DE2726512A1

DE2726512A1 - Stabile waessrige loesung von harnstoff, melamin und formaldehyd, verfahren zu deren herstellung und deren verwendung

Info

Publication number: DE2726512A1
Application number: DE19772726512
Authority: DE
Inventors: William Ross Michael; Richard David Sundie
Original assignee: Allied Chemical Corp
Current assignee: Allied Corp
Priority date: 1976-06-14
Filing date: 1977-06-11
Publication date: 1977-12-29
Also published as: FR2355039A1; NL7706509A; JPS52152995A

Description

Die Erfindung betrifft einen Zweikomponentenbinder für die Verwendung bei der Herstellung von Faserplatten und anderen Holzprodukten für die Verwendung im Freien, die Zusammensetzung einer solcher Komponenten und deren Herstellungsverfahren sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bindemittels sowie von mit dem Bindemittel imprägnierten Faserplatten.

Lignocelluloseprodukte, wie Holzfaserplatten, Spanplatten und Sperrholzmaterialien, werden gewöhnlich während ihrer Herstellung mit Phenolharzen oder ähnlichen Harzen behandelt, um dem Produkt wasserfeste Eigenschaften zu verleihen. Beispielsweise werden in der Faserplattenindustrie Phenolharze verwendet, um nach einer Heißpreßmethode Hartfaserplatten zu produzieren, bei der die Holzfasern mit dem Harz getränkt werden, daraus eine imprägnierte Matte gebildet und die imprägnierte Matte zwischen Druckplatten bei erhöhten Temperaturen und erhöhten Drükken während einer längeren Zeit zu der erwünschten Dicke komprimiert wird. In einigen Fällen werden teilweise polymerisierte Harnstoff-Formaldehydharze mit Melamin-Formaldehydharzen unter Erzeugung der erwünschten wasserfesten Bindung vermischt. Damit solche Produkte als Materialien für die Verwendung im Freien eingestuft werden, müssen sie den beschleunigten Alterungstest gemäß ASTM D-I037 durchstehen. Infolge der Notwendigkeit der Benutzung einer Heißpreßmethode zur Härtung der Phenolharze, welche eine langsame Härtung des Harzes einschließt, werden die Produktionsgeschwindigkeiten für industrielle Anwendung als zu niedrig angesehen. Außerdem sind einige der oben erwähnten Harze übermäßig klebrig, was Probleme für eine homogene Imprägnierung der Holzfasern oder Teilchen ergibt und Verstopfungsprobleme

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bei der Beförderung des imprägnierten Materials vor seiner Verformung zu einem Brette verursacht. Folglich gibt es derzeit keine Faserplatten mittlerer Dichte (wie z.B. 37 bis 50 lbs je Kubikfuß), die mit phenolischen Bindemitteln hergestellt wurden. Außerdem müssen Systeme auf Phenolharzbasis nach der Preßmethode mit heißen Platten statt nach schnelleren Radiofrequenzhärtungsmethoden gehärtet werden.

Faserplatten mittlerer Dichte für die Verwendung an Außenfassaden wurden bereits unter Verwendung eines Harnstoff-Melamin-Formaldehydharzes als Bindemittel hergestellt. Ein solches System erforderte die Handhabung von vier Komponenten in einem Reaktor, und das resultierende Harz hatte eine sehr kurze Topfzeit (wie in der Größenordnung von etwa 1 Tag). In einem solchen System wurde ein wäßriges Konzentrat von Harnstoff und Formaldehyd mit Melamin, Harnstoff und Wasser vermischt, ausreichend lange erhitzt, um das Melamin zu lösen, und mit einem Härtungskatalysator vermischt. Obwohl ein solches Bindemittel wenig klebrig war und für das Abbinden von Faserplatten brauchbar war, welche mit einer Radiofrequenzpresse gehärtet wurden, erforderte seine Topfzeit doch die Herstellung in situ in der Faserplattenanlage, wobei die vier Komponenten in einem sorgfältig kontrollierten Verfahren verwendet werden mußten.

Aminoharzbindemittel, die für Faserplatten und Sperrholz geeignet sind, sind in der US-PS 3 629 176 beschrieben, worin Melamin und gegebenenfalls Harnstoff und Wasser bei einer Temperatur nicht höher als 38° C (100° F) zu einem Reaktionsprodukt von Harnstoff und Formaldehyd zugegeben werden, um einen Schlamm zu erhalten, der verwendet werden kann, um Faserplatten

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und dergleichen zu binden, der aber eine relativ kurze Topfzeit hat. So muß ein solches System_/wie das im vorausgehenden Absatz beschriebene,in der Faserplattenanlage selbst zusammengemischt werden, da die Feststoffe des Schlammes sich nach relativ kurzer Zeit abtrennen würden, so daß ein Transport eines solchen Produktes in Schlammform ausgeschlossen wird.

Die US-PS 3 458 464 beschreibt wäßrige Harnstoff-Formaldehyd-Melaminkonzentrate, in denen Melamin und Harnstoff zu einer wäßrigen Formaldehydlösung zugesetzt werden, die erhitzt und dann nach dem Kühlen konzentriert wird. Obwohl in dieser Patentschrift vorgeschlagen wird, daß Harnstoff und Melamin in der Flüssigkeit gelöst werden können, um ein Reaktionsgemisch zu erhalten, welches bei der Herstellung von Klebstoffen, Formpulvern und Gewebebehandlungsharzen brauchbar ist, enthält das Konzentrat selbst eine sehr große Menge an Formaldehyd, um das Konzentrat stabil zu machen, und eine sehr kleine Menge an Melamin. Folglich gibt es ein Geruchsproblem, das mit der großen Menge an Formaldehyd in einem solchen Konzentrat verbunden ist. Das System gemäß der letztgenannten US-PS ist wenigstens ein Dreikomponentensystem, worin Harnstoff und Melamin plus Harnstoff -Formaldehyd-Melaminkonzentrat verwendet werden. Außerdem zeigte sich, daß das Produkt nach dieser US-PS nach etwa dreitägiger Lagerung instabil wird (fest wird).

Ein härtbares Zweikomponentenaminoharz ist in der US-PS 3 891 beschrieben. Es zeigte sich jedoch, daß ein solches Harz nicht brauchbar für die Herstellung von Faserplatten ist, die zur Verwendung im Freien geeignet sind und den Anforderungen gemäß ASTM D-1037 genügen.

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Die US-PS 2 085 492 beschreibt die Durchführung der Umsetzung von Harnstoff und säurehaltigem Formaldehyd in Methanol in
Gegenwart von zusätzlichem Methanollösungsmittel oder anderem flüchtigem Verdünnungsmittel, das mit Wasser mischbar ist, um den thermischen Effekt der Reaktion zu mildern und ein lösliches Produkt zu erhalten. Das Lösungsmittel wird, nachdem die Umsetzung vollständig abgelaufen ist, zurückgewonnen.

