DE3344239A1

DE3344239A1 - Verfahren zur verminderung der formaldehydabgabe von mit veredelungsschichten furnierten span- und faserplatten

Info

Publication number: DE3344239A1
Application number: DE19833344239
Authority: DE
Inventors: Hans-Albrecht 3153 Lahstedt May; Edmone Prof. Dr.-Ing. 3300 Braunschweig Roffael
Original assignee: Fraunhofer Der Angewandten Forschung EV 8000 Muenchen Gesell zur Forderung; Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Casco Adhesives AB
Priority date: 1983-12-07
Filing date: 1983-12-07
Publication date: 1985-08-01
Also published as: DE3486202D1; ATE93444T1; EP0144985A3; EP0144985B1; DE3344239C2; EP0144985A2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung der Formaldehydabgabe von mit Veredelungsschichten furnierten Span- und Faserplatten, wobei die Span- oder Faserplatten der Emissionsklasse E1 angehören.
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Unter Holzspanplatten versteht man Platten aus Holzspänen, die mit einem Bindemittel aus Kunstharzleim heißgepreßt werden. Durch Größe, Form und Anordnung der Späne und die Menge des Kunstharzanteils, die im allgemeinen im Bereich von 5 bis 10% liegt, können die Eigenschaften der Holzspanplatten stark variiert werden. Die Holzspanplatten lassen sich mit Dekorfilmen, Grundierfilmen und Furnieren, beispielsweise mit wertvollen Hölzern, beschichten.

In der Bundesrepublik Deutschland ist der Verbrauch an Holzspanplatten in den letzten Jahren sehr stark gestiegen. Während die Produktion von Holzspanplatten 1969 bei 3,4 Millionen Kubikmeter lag, stieg sie 1971 auf 4,3 Millionen Kubikmeter an und betrug 1980 bereits 6,2 Millionen Kubikmeter.

Harnstoffharze oder Aminoplaste sind die weitaus am meisten benutzten Spanplattenbindemittel. Sie zeichnen sich durch günstigen Preis und hohe Festigkeit der Verleimung aus und ermöglichen zudem sehr kurze Preßzeiten. Die Harnstoffharze besitzen jedoch den großen Nachteil, daß sie während des Gebrauchs der Spanplatten Formaldehyd abgeben, der nicht nur einen unangenehmen Geruch besitzt sondern auch gesundheitsbedenklich ist, und daher unterliegt die Verwendung von Harnstoffharzen als Bindemittel bestimmten Beschränkungen.

Isocyanate werden bisher nur in geringem Umfang als Bindemittel für Spanplatten verwendet. Speziell Diphenylmethandiisocyanat hat sich aber als ausgezeichnetes Bindemittel

erwiesen, mit dem sich Platten von hoher Dauerhaftigkeit herstellen lassen. Der Preis dieser Produkte hat bisher jedoch eine breitere Anwendung verhindert.

In der europäischen Patentanmeldung 79 103 902.7 werden mehrschichtige, vorwiegend aminoplastgebundene Span- oder Faserplatten beschrieben, die in einem Innenbereich, vorzugsweise in der Mittelschicht, als Bindemittel einen nicht zur Gruppe der Aminoplaste gehörenden Kleber, zum Beispiel Diisocyanat, aufweisen und die dadurch gekennzeichnet sind, daß für diesen Innenbereich nur solche Bindemittel verwendet werden, deren Aushärtung durch die Anwesenheit von zusätzlichen formaldehydreaktiven Stoffen nicht beeinträchtigt wird, wobei dem Bindemittel diese zusätzlichen Stoffe in Form von Ammoniak, Ammoniumcarbonat, Harnstoffen, Thioharnstoffen, Melamin oder Dicyandiamid beigemischt sind, die mit dem nach dem Pressen der Platte noch vorhandenen oder freiwerdenden Formaldehyd unter Feuchte- und/oder Wärmeeinwirkung direkt, gegebenenfalls auch indirekt über Spalt-

20 produkte, ihn abbindend reagieren.

