DE2734638C2 - Verfahren zur Herstellung von Lösungen härtbarer Harnstoff-Formaldehydharze für die Tränkung und Beschichtung von Trägerbahnen zur Oberflächenvergütung von Holzwerkstoffplatten - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Lösungen härtbarer Harnstoff-Formaldehydharze für die Tränkung und Beschichtung von Trägerbahnen zur Oberflächenvergütung von HolzwerkstoffplattenInfo
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Description
CH2=C-C7
I \
I \
R1
und/oder
CH2=C-C = N
R1
gebildet ist, wobei
= H oder CH3,
= OH1NH2-OCnH2n+I(O = ganze Zahl von I
bis 4), OC,„H2mOH (m = ganze Zahl
bis b) oder OCnH21nOCnH2n+1 sind
bis b) oder OCnH21nOCnH2n+1 sind
und 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf Festharz, eines Sulfonsäureamide der allgemeinen Formel
R3SO2NH2,
worin R3 ein Alkyl-, Aryl- oder Alkylarylrest ist, zusetzt.
Harnstoff und Formaldehyd in einen" Molverhältnis von 1 :1,5 bis 2,5 in Gegenwan von 0,2 bis
1,0 mMol einer Aminosulfonsäure und 20 bis 100 mMol Ammoniak (jeweils bezogen auf 1 Mol
Harnstoff) bei Temperaturen von 70 bis 95°C 10 bis 30 Minuten umsetzt, bis die 50%ige Lösung bei
20°C eine Viskosität von 55 bis 65 mPa.s aufweist,
sodann 0,8 bis 10 mMol einer Aminosulfonsäure zusetzt, mit Ammoniak einen pH-Wert von 4,0 bis 4,5 während einer Reaktionszeit von 10 bis 25 Minuten bei 70 bis 95°C aufrechterhält, bis die 50%ige Lösung bei 20° C eine Viskosität von 80 bis 110mPa.s aufweist, und schließlich diesem Reaktionsprodukt
sodann 0,8 bis 10 mMol einer Aminosulfonsäure zusetzt, mit Ammoniak einen pH-Wert von 4,0 bis 4,5 während einer Reaktionszeit von 10 bis 25 Minuten bei 70 bis 95°C aufrechterhält, bis die 50%ige Lösung bei 20° C eine Viskosität von 80 bis 110mPa.s aufweist, und schließlich diesem Reaktionsprodukt
40 bis 200 mMol Ammoniak sowie 0,1 bis 0,3 Mol Harnstoff zusetzt und das Reaktionsgemisch bei
einer Temperatur von 70 bis 95° C 15 bis 45 Minuten umsetzt, bis die 50%ige Lösung bei 20°C
eine Viskosität von 85 bis 125 mPa.s aufweist.
I von
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Lösungen härtbarer Harnstoff-Formaldehydharze
Mit derartigen Harnstoff-Formaldehydharzen getränkte und beschichtete Trägerbahnen haben sich zur
Beschichtung von Holzwerkstoffplatten in besonderer Weise bewährt. Dies gilt insbesondere dann, wenn die
Beschichtung für Holzwerkstoffplatten in sogenannten Kurztaktpressen, d. h. in Pressen bei einem Druck von
bis zu 2000 kPa, einer Heizpiattentemperatui' von etwa'
160 bis 180°C und während einer Temperatur- und Druckeinwirkungsdauer von ca. 60 bis 180 Sekunden
erfolgt.
In vielen Fällen, insbesondere wenn die Ausbildung besonders hochwertiger Oberflächen gewünscht wird,
erfolgt die Vergütung der Holzwerkstoffplatten jedoch in Etagenpressen bei gleichem Druck, einer Temperatur
von etwa 130 bis 150°C und während einer Dauer von 2
bis 6 Minuten bei anschließender Rückkühlung. Hierbei wurde beobachtet, daß infolge der längeren Temperatureinwirkung
mitunter rißanfällige Oberflächen entstehen. Reduziert man den Härtergehalt, um deranige Störungen
auszuschalten, besteht andererseits die Gefahr, daß dann unter den Bedingungen der Kurztaktpressen die
Harze nicht vollständig ausgehärtet werden. Es war somit erforderlich, die Härtungscharakteristik den
jeweiligen Härtungsbedingungen anzupassen, indem solchen getränkten und beschichteten Trägerbahnen,
die unter Kurztaktbedingungen verarbeitet wurden, eine größere Menge Härtungskatalysator zugesetzt
wurde. Der Hersteller war deshalb gezwungen, je nach den pressenbezogenen Bedingungen bei der Oberflächenvergütung
mit unterschiedlichem Harz getränkte und beschichtete Trägerbahnen auf Lager zu nehmen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das anwendungstechnisch an sich vorzügliche, in der DE-OS
24 48 472 beschriebene Harz so zu modifizieren, daß es zur Herstellung von Vergütungsbahnen geeignet ist, die
sowohl in Kurztaktpressen als auch in Etagenpressen verarbeitet werden können.