Die US-PS 3 826 770 beschreibt wäßrige Harnstoff-Formaldehydkonzentrate, die bei der Herstellung von Spanplatten und dergleichen brauchbar sind und als Stabilisator ein ionisiertes
anorganisches Salz enthalten.

Die australische Patentanmeldung 60 444 beschreibt eine Melamin-Formaldehydlösung in einem wäßrig alkoholischen Medium, wie
Methanol, die als Stabilisierungsmittel ein aromatisches SuIfamid enthält.

"British Plastics", August 1953, Seiten 306 bis 308 beschreibt wäßrige Melamin-Formaldeh^:'aj.irupe, die gegen Gelierung und Ausfällung durch Einarbeitung eines Alkohols und von Borax stabilisiert werden.

Es wäre erwünscht, ein Zweikomponentenbindemittelsystem für
Faserplatten und andere Holzprodukte zur Verwendung im Freien zu bekommen, das ausreichend stabil ist, damit es getrennt zu Faserplattenherstellungsanlagen transportiert und innerhalb in der Industrie üblicher Zeiten gelagert werden kann.

Gemäß der Erfindung bekommt man eine stabile wäßrige Lösung
von Harnstoff, Melamin und Formaldehyd, und diese hat bei der Bildung eine Viskosität von weniger als etwa 60 cps und nach et-

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wa 7 Tagen eine Viskosität von weniger als etwa 1000 cps, und diese Zusammensetzung umfaßt in Gewichtsprozenten, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, etwa 10 bis 15 Gewichts-% Harnstoff, etwa 30 bis 40 Gewichts-% Formaldehyd, etwa 25 bis 40 Gewichts-% Wasser, etwa 15 bis 25 Gewichts-% Melamin, etwa 0,4 bis 1,0 Gewichts-% eines Puffermittels, das den pH-Wert der Zusammensetzung auf einem Wert im Bereich von etwa 6,5 bis 7,0 hält, und gegebenenfalls bis zu etwa 6 Gewichts-% eines Alkanols mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine solche Zusammensetzung nach einem Verfahren hergestellt, bei dem man ein Gemisch von etwa 10 bis 15 Gewichtsteilen Harnstoff, etwa 30 bis 40 Gewichtsteilen Formaldehyd, etwa 5 bis 10 Gewichtsteilen Wasser, etwa 15 bis 25 Gewichtsteilen Melamin und etwa 0,4 bis 1,0 Gewichtsteilen eines Puffermittels, das die Zusammensetzung auf einem pH-Wert von 6,5 bis 7,0 hält, herstellt, das Gemisch auf eine Temperatur von etwa 60 bis 90° C unter Rühren während einer Zeit von etwa 10 bis 60 Minuten erhitzt, das Gemisch sodann auf etwa 20 bis 30 C innerhalb von etwa 10 bis 30 Minuten abkühlt und zu dem Gemisch etwa 15 bis 35 Gewichtsteile Wasser und gegebenenfalls bis zu etwa 6 Gewichtsteile eines Alkanols mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen zusetzt.

Ebenfalls gemäß der Erfindung bekommt man ein Zweikomponentensystem, das zur Herstellung eines Aminoharzes brauchbar ist und eine erste Komponente enthält, die die oben beschriebene Zusammensetzung umfaßt, und eine zweite Komponente enthält, die mit der ersten Komponente in einem Gewichtsverhältnis von etwa 3 : 1 bis 5 : 1 (Teile der ersten Komponente zu Teilen der zwei-

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ten Komponente) zu vermischen ist, wobei die zweite Komponente etwa 35 bis 55 Gewichts-% Harnstoff, etwa 45 bis 65 Gewichts-% Wasser und gegebenenfalls bis zu etwa 4 Gewichts-% eines Katalysators umfaßt, der die Umsetzung von Harnstoff, Melamin und Formaldehyd fördert.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Gewinnung eines härtbaren Aminoharzes, das als ein Bindemittel für Faserplatten mittlerer Dichte für die Verwendung im Freien geeignet ist, und dieses Verfahren besteht darin, daß man eine erste Komponente durch Herstellung einer Zusammensetzung, wie sie oben als erstes beschrieben ist, bildet, eine zweite Komponente durch Vermischen von etwa 3 5 bis 55 Gewichts-% Harnstoff, etwa 45 bis 65 Gewichts-% Wasser und gegebenenfalls bis zu etwa 4 Gewichts-% eines Katalysators, der die Umsetzung von Harnstoff, Melamin und Formaldehyd fördert, bildet und etwa 3 bis 5 Gewichtsteile der ersten Komponente mit 1 Gewichtsteil der zweiten Komponente vermischt.

Weiterhin bekommt man gemäß der Erfindung eine Faserplatte oder Spanplatte aus Faser- oder Spanmaterial, das mit dem oben beschriebenen Aminoharz imprägniert ist, das ein Gemisch der ersten und zweiten Komponente in den angegebenen Mengen ist. Eine solche Faserplatte oder Spanplatte wird nach einem Verfahren hergestellt, das darin besteht, daß man das Faser- oder Spanmaterial mit einem solchen Harz imprägniert, aus dem imprägnierten Faser- oder Spanmaterial eine Matte bildet und die Matte unter geeignetem Druck und in Gegenwart von Radiofrequenzwellen und/oder bei erhöhten Temperaturen zu einer erwünschten Dicke komprimiert, bis das Harz gehärtet ist und innig mit dem Faser- oder Spanmaterial verbunden wird.

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Es wurde gefunden, daß die erste Komponente nach der Erfindung die erforderliche Menge an Harnstoff, Melamin und Formaldehyd für die Verwendung als Klebstoff bei Kombination mit der zweiten Komponente liefert. Beide Komponenten haben eine industriell annehmbare Lagerzeit oder Topfzeit und können verwendet werden, um das Klebeharz herzustellen, indem man in einem in Linie eingeschalteten Mischer bei Raumtemperatur, wie beispielsweise in einer Faserplattenanlage oder dergleichen, einfach vermischt. Es wurde auch gefunden, daß die Anwesenheit des Alkanols in der ersten Komponente dessen Stabilität und Lagerbeständigkeit erhöht. Das durch Vermischen der beiden Komponenten erzeugte Kleberharz ist durch Radiofrequenzerhitzen härtbar, und somit braucht nicht die Heißplattenpreßmethode zur Herstellung der Faserplatte angewendet zu werden. Mit den härtbaren Zweikomponentenaminoharzen nach der Erfindung imprägnierte Faserplatten mittlerer Dichte sind geeignet für die Verwendung als im Freien benutztes Material und entsprechen den Erfordernissen gemäß ASTM.

