignete Pigmente sind u.a. Titanoxid.
Nachstehend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand einiger Beispiele im einzelnen erläutert.
Beispiel 1
Die Behandlung zellulosehaltigen Materials wurde in zwei Stufen folgendermaßen durchgeführt:
Auf das Behandlungsgut wird MDI und/oder TDI aufgetragen, welchem 0,1 - 0,5 Gew.-% eines Katalysators zugesetzt wurde. Man ließ die Lösung dann für eine bestimmte Zeit reagieren und trocknete das so behandelte Material. Anschließend wurde es mit einer Lösung überzogen, welche folgende Zusammensetzung besaß:
8o - 90 1 Gew.-^ Alkydharz,
10 - 20 3 I! monomeres Akrylat,
0,05 - o, 0 It Silikon,
0,2 - o, It Holzschutzmittel,
1,5 - 4, Il Pigmentpaste,
X It Lösungsmittel.
Wenn geeignete feuerhemmende Stoffe oder Holzschutzmittel, Pigmente usw. den Behändlungslösungen zugesetzt werden, erhält die
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Oberfläche des Behandlungsgutes die Eigenschaften, welche gegenüber Entflammbarkeit, Fäulnisschutz, Farbe usw. gefordert werden.
Beispiel 2
Zur Beschichtung von Sperrholz oder Holzgegenständen wurde das Verfahren in zwei Stufen wie folgt durchgeführt:
Die Vorbehandlung wurde mit einer Lösung durchgeführt, welche folgende Zusammensetzung hatte:
50 - 90 Gew.-% MDI und/oder TDI
10-50 " monomeres Akrylat
0,1-1,0 " Katalysator
0,03- 0,3 " Holzschutzmittel
X " Methylenchlorid.
Nach einer Zwischentrocknung bei einer Temperatur von 60-125 C wurde das Behandlungsgut in einer Lösung nachstehender Zusammensetzung beschichtet:
80 - 90 1 Gew. -fo Alkydharz
10 - 20 2 It monomeres Akrylat
0,3 - 1 Il Me thakry1s äure
0,05 - ο, Il Silikon
0,02 - ο, ti organisches Superoxid
X tt Lösungsmittel.
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Darauf wurde das mit dem gleichen Wirkstoff verklebte und Oberflächen-getränkte Sperrholz vorgepreßt und warmgepreßt, wodurch das entstandene Harz ausgehärtet wurde.
Beispiel 3
Zur einstufigen Behandlung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wurde eine Lösung folgender Zusammensetzung verwendet:
MDI oder TDI
TMDI oder IPDI
monomeres Akrylat
Alkydharz mit einer Säurezahl unter 2, einer Viskosität von 10-30 P und einer OH-Zahl von wenigstens 100.
Dimethyl Polysiloxan organisches Superoxid Polymerisations-Inhibitor Methylenchlorid (entsprechend der gewünschten Viskosität).
Bei der Sperrholzherstellung wird die vorgenannten Lösung als Tränk-, Kleb- und Überzugsmittel verwendet und auf und/oder zwischen die Einzelfurniere durch übliche Verfahren aufgebracht, Spanplatten lassen sich beispielsweise durch Rollen, Spritzen, Tauchen oder irgendein anderes geeignetes Verfahren überziehen.
10, 5 - 15,5 Gew
0 - 2,5 If
0, 8 - 6,5 Il
70, 0 - 85,0 Il
o, 05 - o, 15 ti
o, 1 - o, 3 U
o, 1 - o, 5 Il
X Il
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- 15 -
Die Aushärtung des Harzes erfolgt bei einer erhöhten Temperatur von etwa 12
einer Warmpresse.
ratur von etwa 125° - 1500C und unter Druck beispielsweise in
Ansprüche t
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Claims (5)

Ancirejewski, Honke & Gesthuysen, Patentanwälte, 4300 Essen, Theaterplatz 3 Ansprüche.
1. Verfahren zum Beschichten, Imprägnieren und/oder Verkleben von Zellstoffen mit Kunstharzen, insbesondere Polyurethanharzen, dadurch gekennzeichnet, daß die OH-Gruppen der Zellulose-Moleküle mit organischen Di-, Tri- oder Polyisozyanaten zur Reaktion gebracht werden und zur verstärkten Ausbildung von Polyurethan im Reaktionsprodukt aus den Isozyanaten Alkohole und/oder OH-Gruppen enthaltende Alkydharze und/oder Akrylate oder Methakrylate in mehreren aufeinander folgenden Behandlungen oder gleichzeitig unter wahlweiser Verwendung von Katalysatoren und/oder anderen an sich bekannten Zusätzen zugesetzt werden und daß das so behandelte Material anschließend Wärme und wahlweise Druck ausgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steigerung der Reaktionsresultate auch die Polymerisation der Akrylate und Methakrylate ausgenutzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überschuß des für die Behandlung verwendeten Polyisozyanates mit Verbindungen zur Reaktion gebracht wird, welche Hydroxyl, Amino und/oder andere mit den Isozyanaten reagierende Gruppen enthalten.
4. Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Senkung der Viskosität der Behandlungslösung ein geeignetes Lösungsmittel zugesetzt wird.
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Andrejewski, Honke & Gesthuysen, Patnnwälte, 4300 Essen, Theaterplatz 3
-f-
5. Verfahren nach Anspruch 1 - h, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Behandlung in zwei Stufen der Zellstoff bezw. das Zellulose-haltige Material zunächst mit einem Gemisch aus Isozyanat und monomeren! Akrylat oder Methakrylat bezw. nur mit Isozyanat behandelt wird, alsdann eine Zwischentroeknung und daran anschließend eine Behandlung mit einem Gemisch aus Alkydharz und monomerem Akrylat oder Methakrylat unter wahlweiser Verwendung von Katalysatoren und/oder anderen Zusätzen durchgeführt wird.
6· Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer einstufigen Behandlung die Behändlungslösung aus Isozyanaten, monomeren Akrylaten oder Methakrylaten und polyole oder OH-Gruppen enthaltenden Alkjdharzen mit einer niedrigen Säurezahl, geringer Viskosität und hoher OH-Zahl besteht.
Patentanwalt.
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DE19712150235 1970-10-09 1971-10-08 Verfahren zum Beschichten,Impraegnieren und/oder Verkleben von Zellstoffen mit Kunstharzen Pending DE2150235A1 (de)

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FI274970A FI46424C (fi) 1970-10-09 1970-10-09 Menetelmä selluloosapitoisten aineiden pinnoittamiseksi, kyllästämisek si ja/tai liimaamiseksi muovilla.

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0013546A1 (de) * 1978-12-13 1980-07-23 Österreichisches Forschungszentrum Seibersdorf Ges.m.b.H. Verfahren zur Herstellung von Holz-Kunststoffkombinationen

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