Die europäische Patentanmeldung 79 101 728.8 betrifft ein Verfahren zur Verminderung der Formaldehydabgabe von aminoplastgebundenen Span- oder Faserplatten, bei dem auf die Oberfläche der Platten im heißen Zustand unmittelbar in kurzem Zeitabstand nach deren Entnahme aus der Heizpresse Harnstoffe oder andere Ammoniak abspaltende Stoffe in Form einer wäßrigen Lösung aufgebracht werden.

es ist heute bereits möglich, auch nach anderen Verfahren ' aminoplastgebundene Holzspanplatten mit einer Formaldehydabgabe - gemessen nach dem Perforatorverfahren (DIN EN 120; Bestimmung von Formaldehyd in Spanplatten, Perforatormethode, Beuth-Verlag, Berlin, Köln) - von unter 10 mg/100 g atro Platte herzustellen. Bauspanplatten dieser Emissionsklasse (E1) dürfen unbeplankt und unbeschichtet uneingeschränkt in

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Wohnräumen eingesetzt werden (vgl. ETB-Richtlinie 1980s Richtlinie über die Verwendung von Spanplatten hinsichtlich der Vermeidung unzumutbarer Formaldehydkonzentration in der Raumluft, Fassung April 1980, Beuth-Verlag, Berlin, Köln). 5

Diese E1-Platten werden aber in der Snerrholzindustrie in vielen Fällen mit Veredelungsschichten furniert, zum Beispiel mit Mahagoni, beispielsweise für die Herstellung von Paneelen. In der Sperrholzindustrie ist es üblich, zum Furnieren Harnstoff-Formaldehyd-Harze mit hohem Formaldehydgehalt (Molverhältnis Harnstoff : Formaldehyd 1 : 1,6 bis 1 : 1,8) als Bindemittel zwischen dem Furnier und der Platte einzusetzen. Auch bei der Aufbringung von Kunststoffoberflächen für den Möbelbau werden heißhärtende formaldehydrei-

15 ehe Harnstoff-Formaldehyd-Harze verwendet.

Durch die Anwendung dieser Bindemittel kann sich die Formaldehydabgabe der furnierten bzw. anderweitig beschichteten Platten je nach Beschichtungstyp, Holzart, Dicke, Schnittrichtung und Herstellungsbedingungen so erhöhen, daß die gesetzlichen Erfordernisse nicht mehr erfüllt werden. Auch die formaldehydmindernde Wirkung des- Absperrens (zum Beispiel durch das Furnier) geht verloren und wird völlig überdeckt (vgl. Marutzky, R., Mehlhorn, L. und Wenzel, W., 1981:

"Empfehlungen zur Verwendung von Spanplatten im Möbelbau", Vortrag, gehalten anläßlich des Symposiums der Mobil Oil AG in Grainau am 18. September 1981). Dies trifft insbesondere zu, wenn die Formate der furnierten Platten bzw. der Paneele sehr klein sind (vgl. ETB-Richtlinien).

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde _e ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, gemäß dem es möglich ist, die Formaldehydabgabe von Span- und Faserplatten mit aufgebrachten Veredelungsschichten zu verringern, wobei die Platten selbst der Emissionsklasse E1 angehören, die Veredelungsschichten insbesondere wertvolle Furnierhölzer

sind und unter Verwendung von Harnstoff-Formaldehyd-Harzen mit hohem Formaldehydgehalt aufgebracht worden sind.

Das in der oben erwähnten europäischen Patentanmeldung 79 101 728.8 beschriebene Verfahren eignet sich zur Lösung dieser Aufgabe nicht, da durch das Aufsprühen auf die bereits furnierten Platten von Harnstoff oder anderen Ammoniak abspaltenden Stoffen in Form einer wäßrigen Lösung die Veredelungsschichten beschädigt und stark verfärbt würden. Das in der europäischen Patentanmeldung 79 103 902.7 beschriebene Verfahren eignet sich zur Lösung dieser Aufgabe ebenfalls nicht, da die Herstellung der Platten durch die Maßnahmen, die in der europäischen Patentanmeldung 79 103 902.7 beschrieben werden, wesentlich verteuert würde. Ferner müssen gemäß dieser Patentanmeldung dreischichtige Holzspanplatten hergestellt werden, die in einer Schicht ein nicht zur Gruppe der Aminoplaste gehörendes Bindemittel enthalten; dies bedeutet eine nicht unerhebliche Einschränkung.