Die erste Komponente umfaßt eine wäßrige Lösung von etwa 10 bis 15 Gewichts-% Harnstoff, etwa 30 bis 40 Gewichts-% Formaldehyd, etwa 25 bis 40 Gewichts-% Wasser, etwa 15 bis 25 Gewichts-% Melamin, etwa 0,4 bis 1,0 Gewichts-% des Puffermittels und etwa 0 bis 6 Gewichts-% des Alkanols. Bevorzugte Zusammensetzungen enthalten etwa 12 bis 14 Gewichts-% Harnstoff, etwa 30 bis 3 5 Gewichts-% Formaldehyd, etwa 25 bis 35 Gewichts-% Wasser, etwa 15 bis 20 Gewichts-% Melamin, etwa 0,4 bis 0,6 Gewichts-% des Puffermittels und etwa 2 bis 6 Gewichts-% des Alkanols. Der Harnstoff, der Formaldehyd und ein Teil des Wassers der ersten

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Komponente werden vorzugsweise als ein Konzentrat zugegeben. Ein solches Konzentrat ist ein flüssiges nicht harzförmiges Harnstoff-Formaldehydreaktionsprodukt, das Harnstoff und Formaldehyd enthält, welche nur bis zur Polymethylolharnstoffstufe umgesetzt sind, und das für Lagerzeiten von wenigstens 2 Monaten bei Raumtemperatur beständig ist. Solche Konzentrate können in Mengen von etwa 50 bis 60 Gewichts-% der Zusammensetzung verwendet werden. Ein Produkt dieses Typs ist im Handel erhältlich als U.F.-Konzentrat 85 der Allied Chemical Corporation. Ein solches Produkt enthält typischerweise etwa 25 Gewichts-% Harnstoff, etwa 60 Gewichts-% Formaldehyd und etwa 15 Gewichts-% Wasser.

Das nach der Erfindung verwendete Puffermittel kann ein geeignetes Puffermittel sein, das in der Technik bekannt ist und das, wenn es in der oben angegebenen Menge enthalten ist, den pH-Wert der ersten Komponente auf etwa 6,5 bis 7,0, vorzugsweise auf einen Wert von etwa 6,7 bis 6,9 hält. Somit ist die erste Komponente dieses Systems im wesentlichen neutral. Bevorzugte Puffermittel sind beispielsweise Borsäure, Borax (hydratisiertes Natriumborat) und Gemische hiervon. Beispiele anderer solcher Puffermittel sind etwa andere anorganische Säuren, wie Salpetersäure, Jodsäure, Phosphorsäure, Schwefelsäure und Chlorwasserstoffsäure, organische Säuren, wie Essigsäure, Zitronensäure, Ameisensäure, Oxalsäure, Stearinsäure und Weinsäure, Salze solcher organischen oder anorganischen Säuren, vorzugsweise Salze eines Alkalimetalles (wie von Lithium, Natrium und Kalium) oder eines Erdalkalimetalles (wie von Magnesium, Calcium, Strontium und Barium), wie beispielsweise Natriumphos-

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phat und dergleichen. Ammoniumsalze solcher organischen oder anorganischen Säuren, wie Ammoniumborat, Ammoniumnitrat, Ammoniumsulfat und Ammoniumacetat, sowie Gemische dieser Verbindungen. Von den obigen Stabilisatoren ist ein Gemisch von Borsäure und Borax am meisten bevorzugt, zweckmäßig in den Mengen von etwa 0,4 bis 0,8 Gewichts-% Borsäure und etwa 0,02 bis 0,05 Gewichts-% Borax, am meisten bevorzugt etwa 0,4 bis 0,6 Gewichts-% Borsäure und etwa 0,02 bis 0,03 Gewichts-% Borax.

Das Alkanol kann etwa 1 bis 6 Kohlenstoffatome enthalten. Beispiele solcher Alkanole sind Methanol, Äthanol, Propanol, Isopropanol, n-Butanol, n-Pentanol und n-Hexanol sowie Gemische hiervon. Es wurde gefunden, daß die Gegenwart des Alkanols in der Zusammensetzung deren Stabilität stark verbessert. Beispielsweise kann eine typische Zusammensetzung ohne das Alkanol eine Viskosität von etwa 1000 cps nach 10 Tagen Lagerung bei 25° C haben, was zeigt, daß sie noch stabil ist, doch steigt die Viskosität innerhalb weniger Tage danach über 10OO cps. Andererseits können Zusammensetzungen, die beispielsweise etwa 6 % Methanol enthalten, so lang wie 45 Tage bei 25° C gelagert werden, wobei die Viskosität solcher Zusammensetzungen zu dieser Zeit unter 10OO cps liegt. So liefert die Gegenwart des Alkanols Zusammensetzungen, die beachtlich lange gelagert werden können.

Die Kombination von Puffermittel und Alkanol hemmt, wenn sie vorliegt, die Bildung des Niederschlages, der sonst auftritt, wenn das Gemisch von Harnstoff, Formaldehyd, Melamin und Wasser der ersten Komponente gelagert wird. Außerdem vermindern solche Additive die Geschwindigkeit der Viskositätszunahme in der

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ersten Komponente. Folglich können beide Komponenten getrennt in relativ großen Volumenmengen gemischt und in getrennten Kesseln für künftige Verwendung gelagert werden, ohne daß wesentliche Reaktionsverluste auf Grund einer Niederschlagsbildung und Viskositätszunahme auftreten. Die beiden Komponenten können anschließend aus den Kesseln abgezogen und unmittelbar vor dem Verwendungspunkt in den erwünschten relativen Mengenverhältnissen miteinander kombiniert werden.

Die erste Komponente ist ein flüssiges, teilweise harzartiges Reaktionsprodukt von Harnstoff, Formaldehyd und Melamin. Ihre Bestandteile wurden teilweise während ihrer Herstellung umgesetzt, doch ist die Umsetzung nicht vollständig zu der harzartigen Stufe abgelaufen, bei der eine echte Lösung der Bestandteile nicht erhalten werden könnte und bei der das Produkt schlechte Stabilität besitzt. Die erste Komponente hat ausgezeichnete Klarheit, und es tritt kein Niederschlag auf, wenn gleiche Teile mit Wasser vermischt werden.

Es wurde gefunden, daß es wichtig ist, den pH-Wert der ersten Komponente im Bereich von etwa 6,5 bis 7,0 zu halten. Wenn der pH-Wert unter etwa 6,5 liegt, geliert die Zusammensetzung und ist somit für die Verwendung ungeeignet. Wenn der pH-Wert über etwa 7,0 liegt, tritt eine Ausfällung auf, die die Brauchbarkeit der Zusammensetzung ebenfalls beeinträchtigt.