Erfindungsgemäß gelingt dies dadurch, daß man dem
Reaktionsgemisch außer dem anschließend noch erläuterten Sulfonsäureamid in der Stufe a) 1 bis 10 Gew.-%,
vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-%, insbesondere 2 bis 4 Gew.-°/o, bezogen auf Festharz, eines Polymerisates in
Form einer Emulsion oder Suspension zusetzt, wobei 5
das Polymerisat aus Monomeren der allgemeinen Formel
CH2=C-C
I \
R1
R2
und/oder
CH2=C-C =
R1
gebildet ist, wobei
gebildet ist, wobei
10
15
20
Ri = H oder CH3,
R2 = OH, NH2,OCnH2n+i (n = ganze Zahl von 1 bis
4), OCmH2mOH (m = ganze Zahl von 1 bis 6)
oder OCmH2n,OCnH2n+l sind.
Ist R' = H, handelt es sich um Acrylverbindungen
und ist R1 = CH3, handelt es sich um Methacrylverbindungen.
Je nach Bedeutung des weiteren Substituenten R2 ist das Polymerisat durch Polymerisation von
Acrylsäure, Acrylsäureamid, Acrylsäureestern, Hydroxyacrylsäureestern,
Acrylsäurealkyläthern, Acrylnitril, den entsprechenden Methacrylverbindungen oder aus
Mischungen der vorgenannten Monomeren erhalten worden.
Es ist zwar bekannt, daß durch Zusatz von mehr als 20 Gew.-% hochmolekularer Thermoplasten zu Aminoplastharzen
eine Elastifizierung bewirkt werden kann (Kunststoff-Rundschau 13. Jahrgang, Heft 7, Seite 349
bis 352,1966). Es war jedoch überraschend, da3 derartig
kleine Zusatzmengen von weniger als 10 Gew.-%, welche die übrigen Eigenschaften des Harnstoffharzes
nicht beeinflussen, ausreichen, die gewünschte Modifizierung des Harnstoffharzes zu bewirken, so daß es, auf
Trägerbahnen aufgebracht, sowohl in Kurztaktpressen als auch in Etagenpressen unter Erzielung optimaler
Oberflächen ausgehärtet werden kann. Überraschend ist ferner die Tatsache, daß der Thermoplastzusatz bei
Mengen von ca. 4 Gew.-%, bezogen auf Festharz, zu optimalen Eigenschaften führt und einige Eigenschaften,
insbesondere die Aushärtung gemessen durch den Angriff von 0,1 n-HCl und die Ausbildung der
Oberfläche bei höheren Thermoplastzusätzen wieder verschlechtert werden. Oberhalb 10 Gew.-% Thermoplastzusatz
werden deutliche Harztrübungen beobachtet, so daß solche Harze als transparente Beschichtungen
nicht mehr eingesetzt werden können.
Überraschenderweise sind die unter Verwendung derartiger Harze hergestellten Oberflächen hinsichtlich
ihrer Säure- und Wasserbeständigkeit sogar deutlich verbessert.
Ferner ist in der DE-OS 22 22 401 ein Verfahren beschrieben, bei dem eine mit Aminoplastharz imprägnierte
Trägerbahn mit einem Gemisch beschichtet wird, das aus Aminoplastharz und einer Acrylesterdispersion
besteht. Nach der Aushärtung auf einer Holzwerkstoffplatte weist aber die Oberfläche eines
solchen Produktes nicht mehr in vollem Umfang die Eigenschaften des ausgehärteten Aminoplastharzes auf.
Hier dominiert schon störend die thermoplastische Eigenschaft des Polymerisates.
In der DE-OS 25 36 978 ist ebenfalls ein Modifizierungsmittel,
jedoch für Melaminformaldehydharze beschrieben. Dort wird die Verwendung eines Gemisches,
bestehend aus
60 bis 75 Gew.-% wasserlöslichen Monoalkyl- oder Monoaryläthern von Alkylenglykolen
oder Polyalkylenglykolen und
25 bis 40 Gew.-% eines Gemisches von
a) Hydroxyalkylestern der Acryl- und/oder Methacrylsäure und
b) deren Polymerisaten,
wobei das Gewichtsverhältnis von a): b) 1 : 2 bis 2 :1 ist,
und das Gesamtgemisch eine Viskosität, gemessen im D/N-Becher (4-mm-Düse, 20°C), 20 bis 50 see hat, zur
Modifizierung von Melaminformaldehydharzen, deren Melaminanteil gegebenenfalls bis zu 50 Gew.-% durch
andere Ami.ioplastharzbildner ersetzt sein kann, in
Mengen von 2 bis 12 Gew.-°/o, bezogen auf Festharz, beansprucht.
