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 Holzwerkstoffplatten

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DE2734638C2
DE2734638C2 DE2734638A DE2734638A DE2734638C2 DE 2734638 C2 DE2734638 C2 DE 2734638C2 DE 2734638 A DE2734638 A DE 2734638A DE 2734638 A DE2734638 A DE 2734638A DE 2734638 C2 DE2734638 C2 DE 2734638C2
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Description

CH2=C-C7
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
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
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
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-
eher Harzablösung
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
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)
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
Beispiel 2
(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
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
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