Die erste Komponente wird nach einem Verfahren hergestellt, das darin besteht, daß man ein Gemisch von etwa 10 bis 15, vorzugsweise von etwa 12 bis 14 Gewichtsteilen Harnstoff, etwa 30 bis 40, vorzugsweise etwa 30 bis 35 Gewichtsteilen Formaldehyd, etwa 5 bis 10, vorzugsweise etwa 7 bis 9 Gewichtsteilen

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Wasser, etwa 15 bis 25, vorzugsweise etwa 15 bis 20 Gewichtsteilen Melamin und etwa 0,4 bis 1,0, vorzugsweise etwa 0,4 bis 0,6 Gewichtsteilen des Puffermittels herstellt, das Gemisch auf eine Temperatur von etwa 60 bis 90° C unter Rühren während einer Zeit von etwa 10 bis 60 Minuten erhitzt, das Gemisch sodann auf etwa 20 bis 30° C innerhalb von etwa 10 bis 30 Minuten kühlt und zu dem Gemisch etwa 15 bis35, vorzugsweise etwa 16 bis 28 Gewichtsteile Wasser und gegebenenfalls bis zu etwa 6 Gewichtsteile des Alkanols zusetzt. Bevorzugte Temperaturen während der Erhitzungsstufe liegen bei etwa 65 bis 75° C, und das Erhitzen erfolgt vorzugsweise während einer Zeit von etwa 20 bis 40 Minuten. Das Gemisch wird vorzugsweise innerhalb von etwa 15 bis 20 Minuten auf etwa 25 + 2° C gekühlt.

Die Erhitzungsstufe wird angewendet, um ein teilweise harzartiges Reaktionsprodukt von Harnstoff, Formaldehyd und Melamin herzustellen. Es wurde gefunden, daß Reaktionstemperaturen oberhalb etwa 90° C ungeeignet für die Erfindung sind, da das resultierende Produkt unverträglich mit Wasser ist, was zu einer Instabilität (z.B. Gelierung) der Komponente führt. Temperaturen unterhalb etwa 60° C sind ungeeignet, die erwünschte schnelle Auflösung des Melamins in der Harnstoff- und Formaldehydlösung zu erhalten. Man bekommt Instabilität (wie z.B. Gelierung), wenn die Auflösung des Melamins zu langsam ist. Es wurde auch gefunden, daß dann, wenn das Erhitzen während weniger als etwa 10 Minuten bei den oben angegebenen Temperaturen durchgeführt wird, die Topfzeit des Produktes nachteilig beeinflußt wird, da sich Ausfällungen des Harzes bilden. Gleichermaßen wurde gefunden, daß dann, wenn das Erhitzen länger als etwa 1 Stunde

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durchgeführt wird, ein harzartiges Gel gebildet wird, das bereits ein hitzegehärtetes Produkt ist.

Es erwies sich als erwünscht, anfangs eine möglichst kleine Wassermenge während der Erhitzungsstufe zu verwenden und dann weiteres Wasser zuzusetzen, um die erforderliche Viskosität zu erhalten, da die Benutzung eines Materials mit hohem Feststoffgehalt beim Erhitzen die Zeit verkürzt, die erforderlich ist, um die erwünschte Teilreaktion zu erhalten.

Es erwies sich als notwendig, während der Erhitzungsstufe das Gemisch zu rühren oder zu bewegen. Ohne solches Rühren oder Bewegen wird das Melamin nicht benetzt und löst sich nicht in der angegebenen Zeit. Rühren kann mit irgendeiner geeigneten Mischeinrichtung, wie einem mechanischen Rührer, einer Rezirkulationspumpe und dergleichen erfolgen. Erhitzen und Mischen werden vorzugsweise bei Atmosphärendruck durchgeführt.

Es wurde gefunden, daß die Viskosität der ersten Komponente geringer als etwa 60 cps ist, wenn sie gebildet wurde, und daß diese Komponente wenigstens etwa 7 Tage Lagerbeständigkeit hat, wobei die Viskosität nach dieser Zeit noch weniger als 10OO cps beträgt. Vorzugsweise hat die erste Komponente eine Topfzeit von etwa 30 Tagen oder mehr. Unter "Topfzeit" wird verstanden, daß die erste Komponente eine echte Lösung bleibt, die angegebenen Viskositätseigenschaften zeigt und klar bleibt. Die flüssige Komponente hat ausgezeichnete Klarheit, und es bilden sich keine Feststoffe, wenn gleiche Teile der Komponente und von Wasser miteinander vermischt werden.

Die zweite Komponente nach der Erfindung umfaßt eine flüssige Zusammensetzung, die etwa 35 bis 55 Gewichts-% Harnstoff, etwa

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45 bis 65 Gewichts-% Wasser und gegebenenfalls bis zu etwa 4 Gewichts-% eines Katalysators, welcher die Umsetzung von Harnstoff, Melamin und Formaldehyd fördert, umfaßt. Vorzugsweise umfaßt die zweite Komponente etwa 40 bis 45 Gewichts-% Harnstoff, etwa 50 bis 60 Gewichts-% Wasser und etwa 0,5 bis 2 Gewichts-% des Katalysators. Zusammensetzungen einer solchen Natur sind in der Technik bekannt und besitzen bekanntermaßen ausgezeichnete Lagerbeständigkeit. Es wird beispielsweise auf die oben erwähnte US-PS 3 891 590 hingewiesen, worin die zweite Komponente als "component II" beschrieben ist. Wie in dieser Patentschrift gesagt ist, kann der Katalysator der zweiten Komponente irgendeiner jener Katalysatoren sein, die herkömmlicherweise in der Faserplatten- oder Spanplattenindustrie verwendet werden und die erwünschte Reaktion fördern. Solche Katalysatoren sind beispielsweise Salze einer schwachen Base und einer starken Säure, wie Ammoniumchlorid, Ammoniumnitrat, Ammoniumphosphat, Aluminiuinphosphat, Ammoniumsulfat und Aluminiumammoniumsulfat sowie Gemische hiervon. Außerdem kann Ammonium zusammen mit solchen Katalysatoren in der Form von wäßrigem Ammoniak (Ammoniumhydroxid) oder dergleichen vorliegen. Besonders bevorzugt als Katalysatoren sind Gemische von etwa 0,5 bis 2 Gewichts-% Ammoniumnitrat und 0 bis 1,5 Gewichts-% Ammoniak, bezogen auf das NH,-Gewicht, und stärker bevorzugt von etwa 0,5 bis 1,5 Gewichts-% Ammoniumnitrat und etwa 0,3 bis 0,75 Gewichts-% Ammoniak.

Das Vorhandensein solcher Katalysatoren ist bevorzugt, um die Verweilzeit von Faserplatten, die mit Bindemitteln imprägniert sind, welche aus dem Zweikomponentensystem hergestellt wurden,

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zu verkürzen. Wenn Katalysatoren nicht verwendet werden, werden die Verweilzeiten in den erhitzten Pressen verlängert, was in bestimmten Fällen unzulässig sein kann. Der pH-Wert der zweiten Komponente kann im Bereich von etwa 8 bis 10 liegen und liegt vorzugsweise bei etwa 8,5 bis 9,5.

Die Zusammensetzung der zweiten Komponente kann bequemerweise bei umgebungstemperatur und Atmosphärendruck durch Vermischen des Harnstoffs, Wassers und Katalysators in den angegebenen Mengen miteinander hergestellt werden. Eine solche Zusammensetzung ist eine stabile wäßrige Lösung, die unbegrenzt bei Umgebungstemperatur gelagert werden kann. Sie kann für die Verwendung mit der ersten Komponente während einer Zeit von bis zu 60 Tagen oder mehr transportiert werden.