Hierbei ist jedoch zu beachten, daß ein Melcminformaldehydharz
mit einem Gemisch von Alkylenglykolderivaten, monomeren Hydroxylalkylestern der Acrylsäure
sowie deren Polymerisaten modifiziert wird. Aus der Modifizierung eines Melaminformaldehydharzes mit
einem derartig komplexen Gemisch läßt sich aber nicht die Modifizierung eines Harnstoff-Formaldehydharzes
ausschließlich mit geringen Mengen eines Polymerisates der obengenannten Acryl- bzw. Methacrylderivate
herleiten. Hierfür sind die anwendungstechnischen Eigenschaften der Harnstoff-Formaldehydharze und
der Melaminformaldehydharze zu verschieden.
Beim beanspruchten Verfahren werden zusätzlich in Stufe a) der Lösung des härtbaren Harnstoff-Formaldehydharzes
noch, bezogen auf Festharz, 1 bis 10 Gew.-% eines Sulfonsäureamids der allgemeinen Formel
R3SO2NH2
zugesetzt. In dieser Formel hat R3 die Bedeutung eines Alkylrestes, insbesondere eines Alkylrestes mit 1 bis 12
C-Atomen, vorzugsweise die Bedeutung eines Methylrestes. R3 kann auch die Bedeutung eines Phenyirestes
haben. Dieser Phenylrest kann substituiert sein. Hierbei ist besonders ein Alkylarylrest bevorzugt, wobei die
Alkylgruppe, insbesondere die Methylgruppe in p-Stellung zur SO2NH2-Gruppe steht. Der Zusatz des
Sulfonamids erfolgt in der Stufe a) des Verfahrens.
Durch diese Modifizierung werden die Hydrophobierung und Elastifizierung des ausgehärteten Harnstoffharzes
noch weiter verbessert. Dies führt wiederum zu einem breiteren Spielraum für die Verarbeitung der mit
diesen Harzen getränkten und beschichteten Trägerbahnen.
In der DE-OS 24 48 472 ist ausgeführt, daß die dort beschriebenen und jetzt im Oberbegriff des Patentanspruchs
genannten Harze durch die chemisch eingebauten Säuren selbsthärtend sind. Ihre Härtungsgeschwindigkeit
läßt sich beliebig durch zusätzliche Härtermengen einstellen. Bei der hier vorliegenden erfindungsgemäßen
Aufgabe, nämlich der Verbreiterung des Spielraumes bei der Verarbeitung der harzgetränkten
und -beschichteten Trägerbahnen kann, was jedoch hier
nicht unter Schutz gestellt ist, als spezieller latenter
Härter eine Verbindung der allgemeinen Formel
in Mengen von 0,1 bis 3,0 Gew.-%, bezogen auf Festharz, verwendet werden. R4 hat dabei die Bedeutung
eines Alkylrestes mit insbesondere 1 — 12 C-Atomen, eines Arylrestes, insbesondere eines Phenylrestes,
der gegebenenfalls, vorzugsweise in p-Stellung, mit einem Alkylrest mit 1 —4 C-Atomen, insbesondere mit i
C-Atom, substituiert ist R5 ist ein niederer Alkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen, insbesondere der Methylrest.
Besonders bevorzugt wird das Methylammoniumsalz der p-Toluolsulfonsäure verwendet
Unter Verwendung der erfindungsgemäß hergestell- '5
ten und modifizierten Harzlösungen ist es nunmehr möglich geworden, Trägerbahnen zu tränken und zu
beschichten, welche außerordentlich vielseitig nach einer Vielzahl der heute üblichen Technologien
verarbeitet werden können. Dies bedeutet sowohl im Hinblick auf eine wirtschaftliche Fertigung als auch auf
eine vereinfachte technische Verwendung einen beachtlichen Fortschritt bei der Herstellung von oberflächenvergüteten
Holzwerkstoffplatten.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die Eigenschäften
von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen und ausgehärteten Harnstoffharzen werden
in den folgenden Beispielen beschrieben.
