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Ve#rfahren zum Verleimen von Holz und holzähnlichen Stoffen Gegenstand
dieser Erfindung ist ein Verfahren zum Verleimen von Holz und holzähnlichen Stoffen
unter Verwendung von Metallverbindungen von Kondensationsprodukten aus Phenolen
mit Al-
dehyden oder deren Polymeren, wobei zwecks Förderung und Beschleunigung
der bei höheren Temperaturen eintretenden Dissoziation der labilen Metallverbindungen
von Phenol-Aldehyd-Kondensationsprodukten sauer reagierende Stoffe, z. B. Säuren
oder saure Salze, bzw. säureabspaltende Stoffe getrennt von den Kondensationsprodukten
auf die zu verklebenden Flächen aufgebracht werden, wodurch beim nachfolgenden Verleimen
unter Anwendung von Hitze und Druck, unabhängig vom Feuchtigkeits-gehalt des Werkstoffes,
ein sicheres und rasches Abbinden erzielt wird.
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Es ist bereits bekannt, Holz, insbesondere Sperr- und Furnierholz,
mit Hilfe von Phenolharzen zu verleimen. Bei dieser Verleimung werden entweder mit
Phenolharz getränkte Papierfolien als Zwischenschicht angewendet, oder aber es wird
eine wäßrige, in jedem Verhältnis mit Wasser verdünnbare Lösung eines Phenol-Aldehyd-Kondensationsproduktes
direkt auf die zu verleimenden Werkstoffe aufgebracht. Die Herstellung der Verleimungsfilme
erfolgt in bekannter Weise derart, daß Papier z. B. entweder mit einem in Gegenwarteines
Alkaliüberschusses kondensierten Produkt, das nur so kurz kondensiert wurde, daß
die Bildung zweier Schichten vermieden worden war und welches nicht in jedem Verhältnis
mit Wasser verdünnbar ist, getränkt wird, oder aber es wird für die Tränkung des
Papiers eine wäßrige, in jedem Verhältnis mit Wasser verdünnbare Lösung eines Phenol-Aldehyd-Kondensationsproduktes
verwendet, welches in Abwesenheit eines
Alkaliüberschusses zumindest
so weit kondensiert wurde, daß sich zwei Schichten gebildet haben, und welches nachfolgend
durch Alkalien gelöst wird.
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Die Papierfilme (die Klebefolien), zumal solche, die mit in Gegenwart
eines Alkaliüberschusses kurz kondensiertem Produkt getränkt sind, gelangen nur
im trockenen Zustand zur Anwendung. Dabei wird von den Erzeugern der Feuchtigkeitsgrad
des Holzes vorgeschrieben. Im Sinn dieser Vorschrift soll die Holzfeuchtigkeit zwischen
8 und 9 Ilo liegen. Andernfalls nämlich ist eine Verleimung überhaupt
nicht zu erreichen. Liegt die Holzfeuchtigkeit höher als gl/o, dann dringt das Kondensationsprodukt,
mit welchem das Papier getränkt wurde (wegen seiner, wenn auch nur beschränkten
Löslichkeit in Wasser), in die Holzfurniere ein, wobei das Papier zur Gänze vom
Kunstharz entblößt wird. In diesem Fall sind die Furniere durch das eingedrungene
Harz erstens mißfarbig (fleckig) geworden, zweitens haften sie nicht im geringsten
aneinander. Aus der Presse erhält man wieder die einzelnen Furniere und vom Kunstharz
befreites Papier. Liegt wieder die Holzfeuchtigkeit unter 81/o, dann schmilzt das
Harz des Klebefilms nicht, und es kommt auch keine Verleimung zustande.
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Während bei einer über 911/o liegenden Holzfeuchtigkeit die Ursache
der Fehlleiraung klar gegeben ist (Einziehen des Harzes in die Furniere), kann man
auf den ersten Blick nicht verstehen, weshalb bei einer geringen (unter 8% liegenden)
Holzfeuchtigkeit die Leimung nicht zustande kommen kann.