Härtbare Aminoharze nach der Erfindung können in der Weise hergestellt werden, daß man etwa 3 bis 5 Gewichtsteile und vorzugsweise etwa 3,5 bis 4,5 Gewichtsteile der ersten Komponente mit 1 Gewichtsteil der zweiten Komponente vermischt. Dies ergibt ein Molverhältnis von Formaldehyd zu Aminogruppen (aus dem Harnstoff und Melamin) im Bereich von etwa 0,8 bis 1,0 und vorzugsweise von etwa 0,8 bis 0,9. Ein solches Vermischen kann bei etwa Raumtemperatur, wie z.B. bei etwa 13 bis 24 C (55 bis 75° F), und bei Atmosphärendruck erfolgen und wird vorzugsweise bei diesen Bedingungen durchgeführt. Ein solches Vermischen kann unter Verwendung von in die Produktionslinie eingeschalteten Mischvorrichtungen, die in der Technik bekannt sind, wie unter Verwendung einer luftgetriebenen Turbine, durchgeführt werden, und vorzugsweise erfolgt das Vermischen in einer Faserplattenanlage oder dergleichen unmittelbar vor der Verwen-

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dung. Die Mischzeit variiert je nach der verwendeten Type der Mischapparatur und der Ansatzgröße.

Die härtbaren Aminoharζzusammensetzungen nach der Erfindung haben Topfzeiten, die zweckmäßig im Bereich von etwa 12 bis 36 Stunden liegen, und sind niederviskose Harze, die keine "Klebrigkeit" besitzen und somit keine Probleme hinsichtlich eines Verstopfens von Anlagen mit dem imprägnierten Fasern ergeben. Sie führen zu einer ausgezeichneten Durchdringung und ergeben starke und innige Bindungen mit Cellulosematerialien und anderen Fasermaterialien.

Die härtbaren Aminoharze können verwendet werden, um Faserplatten, Teilchenplatten, Spanplatten und andere Produkte nach herkömmlichen Plattenherstellungsverfahren zu binden. Beispielsweise kann eine Faserplatte durch Imprägnierung der Holzteilchen oder Holzfasern mit dem Harzbinder, Herstellung einer imprägnierten Matte solcher Fasern mit einer erwünschten Dicke und Behandlung der Matte mit geeingetem Druck und geeigneten Härtungsbedingungen, wie Radiofrequenzwellen und/oder erhöhten Temperaturen, hergestellt werden. Die Harze nach der Erfindung können verwendet werden, um verschiedene Materialien zu binden, wie beispielsweise Holzfurniere unter Bildung von Sperrholz, Holzspäne unter Bildung von Spanplatten und dergleichen.

Außerdem können die Harze als Klebstoffe verwendet werden, um die Trockenfestigkeit und Naßfestigkeit von Papier zu verbessern. Das Harz kann an organische und anorgansiche Fasern und Gemische derselben gebunden werden, wie beispielsweise an Fasern, die aus gedämpfter und mechanisch und/oder chemisch zerkleinerten Cellulose- oder Lignocellulosematerialien, wie Holz,

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Zeitungspapier, Baumwolle, Stroh, Bambus, Bagasse und Sisal, gewonnen wurden, oder es kann an anorganische Materialien gebunden werden, wie Asbest und Mineralwolle. Am meisten bevorzugt werden die härtbaren Aminoharze benutzt, um Faserplatten mittlerer Dichte für die Verwendung im Freien herzustellen. Solche Platten werden gemäß der Erfindung nach einem Verfahren produziert, das darin besteht, daß man das Harz mit Teilchen mechanisch zerkleinerter Holzfasern vermischt, wie beispielsweise durch Aufsprühen des Harzes auf die Teilchen, bis die Teilchen mit dem Harz imprägniert sind, die imprägnierten Fasern zu einer Matte formt und die Matte zu einer erwünschten Dicke und bei erwünschten Härtungsbedingungen komprimiert, bis das Harz gehärtet ist und innig an die Fasern gebunden ist. Geeignete Härtungsbedingungen sind beispielsweise Drücke von etwa 27 bis 41 at (400 bis 600 psi) unter Verwendung von Preßplatten, die auf etwa 121 bis 204° C (250 bis 400° C) erhitzt sind. Die Verweilzeit innerhalb der Preßplatten hängt von der Type der verwendeten Heißpressen und von anderen Faktoren ab. Vorzugsweise wird Radiofrequenzerhitzung angewendet, wobei Verweilzeiten von etwa 1 Minute oder weniger benutzt werden können, während bei Anwendung herkömmlichen Erhitzens Verweilzeiten von etwa 5 bis 6 Minuten typischerweise erforderlich sind.

Es wurde gefunden, daß nach der Erfindung Faserplatten mit mittlerer Dichte (d.h. etwa 37 bis 50 lbs je Kubikfuß) für die Verwendung im Freiem, die den Anforderungen gemäß ASTM D-1037 genügen, hergestellt werden können. So bekommt man ein Zweikomponentenaminoharzsystem, in welchem jede Komponente ausgezeichnete Beständigkeit hat und die beiden Komponenten bei Raumtempe-

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ratur in einer Faserplattenanlage oder an einem anderen Punkt der Verwendung aus großen Lagerbehältern (z.B. Tankwagen) für jede Komponente vereinigt werden können und das resultierende Harz kurz nach dem Vermischen verwendet werden kann. So wird das Erfordernis eines Erhitzens von Komponenten während der Bildung des Harzes in einer solchen Anlage vermieden.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung. Hierin sind alle Teile und Prozentsätze Gewichtsteile und Gewichtsprozentsätze, und alle Eigenschaften wurden bei 25° C bestimmt, wenn nichts anderes ausdrücklich angegeben ist.

Beispiel 1

Ein rostfreier 8-1-Stahlreaktor, ausgestattet mit einem luftgetriebenen rostfreien Stahlgeblaseradrührer, einer rostfreien Stahlwärmeaustauschschlange und einem Thermometer, wurde mit 2OOO Teilen U.F.-Konzentrat 85 (besteht aus 25 % Harnstoff, 60 % Formaldehyd und 15 % Wasser), 622 Teilen Melamin, 700 Teilen Wasser und 20 Teilen Borsäure sowie 1 Teil in einem Anteil des Wassers gelöstem Borax beschickt. Unter Rühren wurden die Komponenten auf 70 C erhitzt, indem Wasserdampf durch die Schlange geschickt und das Gemisch 30 Minuten auf einer solchen Temperatur gehalten wurde. Das Gemisch wurde in 60 Minuten auf 25° C gekühlt, indem Wasser durch die Schlange geschickt wurde, wonach 252 Teile Wasser zugegeben wurden, dem 73 Teile Methanol zugesetzt worden waren.