Beispiel 1 Herstellung einer Harnstoffharzlösung
In einem 2-1-Vierhalskolben, versehen mit Thermometer,
Rückflußkühler, Rührer und einer Vorrichtung zur kontinuierlichen pH-Wert-Messung, werden 584 g
(7,2 Mol) einer 37%igen handelsüblichen wäßrigen Formaldehydlösung sowie 1 g (2 mMol) einer 20%igen
Amidosulfonsäurelösung vorgelegt. Zu diesem Ansatz werden 33 g ?iner 50%igen Dispersion eines Copolymerisates
aus Butylacrylat und Acrylamid im Gewichtsverhältnis 95 :5 zugesetzt. Nun werden 33 g p-Toluolsulfonamid
und 8 g (12OmMoI) einer 25%igen wäßrigen Ammoniaklösung sowie 210 g (3,5 Mol) Harnstoff
zugegeben. Im Reaktionsgemisch stellt sich ein pH-Wert von 8 ein. Der Ansatz wird auf 90°C erhitzt
und unter gutem Rühren bei dieser Temperatur belassen. Innerhalb von 10 Minuten ist der pH-Wert des
Reaktionsmediums auf 5,8 abgesunken. Durch weitere Zugabe von 8 g (12OmMoI) einer 25°/oigen wäßrigen
Ammoniaklösung wird der pH-Wert wieder in den schwach alkalischen Bereich verschoben. Nach weiteren
10 Minuten weist das Reaktionsgemisch eine Viskosität von 60 mPa.s, gemessen bei 200C, auf. Es wird mit 3 g
(6 mMol) einer 20°/oigen Amidosulfonsäurelösung versetzt. Es stellt sich im Reaktionsgemisch ein pH-Wert
von 3,8 ein, der durch Zugabe von 3 g (45 mMol) einer 25°/oigen wäßrigen Ammoniaklösung auf 4,4 angehoben
wird. Nun geht die Reaktion während 20 Minuten bei einer Temperatur von 900C weiter. Danach weist der
Ansatz eine Viskosität, gemessen bei 20°C, von 90 mPa.s
und einen pH-Wert von 5,2 auf. Das Reaktionsgemisch wird für kurze Zeit abgekühlt, mit 30 g (0,5 Mol)
Harnstoff und 25 g (370 mMol) einer 25%igen wäßrigen Ammoniaklösung versetzt, wobei im Reaktionsgemisch
ein pH-Wert von 6,5 bei 85°C resultiert. Die
Temperatur wird auf 9O0C erhöht und der Ansatz bei dieser Temperatur weitere 20 Minuten zur Reaktion
gebracht. Das anschließend abgekühlte Harz weist einen neutralen pH-Wert auf und besitzt eine Viskosität
von 95 mPa.s.
Weiterverarbeitung des erfindungsgemäß
hergestellten Harzes zum Nachweis
des technischen Fortschritts
Herstellung einer Härterlösung
In einem küh.baren 0,5-I-KoIben werden 13,8 g
Wasser vorgelegt und darin unter Rühren 19 g p-Toluolsulfonsäure gelöst Unter Kühlen werden nun
stufenweise 7,8 g 40%ige Monomethylaminlösung zugesetzt. Das Reaktionsgemisch besitzt einen pH-Wert von
9,5. Die Lösung wird mit 50%iger p-Toluolsulfonsäure neutralisiert.
Imprägnierung und Beschichtung einer Trägerbahn
1000 g der Harnstoffharzlösung werden mit 20 g der
Härterlösung versetzt und dem Gemisch 2 g eines Trennmittels auf Mineralölbasis (Wirkstoffgehalt 100%)
zugegeben. Ein weißpigmentiertes, saugfähiges Edelzellstoffpapier
mit einem Flächengewicht von 80 g/m2 wird in bekannter Weise so beharzt, daß eine
imprägnierte und beschichtete Papierträgerbahn mit einem Endgewicht von 190 g/m2 bei einem Gehalt der
beharzten Trägerbahn an flüchtigen Bestandteilen von 6,0% resultiert. Dabei ist der Gehalt an flüchtigen
Bestandteilen der Gewichtsverlust, den die mit Harz imprägnierte und beschichtete Trägerbahn bei einer
Temperaturbehandlung von 10 Minuten bei 16O0C aufweist.
Vergütung von Spanplatten mit der beharzten Papierträgerbahn
Die beharzte Papierträgerbahn wird für die Oberflächenvergütung von 16-mm-Spanplatten verwendet. Die
Verarbeitung erfolgt:
a) in einer Kurztaktpresse unter folgenden Bedingungen: 90, 120 und 180 Sek. bei 1600C an der
Heizplatte der Presse, 2000 kPa Preßdruck, Preßpolster, verchromtes Messingblech — Glanzgrad
40. Rückkühlung erfolgt nicht und
b) in einer Etagenpresse unter folgenden Bedingungen: 4 und 6 Minuten bei 145°C an der Heizplatte
der Presse, 200OkPa Preßdruck, Preßpolster, hochglanzverchromtes Messingblech, Rückkühlung
auf 30° C.