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Für die Praxis ist dieser geringe Spielraum im Grad der Holzfeuchtigkeit
(8 bis 9 '/o) ein sehr großer Nachteil. Die Sperrholzfabriken sind
deshalb gezwungen, die Furniere vor dem Verleimen zu konditionieren, d. h.
sie müssen mittels Lagern in Räumen von entsprechender Luftfeuchtigkeit den vorgeschriebenen
und unbe ' dingt erforderlichen Feuchtigkeitsgrad einstellen.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können Holz und ähnliche Stoffe,
wie z. B. Faserplatten, Vulkanfiber, Hartpapier usw., auch in solchen Fällen, in
denen der Feuchtigkeitsgehalt einerseits tiefer als 81/o und anderseits höher als
9,% liegt, mit Hilfe der genannten Kondensationsprodukte, gleichgültig ob sie in
Form einer Papier- oder anderen Folie oder als direkter Auftrag auf die zu verbindenden
Werkstücke, z. B. Furniere, zur Anwendung gelangen, rasch und sicher verleimt werden.
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Man verfährt hierbei zweckmäßig so, daß man zuerst den Dissoziationsbeschleuniger,
vorzugsweise in dickflüssigem Zustand, damit er nicht zu sehr in das zu verklebende
Material einzieht, in dünner Schicht aufträgt und trocknet. Hierauf werden zwischen
die zu vereinigenden und vorbehandelten Furniere u. dgl. die Filme eingelegt und
das Ganze in der Heißleimpresse verpreßt. Auf das mit dein vorgenannten Dissoziationsbeschleuniger
vorbehandelte Material kann zweckmäßig nach dem Trocknen auch mittels direkten Auftrages
ein alkalisches Phenol-Aldehyd-Kondensationsprodukt aufgetragen werden, worauf bei
1-95 bis 135' C zusammengepreßt wird. Das getrennte Auftragen von dem vorerwähnten
Klebstoff und Dissoziationsbeschleuniger kann aber auch so vorgenommen werden, daß
man zunächst den Klebstoff auf die Unterlage aufträgt und trocknet und erst dann
die Klebstoffschicht mit einer dünnflüssigen Lösung des Dissoziationsbeschleunigers
überzieht oder übersprüht.
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Es wurde bereits vorgeschlagen, beim Verleimen von saugfähigen Materialien
mit wäßrigen, in jedem Verhältnis mit Wasser verdünnbaren alkalischen Lösungen von
Kondensationsprodukten aus Phenolen und Aldehyden, welche zumindest so weit kondensiert
worden waren, daß sich zwei Schichten gebildet haben, die zu verklebenden Flächen
vorerst mit Metallsalzlösungen oder verdünnten Säuren zu behandeln. Durch diese
Maßnahme sollen ander Oberflächeder zu verklebenden Materialien Fällungsprodukte
des zumindest bis zur Bildung von zwei Schichten kondensierten Produktes angesammelt
bzw. am Eindringen in das Material verhindert werden. Als Fällungsmittel können
auch Lösungen von nicht in jedem Verhältnis mit Wasser verdünnbaren Kondensationsprodukten
aus Phenolen und Aldehyden, die in Gegenwart eines Alkaliüberschusses kondensiert
worden waren, Anwendung finden. Bei diesem Vorschlag lag die Erkenntnis, daß die
Metall-, insbesondere die Alkalisalze von Kondensationsprodukten aus Phenolen und
Aldehyden, wenn sie als Leim -mittel für Holz und holzähnliche Stoffe verwendet
werden, nur bei Anwendung von Dissoziationsbeschleuniger in Form von Säuren, säureabspaltenden
Stoffen oder sauren Salzen rasche und sichere Verleimungen, und zwar unabhängig
vom Feuchtigkeitsgehalt des Holzes, zu liefern vermögen, nicht zugrunde. Bei der
Verwendung von z. B. trockenen Klebefolien können auch kaum, wenn der Dissoziationsbeschleuniger,
wie vorgesehen, auch im trockenen Zustand mit der Klebefolie in Berührung kommt,
Füllungsprodukte entstehen. Bei dem angeführten Vorschlag ist weder von Dissoziationsbeschleunigern
die Rede, noch werden dort z. B. in Gegenwart eines Alkaliüberschusses kurz kondensierte
Produkte als Klebstoffe verwendet.