Die resultierende klare Flüssigkeit besaß einen pH-Wert von 6,7 bis 6,9, eine Viskosität von 45 bis 55 cps und eine Topf-

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zeit bei 25° C von 12 bis 17 Tagen. Die Zusammensetzung enthielt 32,72 % Formaldehyd, 13,63 % Harnstoff, 16,96 % Melamin, 34,13 % Wasser, 1,99 % Melamin, 0,54 % Borsäure und 0,03 % Borax.

In eine ähnliche Apparatur wurden 391,5 Teile Harnstoff, 496,8 Teile Wasser und 9,0 Teile Ammoniumnitrat eingespeist. Das Gemisch wurde unter Rühren 5 bis 10 Minuten auf etwa 40° C erhitzt, bis eine klare Lösung erhalten war. Die Lösung wurde schnell auf 25° C abgekühlt, und 2,7 Teile eines 28 %-igen Ammoniumhydroxidgemisches wurden zugeführt und das Gemisch etwa 5 Minuten gerührt. Die resultierende klare Flüssigkeit, die 43,5 % Harnstoff, 55,2 % Wasser, 1,0 % Ammoniumnitrat und 0,3 % Ammoniak enthielt, besaß eine unbegrenzte Lagerfähigkeit bei 25° C, einen pH-Wert von 9,0, eine Viskosität von weniger als 5 cps und eine Dichte von 1,13 g/ml.

900 Teile der zweiten Komponente wurden mit 3668 Teilen der ersten Komponente bei 25° C in einer ähnlichen Apparatur während 5 bis 10 Minuten vermischt. Das resultierende Harz hatte die folgenden Eigenschaften:

pH-Wert 5,95

Viskosität, cps 25

Gelierungszeit bei 100° C Minuten >10

Dichte, g/ml 1 ,23

Topfzeit, gerührt

25° C >24 Stunden

7,2° C >48 Stunden

Feststoffgehalt, ofengetrocknet 50,6 %

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In der obigen und den folgenden Tabellen bedeutet die Topfzeit die Dauer, während der die Flüssigkeit eine Viskosität von weniger als 100 cps behielt.

Beispiel 2

Nach dem Verfahren des Beispiels 1 wurden verschiedene erste und zweite Komponenten hergestellt. Die resultierenden Bindemittel wurden verwendet, um Faserplatten durch Behandlung gemischter Hartholzfasern mit 5 bis 6 % Feuchtigkeit in einem Paddelmischer mit 2 % einer Wachsemulsion von Paracol 404-N-Paraffinwachs (erhältlich bei der Hercules Chemical Co.) mit einem 50 %-igen Feststoffgehalt herzustellen. Danach wurden die Fasern mit dem Bindemittel besprüht, um eine 12 %-ige Feststoffaufnahme zu erhalten. Die behandelten Fasern wurden durch eine 10 cm-Bauermühle geführt, um die Fasern aufzubrechen und das Bindemittel gleichmäßiger zu verteilen. Die 10 bis 11 % Feuchtigkeit enthaltenden Fasern wurden zu Matten geformt, die zu Brettern mit einer nominalen Dicke von 5 cm und einer Dichte von etwa 45 bis 48 lbs je Kubikfuß verpreßt wurden. Die Bretter wurden in einer Laboratoriumspresse von 50 χ 60 cm, die mit elektrisch beheizten Platten und einem Industron-Radiofrequenzgenerator von 20 kW ausgestattet war, gehärtet. Die Bretter wurden bei 34 at (500 psi) und einer Plattentemperatur von 138° C (280° F) während 60 Sekunden mit mit Radiofrequenz gehärtet. Die Bretteigenschaften wurden sodann getestet und zusätzlich noch einmal nach einem simulierten beschleunigten Alterungstest, der darin bestand, die Bretter in Wasser während 4 Stunden zu kochen, 20 Stunden bei 63° C (145° F) zu trocknen, erneut in Wasser 4 Stunden zu kochen und noch einmal 20 Stunden bei 63 C

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zu trocknen. Die Proben wurden 24 Stunden später getestet. Die Ergebnisse finden sich in der Tabelle I.

Tabelle I

Bindemi ttelzusammensetzung Ü.F-Konzentrat 85 Melamin

Wasser (erste Zugabe) Borsäure

Borax

Wasser (zweite Zugabe) Methanol

Harnstoff Wasser

Ammoniumnitr at Ammoniak (NH₃) Ammon iumsuIf at

Bindemitteleigenschaften

pH-Wert

Viskosität, cps Gelierzeit, 100° C, Minuten

Faserbehandlung Zugeführte Harzfeststoffe, % Zugeführte Wachsfeststoffe, % Mattenfeuchtigkeit, %

Faserplatteneigenschaften Dicke, Inch

Dichte, luftgetrocknet lbs/Kubikfuß

Bruchmodul (MOR), psi Elastizitätsmodul, psi Innere Bindung, psi

Siedetest

	Probe	C
A	B	2000
2000	2OOO	622
622	622	700
700	700	20
20	20	1
1	1	251
325	325	74
0	0	391
391	391	497
497	497	9
9	9	3
3	3	0
0	8	6,0
6,1	5,7	25
33	38	10
10	2,8	12
12	12	1
1	1	11,8
11,7	11 ,8

0,454

46,4 46OO

246 0,454

46,4 48OO

246

0,452

45,9 4900 450 247

Dicke, Inch	5	2/	5	9	o.	453	0,	456	0	,454
					o,	477	O,	483	0	,476
vor dem Sieden
nach dem Sieden 7098	'08

MOR, psi	4600	4800	4900
vor dem Sieden	4400	3700	3100
nach dem Sieden	96	77	63
MOR-Be ibeha1tung, %

In der Tabelle II ist die Gelierzeit die Zeit, die erforderlich ist, um 10 g des Bindemittels in einer Teströhre, die in siedendes Wasser eingetaucht ist, zu verfestigen.

Beispiel 3

Beispiel 1 wurde mit den in Tabelle II aufgeführten Komponenten wiederholt, jedoch mit der Ausnahme, daß die erste Komponente in 10 Minuten auf 25° C gekühlt wurde. In jedem Fall betrug die erste Wasserzugabe 19,08 % des Gemisches. Die zweite Komponente enthielt 43,3 % Harnstoff, 55,19 % Wasser, 1,05 % Ammoniumnitrat und 0,46 % freien Ammoniak und hatte einen pH-Wert von 9,6, eine Viskosität von 4,5 cps und eine Dichte von 1,123 g/ml. Bindemittelzusammensetzungen wurden hergestellt, indem 4 Teile der ersten Komponente mit 1 Teil der zweiten Komponente bei 25 C vermischt wurden. Gemischte Hartholzfaserplatten wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 hergestellt. Die Platten hatten eine Dichte nach Lufttrocknen von 45+2 lbs je Kubikfuß.