Die vergüteten Spanplatten weisen eine geschlossene, gleichmäßig glänzende Oberfläche auf.
Prüfung der vergüteten Spanplatten
Nachfolgender Tabelle I sind die Prüfergebnisse zu entnehmen. Zum Vergleich werden Spanplatten vergütet
und geprüft, die mit beharzten Papierträgerbahnen vergütet wurden, wobei als Harnstoffharz des Standes
der Technik das in der DE-OS 24 48 472 in Beispiel 1 beschriebene Harz zur Herstellung der beharzten
Trägerbahn verwendet wurde.
In nachstehender Tabelle I erfolgt die Beurteilung der
Säurewerte wie folgt:
Note 1 = kein Glanzverlust
Note 2 = sehr geringer Glanzverlust Note 3 = Glanzverlust, verbunden mit beginnender
Harzablösung
Note 4 = hoher Glanzverlust, verbunden mit deutli-
Note 4 = hoher Glanzverlust, verbunden mit deutli-
eher Harzablösung
Note 5 = offene Papierfaser, hoher Harzabtrag
Note 5 = offene Papierfaser, hoher Harzabtrag
Die Bewertung der Oberfläche bei Glanzgrad 40 erfolgt unter vergleichbaren Kriterien wie die Oberflächen
hochglänzender Etagenverpressungen. Es bedeuten:
Note 1 Note 2 Note 3 Note 4 Note 5
sehr gut gut
befriedigend ausreichend unzureichend
Alle weiteren Prüfungen erfolgen nach DIN 53 799.
Tabelle zu Beispiel 1
Anwendungstechnische Prüfdaten von Aminoplastharzbeschichtungen in Anlehnung an DIN 53
1. Kurztaktbedingungen:
Beharzte Trägerbahn | Vergleichsharz DE-OS 24 48 472 | 120 | 180 | Erfindungsgemäßes | 120 | 180 |
Beispiel i | 3-4 | 3 | Verlährensprodukt | 1 | 1 | |
Preßzeit in Sek. | 90 | 4 | 3 | 90 | 2 | 1-2 |
Säurewert (0,InHCl) | 4 | 2 | ||||
Oberflächennote | 5 | 2 | 2 | 2-3 | 0 | 0 |
(Glanzgrad 40) | ||||||
Rißanfälligkeit (Bewertung | 1 | 71 | 63 | 0 | 71 | 61 |
nach DIN 53 799) | ||||||
Abrieb/100 Umdrehungen (mg) | 73 | mittlerer | geringer | 73 | sehr geringer | fast |
Verhalten gegenüber: | Glanz | Glanz | Glanz | kein | ||
Wasserdampf | starker | verlust | verlust | geringer | verlust | Glanz |
Glanz | Glanz | verlust | ||||
verlust | leichte | leichte | verlust | leichte | leichte | |
Braun | Bniun- | Braun | Braun- | |||
Zigarettenglut | Braun | verfärbung | verfarbung | Braun | verfärbung | veriär- |
verfärbung | mit Blasen | mit Blasen | verfärbung | bung | ||
mit Blasen | geringer | sehr geringer | sehr geringer | sehr | ||
Glanz | Glanz | Glanz | geringer | |||
heißen Topfböden | geringer | verlust | verlust | sehr geringer | verlust | Glanz |
Glanz | Glanz | verlust | ||||
verlust | ohne | ohne | verlust | ohne | ohne | |
Befund | Befund | Befund | Befund | |||
Öl; Äthanol (50%ig); Limonade | ohne | geringer | geringer | ohne | ohne | ohne |
Befund | Angriff | Angriff | Befund | Befund | Befund | |
Zitronensäure (gesättigt) | geringer | ohne | ohne | ohne | ohne | ohne |
Angriff | Befund | Befund | Befund | Befund | Befund | |
Essigsäure (10%ig) | geringer | geringer | ohne | ohne | ohne | ohne |
Angriff | Angriff | Befund | Befund | Befund | Befund | |
Milchsäure (80%ig) | mittlerer | geringer | geringer | ohne | ohne | ohne |
Angriff | Angriff | Angriff | Befund | Befund | Befund | |
Weinsäure (gesättigt) | geringer | geringer | ohne | ohne | ohne | ohne |
Angriff | Angriff | Befund | Befund | Befund | Befund | |
Na2CO3 (5%ig) | geringer | geringer | geringer | ohne | ohne | ohne |
Angriff | Angriff | Angriff | Befund | Befund | Befund | |