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Wie vorher erwähnt, kann man auf den ersten Blick nicht verstehen,
weshalb bei einer unter 811/o liegenden Feuchtigkeit des Holzes die Leimung z. B.
mittels einer Papierfolie, welche mit einem Kondensationsprodukt ausPhenolen undAldehyden
getränkt ist, das in Gegenwart eines Alkaliüberschusses nur so, kurz ko#n#dens#iert
wurde, daß keine Schichtenbildung eintrat (z. B. nach USA.-Patenten i
96ü 176 und i 96o 177), nicht erreichbar ist. Bei der näheren Untersuchung
dieser Erscheinung- kann man doch die Erklärung finden.
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Wie im deutschen Patent 339 301 ausgeführt, sind die salzartigen
Verbindungen der Phenol-Aldehyd-Kondensationsprodukte offenbar von labiler Beschaffenheit.
Sie erleiden, insbesondere bei
höheren Temperaturen, eine hvdrolytische
Dissoziation, deren Grad von der #Zatur des Metalls abhängig ist. Das z. B. in Gegenwart
eines Alkaliüberschusses kondensierte, beschränkt wasserlösliche Produkt (z. B.
nach USA.-Patent i 96o 176), ebenso das zumindest bis zur Bildung von zwei Schichten
wasserunlöslich kondensierte und dann in Alkalien gelöste Produkt dürfte ini Sinn
des deutschen Patents 339 301 z. B. als Natronsalz entsprechend dem allgemeinen
Schema R - 0 - Na vorliegen.
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Von der Sicherheit und Geschwindigkeit, mit der die vorerwähnte hydrolytische
Dissoziation vor sich geht, hängt auch die Sicherheit und Geschwindigkeit der Verleimung
ab. Nach dem Schema R - 0 - Na (wobei R das Phenolharzmolekül bedeutet) +H.,0
=R - OH + NaOH läßt sich erklären, weshalb beim Arbeiten mit der bereits
mehrmals genannten Leimfolie eine gewisse Feuchtigkeit unbedingt erforderlich ist.
Aus dem vorstehenden Schema geht auch hervor, daß, wenn ein A.,kzeptor, zu dem das
Natrium eine große Affinität besitzt, vorhanden ist, die Sicherheit und die Geschwindigkeit
der Dissoziation wachsen müssen. In Gegenwart von Feuchtigkeit (also von Wasser
allein) verläuft die Dissoziation sehr träge und unsicher. Die durchgeführten Versuche
haben ergeben, daß die Sicherheit und Geschwindigkeit der Dissoziation am größten
bei der Verwendung von HCI ist, kleiner bei H2S04 und noch kleiner bei der Verwendung
von Al 2(S04)3 (als Dissoziationsbeschleuniger).
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Hier handelt es sich also um Dissoziationen bei höherer Temperatur
(die Verleimung wird bei Temperaturen von 1:25 bis 13'5" C durchgeführt)
und nicht um Fällungen, die meistens in Gegenwart von Wasser bzw. in wäßrigen Lösungen
vorgenommen werden.
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Aus den vorstehenden Ausführungen geht auch hervor, daß die hier beschriebenen
Dissoziationsbeschlenniger nur in jenen Fällen angewendet werden sollen, in denen
Metall-, insbesondere Alkalisalze von Kondensationsprodukten aus Phenolen und Aldehyden
(gleichgültig in welcher Form) zur Anwendung kommen.
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Es ist bereits bekannt, beim Verleimen von Holz und holzähnlichen
Stoffen mit wäßrigen Lösungen von Kondensationsprodukten aus Harnstoff, Thioharnstoff
oder ihren Derivaten mit Aldehyden Säuren, saure Salze oder säureabspaltende Stoffe
als Härter zu verwenden. Bei diesen Kondensationsprodukten handelt es sich aber
weder um .\,fetallsalze, noch findet eine hydrolytische Dissoziation überhaupt statt.