Platten wurden unter dem beschleunigten Alterungstest gemäß ASTM D-1O37-72a mit den nachfolgend angegebenen Ausnahmen getestet. Der Test bestand aus 6 Zyklen, wobei jeder Zyklus aus einem einstündigen Untertauchen in Wasser von 49 + 2° C, einem dreistündigen Untertauchen in siedendem Wasser (Abweichung von ASTM, da keine Anlage vorhanden war, mit Wasserdampf und Wasser bei 93 + 3° C zu besprühen), 20-stündigem Aufenthalt bei

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-12 C in einem Gefrierschrank, 3-stündigem Aufenthalt in einem Ofen mit zirkulierender Luft bei 99 - 2°C, 3-stündigem Eintauchen in siedendes Wasser (gleiche Abweichung) und 18-stündigem Aufenthalt mit zirkulierender Luft von 99 - 2°C bestand.

Die Proben wurden dann drei Tage bei Umgebungstemperatur und relativer Feuchtigkeit vor dem Testen konditioniert.

DLe Ergebnisse sind in Tabelle II für die Proben A bis D gezeigt.

	Tabelle	II	Probe	B	C	D	E	%	6,	15
		54,53 %	54,53 %	54,53		17,	0
Erste Komponente	A	16,96	16,96	16,96		1,	237
Ü.F-Konzentrat 85	54,53 %	0,54	0,54	0,54		1,	9
Melamin	16,96	0,03	0,03	0,03
Borsäure	0,54	2,02	4,04	6,06
Borax	0,03	25,92	23,90	21,88
Methanol	0	6,15	6,15	6,15
Wasser	27,94	25,0	27,0	28,0
pH-Wert	6,10	1,228	1,222	1,216
Viskosität, cps	25,0	6,7	7,5	8,3
Dichte, g/ml	1,228
Topfzeit, Tage	5,7

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Bindemitteleigenschäften

wie hergestellt
pH-Wert

Viskosität, cps Dichte g/ml

6,10 6,15 6,15 6,15 6,15 25,0 26,0 27,0 28,0 17,0 1,228 1,228 1,222 1,216 1,237

Gelierzeit bei 100^uC,

Minuten 5,7 6,7 7,5 8,3 1,9

Feststoffgehat,

Ofentrocken, % 52,5 53,0 52,5 52,8 52,8

nach 24 Stunden bei 25^UC

pH-Wert 6,30 6,40

Viskosität, cps 60,0 57,0

Gelierzeit bei 100⁰C,

Minuten 4,6 5,1

6,35 6,40 52,0 52,0

5,6 6,2

Faserplatteneigenschaften

Dicke, inch

Dichte, luftgetrocknet,

0,458 0,458 0,457 0,458 0,460

lbs/Kubikfuß	45	,3	46,	1	46	,0 45,	5	45,	8
MOR, psi	4500		44OO		4400	4300		3700
innere Bindung, psi	140		148		154	148		143
ach dem Altern
MOR¹, psi	4300		4900		5400	3800		2800
% Beibehaltung	95	,5	in,	4	122	,7 88,	4	75,	7
innere Bindung , psi	35		45		85	54		49
% Beibehaltung	25	,0	30,	4	55	,2 36,	5	34,	3

1. Die Werte wurden unter Verwendung der ursprünglichen Abmessungen bestimmt.

2. Alle Brüche bei konditionierten Proben
ergaben sich eher an den ° berflachen als im
Inneren der Platte.

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Beispiel 4 (Vergleichsbeispiel

Als Vergleich wurde ein Vieikomponentenaminoharz durch Vermischen von 44,0 Teilen U.F-Konzentrat 85, 13,58 Teilen Melamin, 8,58 Teilen unüberzogener Harnstoffkörner und 31,10 Teilen Wasser in der gleichen Apparatur, Erhitzen des Gemisches auf 70°C während 10 Minuten, bis die Lösung klar war, Kühlen auf 25°C und anschließende Zugabe von 2,64 Teilen einer 25 %-igen wäßrigen Ammoniumsulfatlösung hergestellt.

Die Faserplatten wurden aus diesem Bindemittel in der in Beispiel 3 beschriebenen Weise hergestellt. Die Ergebnisse sind unter Probe E in der Tabelle II mit aufgeführt.

Wie aus Tabelle II ersichtlich ist, hatte die Vergleichsprobe eine Gelierzeit von nur 1,9 Minuten gegenüber 5,7 Minuten für die Probe A, was anzeigt, daß die Probe A eine viel längere Lagerfähigkeit oder Topfzeit besaß. Aus den Harzen der Proben A bis D hergestellte Faserplatten besaßen bessere Festigkeit als Platten, die aus der Probe E hergestellt worden waren. Es sei festgestellt, daß die Vergleichsprobe eine Erhitzungsstufe während ihrer Herstellung vor ihrer Verwendung als Bindemittel erforderte und ein Vierfcomponentensystern war, was im Gegensatz zu den Zweikomponentensystemen nach der Erfindung steht.

Beispiel 5

Beispiel 3 wurde mit der Probe A als erste Komponente wiederholt, jedoch mit der Ausnahme, daß das Gemisch etwa 45 Minuten erhitzt wurde. Die Topfzeit (Tage bis zum Erreichen von 1000 cps bei Raumtemperatur) betrug etwa 10 bis 12 Tage.

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- ZC -

Beispiel 6 (Vergleichsbeispiel)

Beispiel 2 wurde unter Verwendung des Zweikomponentensystems der US-PS 3 891 590 als Bindemittel wiederholt. Die erste Komponente enthielt 84 % U.F-Konzentrat 85, 5 % Melamin, 10,7 % Wasser und 0,3 % Ammoniumacetatstabilisator. Die zweite Komponente war die gleiche wie in Probe A. Aus dem Bindemittel erzeugte Platten besaßen einen Bruchmodul von 4800 psi, und nach Kochen in Wasser während 4 Stunden sank der Bruchmodul auf 500 psi, was zeigt, daß solche Platten ungeeignet für die Verwendung im Freien sind. Im allgemeinen zeigten mit einem solchen Bindemittel hergestellte Platten einen Verlust des Bruchmodul von mehr als 50 %.

Beispiel 7 (Vergleichsbeispiel)

Dieses Beispiel demonstriert die schlechte Stabilität von Harnstoff-Formaldehyd-Melamingemischen gemäß der US-PS 3 458 464. Die Herstellung des Gemisches folgte dem allgemeinen Verfahren des Beispiel 1 jener Patentschrift.

850 g 30 %-iger Formaldehyd (8,5 Mol HCHO), 60 g Harnstoff (1,0 Mol) und 63 g Melamin (0,5 Mol) wurden in einem 15OO ml-Becher, der mit einem mechanischen Rührer ausgestattet war, miteinander vermischt und 20 Minuten auf eine Temperatur von 65°C erhitzt. Das Verhältnis von Melamin zu Harnstoff lag bei etwa 0,5 Mol Melamin je Mol Harnstoff, und das Molverhältnis von Formaldehyd zu NH_-Gruppen, die aus dem Melamin und Harnstoff stammten, lag bei etwa 2,5 Mol. Der pH-Wert des resultierenden Gemisches lag bei 5,0.