Tee | geringer | geringer | ohne | ohne | ohne | ohne |
Angriff | Angriff | Befund | Befund | Befund | Befund | |
Phenol (5%ig) | geringer | geringer | geringer | ohne | ohne | ohne |
Angriff | Angriff | Angriff | Befund | Befund | Befund | |
NH4OH | geringer | ohne | ohne | ohne | ohne | ohne |
Angriff | Befund | Befund | Befund | Befund | Befund | |
Kaifee; Senf; Lippenstift; | ohne | ohne | ||||
Schuhcreme, Nagellack; | Befund | Befund | ||||
Fruchtsaft | ||||||
2. Etagenbedingungen:
ίο
Beharzte Trägerbahn
Preßzeiten in Minuten
Preßzeiten in Minuten
Verfahrensprodukt DE-OS 24 48 472 Erfindungsgemäßes (Beispiel 1) Verfahrensprodukt
6 4 6
Säurewert (O1In HCl) | 4-5 | 4-5 |
Oberflächennote | 4 | 4 |
(Hochglanz) | ||
Rißanfälligkeit (Bewertung | 1 | 2 |
nach DIN 53 799) | ||
Verhalten gegenüber: | ||
Wasserdampf | sehr starker | geringer |
Angriff | Angriff |
1-2 1
sehr geringer fast kein Angriff Angriff
Versuch 1
(Anwendung eines anderen Härters für das
erfindungsgemäß hergestellte Harz)
erfindungsgemäß hergestellte Harz)
20
100 Gew.-Teile des in Beispiel 1 hergestellten Harnstoff-Formaldehydharzes werden mit 2 Teilen
einer 50%igen Lösung des Triäthanolammoniumsalzes der p-Toluolsulfonsäure als Härter des Standes der
Technik und 2 Teilen eines Trennmittels auf Mineralölbasis (100% Wirkstoffgehalt) innig vermischt. Eine
Trägerbahn aus weißpigmentiertem, saugfähigem Edelzellstoffpapier mit einem Flächengewicht von 80 g/m2
wird in bekannter Weise beharzt, so daß eine beharzte Trägerbahn mit einem Endgewicht von 190 g/m2 und
einem Gehalt an flüchtigen Bestandteilen von 6,5% resultiert.
Die beharzte Papierträgerbahn wird zur Vergütung einer Spanplatte in einer Kurztaktpresse verwendet und
mit einer vergüteten Spanplattenoberfläche verglichen, die mit einer beharzten Papierträgerbahn unter
Verwendung der in Beispiel 1 hergestellten Härterlösung vergütet worden ist.
Tabelle zu Versuch 1 | Härter Triäthanolammoniumsalz der p-Toluolsulfon- säure (2 Teile einer SiWttgen Lösung) 90 120 180 |
2-3 | 2-3 | Härter Methylammoniumsalz der p-Toluolsulfon- säure (2 Teile einer 50%igen Lösung) 90 120 180 |
1 | 1 |
Preßzeit in Sek. | 3 | 3 | 3 | 2 | 2 | 1-2 |
Säurewert (0,InHCl) | 3-4 | 0 | 0 | 2-3 | 0 | 0 |
Oberflächennote (Glanzgrad 40) |
0 | sehr starker sehr starker sehr starker | 0 | sehr geringer fast | ||
Rißanfälligkeit (Bewertung nach DIN 53 799) |
geringer | |||||
Verhalten gegenüber: Wasserdampf |
||||||
Angriff Angriff Angriff Glanz-
(aufstehende (aufstehende (aufstehende verlust Papierfaser) Papierfaser) Papierfaser)
Glanz- kein
verlust Glanz
verlust
(Vergleichsversuch ohne Polymerisatzusatz,
mit nachträglichem Polymerisatzusatz sowie
mit unterschiedlichen Mengen Polymerisatzusatz
zur Stufe a) des erfindungsgemäßen Verfahrens)
55
In einem 2-1-Vierhalskolben, versehen mit Thermometer,
Rückflußkühler, Rührer und einer Vorrichtung zur kontinuierlichen pH-Wert-Messung, werden 584 g
(7,2 Mol) einer 37%igen handelsüblichen wäßrigen Formaldehydlösung sowie 1 g (2 mMol) einer 20%igen
Amidosulfonsäurelösung vorgelegt Die nun folgende Zugabe einer 50%igen Dispersion eines Copolymerisates
aus Butylacrylat und Acrylamid im Gew.-Verhältnis 95 :5 erfolgt derart, daß jeweils 1 Ansatz Harnstoffharzlösung
hergestellt wird, der sich im Gehalt an Copolymerisat von den anderen Ansätzen unterscheidet.