Überraschenderweise wurde jetzt gefunden, daß die oben genannte Aufgabe dadurch gelöst werden kann, daß man die emissionsarmen Spanplatten, die der Emissionsklasse E1 angehören, mit formaldehydreaktiven Stoffen vor der Furnierung bzw. Aufbringung der Veredelungsschicht behandeln kann, anschließend die Veredelungsschicht aufbringen kann und daß dann diese Spanplatten keinen Formaldehyd oder nur äußerst geringe Mengen an Formaldehyd abgeben.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Verminderung der Formaldehydabgabe von mit Veredelungsschichten furnierten Span- und Faserplatten, die der Emissionsklasse E1 angehören, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Platten vor dem Furnieren in an sich bekannter Weise mit wäßrigen Lösungen von Harnstoff und/oder anderen Ammoniak abspaltenden Verbindungen behandelt werden und daß anschließend in an sich bekannter Weise die Veredelungsschichten aufgebracht werden.

Die Erfindung betrifft somit insbesondere auch ein Verfahren zur Herstellung von mit Veredelungsschichten furnierten Span- und Faserplatten, gemäß dem die Faser- und Spanplatten der Emissionsklasse E1 in an sich bekannter Weise mit wäßrigen Lösungen von Harnstoff und/oder anderen Ammoniak abspaltenden Verbindungen behandelt werden und anschließend in an sich bekannter Weise unter Verwendung von Harnstoffharzen oder Aminoplasten als Bindemittel mit den Veredelungsschichten, vorzugsweise mit Mahagoniholz, furniert werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden als formaldehydreaktive Stoffe Harnstoff und/oder andere Ammoniak abspaltende Verbindungen, wie zum Beispiel Ammoniumcarbonat, verwendet. Solche Stoffe sind in der europäischen Patentanmeldung 79 103 902.7 (entsprechend der DE-PS 28 29 021) beschrieben. Durch das erfindungsgemäße Verfahren soll nicht die Formaldehydabgabe der Rohplatten selbst vermindert werden, da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Platten der Emissionsklasse E1 verwendet werden, für deren Verwendung es im Bauwesen keiner weiteren Verringerung in ihrer Formaldehydemission bedarf. Erfindungsgemäß ist es möglich, Platten, die kaum Formaldehyd abgeben, unter Verwendung von Harnstoff-Formaldehyd-Harzen zu furnieren, ohne daß die fertige furnierte Platte unzulässige Mengen an Formaldehyd abgibt. Die Spanplatte fungiert als Träger für den Formaldehydfanger. Durch die räumliche Trennung zwischen dem Harnstoff-Formaldehyd-Harz und dem Formaldehydfänger geht die Härtung des Harzes ungestört vonstatten, während der freie Formaldehyd in der Platte abgefangen wird (vgl. Erörterung des Standes

30 der Technik in der DE-PS 2 8 51 589).

Beim Furniervorgang wandert der frei vorliegende Formaldehyd von den Oberflächen der Platten in das Platteninnere,, wo sich die Formaldehydfänger befinden (vgl. hierzu die Lehre der DE-PS 28 51 589) . Dort reagiert der hineindiffundierende Formaldehyd mit den Formaldehydfängern. Auf diese Weise läßt sich die Formaldehydabgabe der furnierten Platten drastisch vermindern.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden wäßrige Lösungen von Harnstoff und/oder anderen Ammoniak abspaltenden Verbindungen verwendet. Die wäßrigen Lösungen können Konzentrationen im Bereich von 5% bis 60%, vorzugsweise von 3o% bis 50%, aufweisen. Sie werden auf einfache Weise hergestellt, indem man die entsprechenden Verbindungen in Wasser löst. Als Ammoniak abspaltende Verbindungen können Ammoniumcarbonat, Ammoniumbicarbonat verwendet werden. Bevorzugt wird Harnstoff in Abmischung mit Ammoniumcarbonat verwendet.

Der Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung ist nicht auf aminoplastharzgebundene Spanplatten der Emissionsklasse E1 beschränkt, sondern das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich mit Erfolg auf isocyanatgebundene Spanplatten und phenolformaldehydharzgebundene Spanplatten anwenden, die von sich aus kaum oder gar keinen Formaldehyd abgeben, aber durch das Furnieren mit Aminoplastharzen als Bindemittel an Formaldehydabgabepotential gewinnen. Auch emissionsarme Faserplatten können entsprechend dem Verfahren behandelt wer-

20 den.