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Das Gemisch wurde in einen 2000 ml-Dreihalsdestillationskolben eingeführt. In eine öffnung des Kolbens wurde ein Thermometer von -20 bis +150 C eingeführt. Ein mechanischer Rührer wurde in einer zweiten öffnung befestigt, und die dritte Öffnung wurde mit einem wassergekühlten Kondensor verbunden. Das Gemisch wurde 25 Minuten auf eine Temperatur von 70 C erhitzt, sodann wurde Wasser aus dem Gemisch bei einem Vakuum von 27 inch und einer Temperatur von 48 bis 57 C herausdestilliert, bis 53 % Destillat aus dem Gemisch entfernt waren. Der flüssige Rückstand enthielt 69,7 % ofentrockene Feststoffe.

Innerhalb von 3 Tagen Lagerung bei 25°C wurde die Zusammensetzung fest, was schlechte Stabilität zeigt.

Beispiel 8 (Vergleichsbeispiel)

Dieses Beispiel demonstriert die schlechte Stabilität von Harnstoff-Formaldehyd-Melaminschlämmen, die gemäß der US-PS 3 629 176 hergestellt wurden. Beispiele 4 und 9 jener Patentschrift wurden bei der nachfolgenden Verfahrensführung allgemein befolgt.

A^ 100 g eines nichtharzartigen Harnstoff-Formaldehydkondensats mit einem Gehalt von 25 Gew.-% Harnstoff, 60 Gew.-% Formaldehyd und 15 Gew.-% Wasser wurden mit 24 g Harnstoff und 34,9 g Melamin bei Raumtemperatur in einem 500 ml-Becher, der mit einem mechanischen Rührer ausgestattet war, vermischt. Dar Harnstoff-Formaldehyd-Melaminschlamm enthielt 76 % Fest-

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- 3ο -

stoffe und besaß ein Molverhältnis von Formaldehyd zu NH₂~Gruppen von 0,8:1 und ein Molverhältnis von Harnstoff zu Melamin von 3:1. Sodann wurden in den Schlamm 2,5 g Hexamethylentetramin als Puffer und 3,2 5 g Ammoniumchlorid als Katalysator eingearbeitet, und danach wurden 26 g Weizenschalenmehl als Streckmittel zugemischt. Zu dem resultierenden Gemisch wurden dann 50 g Wasser gegeben, um eine für dieses Klebergemisch erwünschte Konsistenz zu erhalten.

B ₁ . 2000 g eines nichtharzartigen Harnstoff-Formaldehyd Kondensats mit einem Gehalt von 25 Gew.-% Harnstoff, 60 Gew.-% Formaldehyd und 50 Gew.-% Wasser wurden mit 760 g unüberzogenem pelletisiertem Harnstoff, 360 g kristallinem Melanmin, 500 g Wasser und 50 g Ammoniumsulfat vermischt.

Nach weniger als 3 Tagen waren beide Zusammensetzungen fest geworden, was anzeigt, daß die Zusammensetzungen eine schlechte Lagerbeständigkeit besaßen.

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Claims

Stabile wäßrige Lösung von Harnstoff, Melamin und Formaldehyd, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung Priorität: v. 14.Juni 1976 in USA Serial No.: 696 159 Patentansprüche

1. Stabile wäßrige Lösung von Harnstoff, Melamin und Formaldehyd, gekennzeichnet durch einen Gehalt von etwa 10 bis 15 Gew.-% Harnstoff, etwa 30 bis 40 Gew.-% Formaldehyd, etwa 25 bis 40 Gew.-% Wasser, etwa 15 bis 25 Gew.-?, Melamin, etwa 0,4 bis 1,0 Gew.-% eines Puffermittels, welches den pH-Wert der Zusammensetzung auf einem Wert im Bereich von etwa 6,5 bis 7,0 hält, und gegebenenfalls bis zu etwa 6 Gew.-% eines Alkanol mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, wobei alle Gewichtsprozente auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung bezogen sind.

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2. Verfahren zur Herstellung einer wäßrigen Lösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man etwa 10 bis 15 Gew^ichtsteile Harnstoff, etwa 30 bis 40 Gewichtsteile Formaldehyd, etwa 5 bis 10 Gewichtsteile Wasser, etwa 15 bis 25 Gewichtsteile Melamin und etwa 0,4 bis 1,0 Gewichtsteile eines Puffermittels, welches die Zusainmensetzung auf einem pH-Wert von etwa 6,5 bis 7,0 hält, miteinander vermischt, das Gemisch auf eine Temperatur von etwa 60 bis 90°C unter Rühren oder Bewegen während 10 bis 60 Minuten erhitzt, das Gemisch sodann innerhalb von etwa 10 bis 30 Minuten auf etwa 20 bis 30°C abkühlt und zu dem Gemisch etwa 15 bis 35 Gewichtsteile Wasser und gegebenenfalls bis zu etwa 6 Gewichtsteile eines Alkanols mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen zusetzt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Harnstoff, den Formaldehyd und das Wasser der ersten Zugabe in der Form eines wäßrigen Konzentrates zugibt, etwa

2 bis 6 Gewichtsteile des Alkanols zusammen mit dem Wasser zu dem gekühlten Gemisch zusetzt, als Puffermittel ein Gemisch von Borsäure und Borax verwendet und die Zusainmensetzung auf einem pH-Wert im Bereich von etwa 6,7 bis 6,9 hält.

4. Verwendung einer wäßrigen Lösung nach Anspruch 1 im Gemisch mit einer zweiten Komponente aus etwa 35 bis 55 Gew.-% Harnstoff, etwa 45 bis 65 Gew.-% Wasser und gegebenenfalls bis zu etwa 4 Gew.-% eines die Umsetzung von Harnstoff, Melamin und Formaldehyd fördernden Katalysators in einem Gewichtsverhältnis der wäßrigen Lösung zu der zweiten Komponente von etwa

3 bis 5:1 als Bindemittel, vorzugsweise für Faser- oder Spanplatten. 709852/0859

5. Verwendung einer wäßrigen Lösung nach Anspruch 4 im Gemisch mit einer zweiten Komponente aus etwa 40 bis 45 Gew.-% Harnstoff, etwa 50 bis 60 Gew.-% Wasser und etwa 0,5 bis 2 Gew.-% eines Katalysators aus einem Gemisch von Ammoniumnitrat und Ammoniak in einem Gewichtsverhältnis der wäßrigen Lösung der zweiten Komponente von etwa 3,5 bis 4,5.

6. Verwendung einer wäßrigen Lösung nach Anspruch 4 und 5 mit einem Gehalt von etwa 12 bis 40 Gew.-% Harnstoff, etwa 30 bis 35 Gew.-% Formaldehyd, etwa 15 bis 20 Gew.-% Melamin, etwa 25 bis 35 Gew.-% Wasser und etwa 0,4 bis 0,6 Gew.-% des Alkanols.

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