Dabei wurden den Ansätzen C, D, E und F 8,4 g, 16,5 g, 33 g und 50 g einer 50%igen Copolymerisaüösung
zugesetzt. Zwei Ansätzen (A und B) wird an dieser Stelle kein Copolymerisat zugesetzt. Bei Ansatz B
erfolgt die Zugabe des Copolymerisates erst am Ende der Harzsynthese.
Nun werden 33 g p-Toluolsulfonamid und 8 g
(12OmMoI) einer 25%igen wäßrigen Ammoniaklösung
sowie 210 g (3,5MoI) Harnstoff zugegeben. Im Reaktionsgemisch
stellt sich ein pH-Wert von 8 ein. Der Ansatz wird auf 90°C erhitzt und unter gutem Rühren
bei dieser Temperatur belassen. Innerhalb von 10 Minuten ist der pH-Wert des Reaktionsmediums auf 5,8
abgesunken. Durch weitere Zugabe von 8 g (120 mMol) einer 25%igen wäßrigen Ammoniaklösung wird der
pH-Wert wieder in den schwach alkalischen Bereich verschoben. Nach weiteren 10 Minuten weist das
Reaktionsgemisch eine Viskosität von 60 mPa.s, gemessen bei 2O0C, auf. Es wird mit 3 g (6 mMol) einer
20%igen Amidosulfonsäurelösung versetzt. Es stellt sich im Reaktionsgemisch ein pH-Wert von 3,8 ein, der
durch Zugabe von 3 g (45 mMol) einer 25°/oigen wäßrigen Ammoniaklösung auf 4,4 angehoben wird.
Nun geht die Reaktion während 20 Minuten bei einer Temperatur von 90°C weiter. Danach weist der Ansatz
eine Viskosität, gemessen bei 200C, von 90mPa.s und
einen pH-Wert von 5,2 auf. Das Reaktionsgemisch wird ic/ für kurze Zeit abgekühlt, mit 30 g (0,5 Mol) Harnstoff
und 25 g (370 mMol) einer 25%igen wäßrigen Ammoniaklösung versetzt, wobei im Reaktionsgemisch ein
pH-Wert von 6,5 bei 85°C resultiert. Die Temperatur
wird auf 900C erhöht und der Ansatz bei dieser Temperatur weitere 20 Minuten zur Reaktion gebracht.
Das anschließend abgekühlte Harz weist einen neutralen pH-Wert auf und besitzt eine Viskosität von
95 mPa.s. Einem Ansatz (B) wird, wie oben erwähnt, unter gutem Rühren eine Menge von 35 g einer
50%igen wäßrigen Dispersion des oben beschriebenen Copolymerisates zugesetzt.
Jeweils 100 Gew.-Teile der Harnstoffharzlösung werden mit 1 Gew.-Teil der in Beispiel 1 hergestellten
Tabelle zu Beispiel 2
Härterlösung und 0,5 Gew.-Teilen eines mineralölhaltigen
Trennmittels (100% Wirkstoffgehalt) intensiv vermischt. Ein weißpigmentiertes, saugfähiges Edelzellstoffpapier
mit einem Flächengewicht von 100 g/m2 wird in bekannter Weise so beharzt, daß eine
imprägnierte und beschichtete Papierträgerbahn resultiert, die ein Gewicht von 220 g/m2 und einen Anteil an
flüchtigen Bestandteilen, als Gewichtsverlust nach 10 Minuten Temperaturbehandlung bei 1600C gemessen,
von 6,5% besitzt. Die beharzte Trägerbahn wird zur Oberflächenvergütung einer 16 mm dicken Spanplatte
verwendet. Die Preßbedingungen entsprechen den in Beispiel 1 beschriebenen.
In nachstehender Tabelle sind die Eigenschaften der vergüteten Spanplatten angegeben. Dabei ist Probe A
unter Verwendung eines Harnstoffharzes ohne Copolymerisatzusatz, Probe B unter Verwendung eines
Harnstoffharzes mit einem Zusatz von 4 Gew.-Teilen Copolymerisatlösung nach der Harzsynthese hergestellt.
Die Harze der Proben C, D, E und F enthalten 1.2, 4 und 6 Gew.-Teile Copolymerisatlösung, bezogen auf
Flüssigharz, erfindungsgemäß zu Beginn der Harzsynthese zugesetzt.