Das .folgende Beispiel erläutert die Erfindung, ohne sie zu beschränken. ·

Beispiel

Eine Spanplatte der Emissionsklasse E1 [Perforatorwert 8,0 mg (jodometrisch) bzw. 6,1 mg (photometrisch)/100 g atro Platte] wurde mit 220 g/m² einer 50%igen Harnstoff-Formaldehyd-Harzlösung (Molverhältnis 1:1,6) bestrichen und anschließend mit einem Furnier (Mahagoni, Dicke 0,6 mm) beschichtet.

Zum Vergleich wurde die gleiche Platte vor dem Furnieren unter den gleichen Bedingungen mit einer 30%igen Harnstofflösung in einer Menge von 100 g/m² besprüht und anschließend,, wie beschrieben, furniert.
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In der folgenden Tabelle sind die Formaldehydabgabebeträge
der furnierten Spanplatten nach der WKI-Methode (Roffael,E., 1975: Messung der Formaldehydabgabe. Praxisnahe Methode zur Ermittlung der Formaldehydabgabe harnstoffharzgebundener

Spanplatten für das Bauwesen. Holz-Zentralblatt 101, Seiten 1403 bis 1404) wiedergegeben. Fallweise wurden auch die
Formaldehydabgabebeträge der unfurnierten Platte mit angegeben. Aus den tabellierten Angaben wird deutlich, daß durch
die Behandlung der Spanplatten mit formaldehydreaktiven

Stoffen eine erhebliche Verminderung der Formaldehydabgabe
gegenüber den unbehandelten Platten eintritt. Diese Verminderung liegt nach einer Prüfdauer von 144 h im WKI-Test bei über 30%. Die Formaldehydabgabebeträge wurden an furnierten Spanplatten nach der Perforatormethode nicht bestimmt, da

die Perforatormethode auf beschichtete oder anderweitig

oberflächenbehandelte Platten nach der ETB-Richtlinie nicht anwendbar ist.

Formaldehydabgabebestimmung

Probe

Feuchte mg CH^O/IOO g atro Platte nach der Perforatormethode

% jodometrisch photometrisch

mg CH₂(VlOO g atro Platte
nach der WKI-Methode

h 48 h 72 h 144 h

Spanplatten unfurniert	7,18	8,0	6,1	5,7	11,2	-	-
Spanplatten furniert	8,94			■8,1	16,4	19,0	35,1

Spanplatten mit 30 %iger
Harnstofflösung (100 g/m*)
Platte)besprüht und anschließend furniert

8,77

5,4 9,1 12,0 23,1

Die Formaldehydabgabebeträge der furnierten Spanplatten wurden nach der WKI-Methode (Roffael 1975) und nicht nach der Perforatormethode ermittelt, da die letztgenannte Methode für die Bestimmung der Formaldehydabgabe von beschichteten oder anderweitig oberflächenbehandelten Spanplatten nach der ETB-Richtiinie (1980) nicht anwendbar ist.

ISJ OJ CO

Claims

KRAUS & WEiSERT 334*239 PATENTANWÄLTE UND ZUGELASSENE VERTRETER VOR DEM EUROPÄISCHEN PATENTAMT DR. WALTER KRAUS DIPLOMCHEMIKER · OR.-INS. ANNEKÄTE WEISERT DIPL.-ING. FACHRICHTUNG CHEMIE IRMGARDSTRASSE 13 · D-8OOO MÜNCHEN 71 · TELEFON O89/797O77-797O78 · TELEX O5-212156 kpai el TELEGRAMM KRAUSPATENT 4178 AW/an FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FÖRDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG e.V. 8000 München Verfahren zur Verminderung der Formaldehydabgabe von mit Veredelungsschichten furnierten Span- und Faserplatten PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Verminderung der■Formaldehydabgabe von mit Veredelungsschichten furnierten Span- und Faserplatten,, dadurch gekennzeichnet , daß Platten, die der Emissionsklasse E1 angehören, vor dem Furnieren in an sich bekannter Weise mit wäßrigen Lösungen von Harnstoff und/oder anderen Ammoniak abspaltenden Verbindungen behandelt werden und daß anschließend in an sich bekannter Weise die Veredelungsschichten aufgebracht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Span- oder Faserplatten verwendet werden, die mit alkalischen Phenolformaldehydharzen oder Diisocyanatharzen gebunden sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Behandlung mit den wäßrigen Lösungen durch Besprühen erfolgt.