Auch sonst unterscheiden sich die Harnstoffharze von den Phenolharzen sowohl in
chemischer als auch in physikalischer Beziehung. Wie vorstehend dargetan, sollen
die hier getrennt aufgetragenen Säuren, sauren Salze u. dgl. die bei höheren Temperaturen
eintretende Dissoziation beschleunigen. Eine solche Dissoziation können nur die
Metallsalze der Phenol-Aldehyd-Kondensationsprodukte erleiden. Die vorstehend beschriebene
Beschleunigung der Dissoziation (mittels Säuren usw.) tritt auch ein, wenn die vorgenannten
Phenol-Aldehyd-Kondensationsprodukte Zusätze, wie Kohlehydrate und/oder Naturharze
oder Naturharzseifen und/oder Weichmachungsmittel, enthalten.
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Es ist überraschend, daß auch bei Verwendung von derart feuchten Furnieren,
da während des Heißpressens eine starke Dampfentwicklung eintritt, die Leimfugenfestigkeit
eine derart große ist, daß auch der absichtlich nicht abgeführte Dampf wohl das
Furnier, nicht aber dieLeiinfuge sprengen kann. Auch wenn die Furniere einen unter
4"/o liegenden Feuchtigkeitsgehalt (vorderVerleimung) aufweisen, kann die Leimfuge
sogar mit Hilfe eines Messers nicht auseinandergebracht werden. Welche Gewalt immer
angewendet wird, erfolgt der Bruch nicht in der Verleimungsstelle, sondern im Holz
selbst. Es besteht dadurch die Möglichkeit, Verleimungen mit Hilfe der vorgenannt#en
Kondensationsprodukte, gleichgültig ob sie als Klebefolie oder als direkter Auftrag
zur Anwendung gelangen, rasch und sicher durchzuführen, wobei z. B. bei den Holzfurnieren
vorher der Feuchtigkeits- bzw. der Trockenheitsgrad erst gar nicht eingestellt werden
muß.
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Aus f ührungsbei sp i ele i. Schälfurniere werden mit einer
3- bis 5,1/oigen Salzsäurelösung, welche z. B. zweckmäßig mit 1/2 bis il/o
Johannisbrotkernmehl oder i bis 2'/o Stärke eingedickt wurde, behandelt und getrocknet.
Eine Klebefolie, welche z. B. mit einem Phenol-Aldehyd-Kondensationsprodukt, das
gemäß USA.-Patent i 96o, 176 hergestellt worden. war, getränkt wurde, wird in bekannter
Weise zwischen die zu vereinigenden Schälfurniere eingelegt, worauf, je
nachdem,
ob es sich um Weich- oder Hartholz handelt, mit 8 bis 12 bzw. 18 bis 2#2
kg/cm2 bei einer Temperatur von i2o bis 1460 C in der Presse gepreßt wird.
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2. Auf eine Mittellage (Weich- oder Hartholz) wird beiderseitig
eine 5- bis 9%ige Chlorammoniumlösung aufgetragen. Nach erfolgter Trocknung wird
ebenfalls beiderseitig eine 2o- bis 3c#l/oige wäßrige Lösung eines mindestens bis
zur Bildung von zwei Schichten kondensierten und dann in Ätznatron gelösten, in
jedem Verhältnis mit Wasser verdünnbaren Phenol-Aldehyd-Kondensationsproduktes aufgebracht.
Nacheventuellem Antrocknen an der Luft oder bei 8o,' C nicht übersteigender
Temperatur werden zwei Deckfurniere aufgelegt und wie im Beispiel i verpreßt.
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3. Schälfurniere werden mit einer 4- bis 611/oigen Ammonsulfatlösung
oder mit einer 3- bis 51/oigen Aluminiumsulfatlösung, zweckmäßig unter Zusatz
eines im Beispiel i genannten Eindickungsmittels, behandelt und getrocknet. Eine
Klebefolie, welche z. B. mit dem im Beispiel 2 genannten Kondensationsprodukt getränkt
wurde, wird zwischen die zu vereinigenden Schälfurniere eingelegt, worauf weiter
verfahren wird, wie im Beispiel i beschrieben.
4. Wie Beispiel 2,
nur enthält das Kondensationsprodukt einen gewissen Prozentsatz an Streckungsmitteln,
wie z. B. Roggenmehl, johannisbrotkernmehl oder Stärke.