Beharzte Trägerbahn | Probe A | Probe B | Probe C Probe D | Probe E | Probe F |
ohne PoIy- | nachträgliche | erfindungsgemäß | |||
merisatzzusatz | Zugabe | ||||
Preßzeit in Sek. | 120 | 120 | 120 120 | 120 | 120 |
Säurewert (0,InHCl) | 3-4 | 4 | 3 | 2-3 |
Oberflächennote (Glanzgrad 40) |
4 | 4 | 4 | 3-4 |
Rißanfälligkeit (Bewertung nach DFN 53 799) |
2 | 0 | 2 | 1 |
Verhalten gegenüber: Wasserdampf |
mittlerer Glanz verlust |
starker
Angriff (Papierfaser klebt in der Presse) |
mittlerer Glanz vertust |
mittlerer Glanz verlust |
2-3
3
sehr geringer geringer Glanz- Gianz-
verlust verlust
Versuch 2
zum Nachweis des technischen Fortschritts
zum Nachweis des technischen Fortschritts
Das Harnstoffharz aus Beispiel 1 wird zur Beharzung eines saugfähigen, mit Holzdekordruck (Teak) versehenen
Edclzeüsioffpäpicis mit einem Fiächengewicht von
80 g/m2 verwendet Die Imprägnierung und Beschichtung der bedruckten Papierträgerbahnen erfolgt in
üblicher Weise. Das Endgewicht der beharzten Trägerbahn beträgt 195 g/m2. Der Anteil an flüchtigen
Bestandteilen, gemessen als Gewichtsverlust nach 10 Minuten Behandlung bei 1600C, liegt bei 6%. Die
beharzte, dekorative Papierträgerbahn wird für die Vergütung einer Spanplatte eingesetzt. Die Verarbeitung
erfolgt in einer Etagenpresse unter Preßbedingungen, wie sie in Beispiel 1 beschrieben sind. Die Preßzeit
betrug 4 Minuten. Die Oberflächen der vergüteten Spanplatten sind geschlossen und weisen einen gleichmäßigen
Glanz auf. Die Transparenz der Harzschicht ist sehr gut. Es sind keinerlei Trübungen der Oberfläche zu
erkennen. Im Rißtest gemäß DlN 53 799 wird Stufe 0 erreicht.
Claims (1)
10
15
Patentanspruch:
Verfahren zur Herstellung von Lösungen härtbarer Harnstoff-Formaldehydharze für die Tränkung
und Beschichtung von Trägerbahnen, zur Oberflächenvergütung von Holzwerkstoffplatte^ wobei
man eine wäßrige Lösung von
a) Harnstoff und Formaldehyd in einem Molverhältnis von 1 :1,5 bis 2,5 in Gegenwart von 0,2
bis 1,0 mMol einer Aminosulfonsäure und 20 bis 10OmMoI Ammoniak Qeweils bezogen auf
1 Mol Harnstoff) bei Temperaturen von 70 bis 95° C 10 bis 30 Minuten umsetzt, bis die 5O"/oige
Lösung bei 2O0C eine Viskosität von 55 bis 65 mPa.s aufweist,
b) sodann 0,8 bis 10 mMol einer Aminosulfonsäure zusetzt, mit Ammoniak einen pH-Wert von 4,0
bis 4,5 während einer Reaktionszeit von 10 bis 25 Minuten bei 70 bis 95°C aufrechterhält, bis
die 50%ige Lösung bei 20°C eine Viskosität von 80 bis 110mPa.s aufweist, und schließlich
diesem Reaktionsprodukt
c) 40 bis 20OmMoI Ammoniak sowie 0,1 bis 0,3 25 c)
Mol Harnstoff zusetzt und das Reaktionsgemisch bei einer Temperatur von 70 bis 95° C 15
bis 45 Minuten umsetzt, bis die 50%ige Lösung bei 200C eine Viskosität von 85 bis 125mPa.s
aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß man dem Reaktionsgemisch in der Stufe a) 1 bis 10 Gew.-%,
bezogen auf Festharz, eines Polymerisates in Form einer Emulsion oder Suspension, wobei das Polymerisat
aus Monomeren der allgemeinen Formel
für die Tränkung und Beschichtung von Trägerbahnen, zur Ob Tflächenvergütung von Holzwerkstoffplatten.
Aus der DE-OS 24 48 472 ist ein Verfahren zur Herstellung von Lösungen härtbarer Harnstoff-Formaldehydharze,
insbesondere für die Tränkung und Beschichtung von Trägerbahnen, zur Oberflächenvergütung
von Holzwerkstoffplatten bekannt, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine wäßrige
Lösung von
Priority Applications (9)
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---|---|---|---|
DE2734638A DE2734638C2 (de) | 1977-08-01 | 1977-08-01 | Verfahren zur Herstellung von Lösungen härtbarer Harnstoff-Formaldehydharze für die Tränkung und Beschichtung von Trägerbahnen zur Oberflächenvergütung von Holzwerkstoffplatten |
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