EP0144985A2 - Verfahren zur Verminderung der Formaldehydabgabe von furnierten Span- und Faserplatten - Google Patents

Verfahren zur Verminderung der Formaldehydabgabe von furnierten Span- und Faserplatten Download PDF

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EP0144985A2
EP0144985A2 EP84114876A EP84114876A EP0144985A2 EP 0144985 A2 EP0144985 A2 EP 0144985A2 EP 84114876 A EP84114876 A EP 84114876A EP 84114876 A EP84114876 A EP 84114876A EP 0144985 A2 EP0144985 A2 EP 0144985A2
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formaldehyde
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urea
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Edmone Prof. Dr.-Ing. Roffael
Hans-Albrecht May
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Casco Adhesives AB
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Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Casco Nobel AB
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N7/00—After-treatment, e.g. reducing swelling or shrinkage, surfacing; Protecting the edges of boards against access of humidity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N1/00—Pretreatment of moulding material
    • B27N1/003—Pretreatment of moulding material for reducing formaldehyde gas emission

Definitions

  • the invention relates to a method for reducing the release of formaldehyde from chipboard and fiber board veneered with finishing layers, the chipboard or fiber board belonging to emission class E1.
  • Wood chipboards are wood chip boards that are hot pressed with a synthetic resin glue binder. Due to the size, shape and arrangement of the chips and the amount of synthetic resin, which is generally in the range of 5 to 10%, the properties of the chipboard can be varied widely.
  • the chipboard can be coated with decorative films, primer films and veneers, for example with valuable woods.
  • Urea resins or aminoplastics are by far the most widely used particle board binders. They are characterized by a favorable price and high strength of the gluing and also enable very short pressing times.
  • the urea resins have the great disadvantage that they release formaldehyde during the use of the particle board, which not only has an unpleasant odor but is also harmful to health, and therefore the use of urea resins as binders is subject to certain restrictions.
  • isocyanates have only been used to a small extent as binders for particle boards.
  • Diphenylmethane diisocyanate in particular has proven to be an excellent binder with which plates of high durability can be produced.
  • the price of these products has so far prevented wider use.
  • the published European patent application 0 012 169 describes multilayer, predominantly aminoplast-bonded chipboard or fiberboard which, in an interior, preferably in the middle layer, has an adhesive which does not belong to the group of aminoplasts, for example diisocyanate, as a binder and which is characterized by it that only those binders are used for this interior, the hardening of which is not impaired by the presence of additional formaldehyde-reactive substances, these additional substances in the form of ammonia, ammonium carbonate, ureas, thioureas, melamine or dicyandiamide which are mixed with the binder the formaldehyde still present or released after pressing the plate under the influence of moisture and / or heat, possibly also indirectly via fission products, reacting it to set.
  • an adhesive which does not belong to the group of aminoplasts, for example diisocyanate
  • these additional substances in the form of ammonia, ammonium carbonate, ureas, thioureas, melamine or
  • European patent application 0 006 486 relates to a process for reducing the release of formaldehyde from aminoplast-bonded chipboard or fiberboard, in which urea or other ammonia-releasing substances in the form of an aqueous solution on the surface of the boards in the hot state immediately after their removal from the heating press be applied.
  • these E1 panels are in many cases veneered with finishing layers, for example with mahogany, for example for the manufacture of panels. It is common in the plywood industry to use urea-formaldehyde resins with a high formaldehyde content (molar ratio urea: formaldehyde 1: 1.6 to 1: 1.8) as veneers between the veneer and the board. Heat-curing formaldehyde-rich urea-formaldehyde resins are also used in the application of plastic surfaces for furniture construction.
  • binders can increase the release of formaldehyde from the veneered or otherwise coated panels, depending on the type of coating, type of wood, thickness, direction of cut, and manufacturing conditions, so that the legal requirements are no longer met.
  • the formaldehyde-reducing effect of the barrier (for example due to the veneer) is lost and is completely masked (cf. Marutzky, R., Mehlhorn, L. and Wenzel, W., 1981: "Recommendations for the use of chipboard in furniture construction", lecture , held on the occasion of the symposium of Mobil Oil AG in Grainau on September 18, 1981). This is particularly true when the formats of the veneered panels or panels are very small (see ETB guidelines).
  • the present invention is therefore based on the object of providing a method according to which it is possible to reduce the formaldehyde release from chipboard and fibreboard with applied finishing layers, the panels themselves belonging to emission class E1, the finishing layers being particularly valuable veneer woods and have been applied using high formaldehyde urea-formaldehyde resins.
  • the above object can be achieved in that the P pale releasing compounds are treated prior to veneering in a conventional manner with aqueous solutions of urea and / or other ammonia and that subsequently in a known manner, the Finishing layers are applied.
  • the boards treated according to the invention are preferably veneered with mahogany wood.
  • urea and / or other compounds which release ammonia are used as formaldehyde-reactive substances.
  • ammonia such as, for example, ammonium carbonate
  • the process according to the invention is not intended to reduce the formaldehyde release of the raw panels themselves, since the process according to the invention uses plates of emission class E1, the use of which in construction does not require any further reduction in their formaldehyde emissions.
  • the chipboard acts as a carrier for the formaldehyde scavenger. Due to the spatial separation between the urea-formaldehyde resin and the formaldehyde scavenger, the hardening of the resin takes place undisturbed, while the free formaldehyde is trapped in the plate (cf. discussion of the prior art in DE-PS 28 51 589).
  • aqueous solutions of urea and / or other compounds which release ammonia are used.
  • the aqueous solutions can have concentrations in the range from 5% to 60%, preferably from 30% to 50%. They are easily manufactured by dissolving the corresponding compounds in water.
  • Ammonium carbonate, ammonium bicarbonate can be used as compounds which release ammonia. Urea mixed with ammonium carbonate is preferably used.
  • the field of application of the present invention is not restricted to chipboard of the emission class E1, bonded with aminoplast resin, but the process according to the invention can be successfully applied to chipboard bonded to isocyanate and chipboard bonded to phenol-formaldehyde resin, which does not give off any formaldehyde at all, but does so by veneering with aminoplast resin as a binder gain in formaldehyde release potential.
  • Low-emission fiberboard can also be treated in accordance with the process.
  • a chipboard of emission class E1 [perforator value 8.0 mg (iodometric) or 6.1 mg (photometric) / 100 g dry plate] was coated with 220 g / m 2 of a 50% urea-formaldehyde resin solution (molar ratio 1: 1 , 6) and then coated with a veneer (mahogany, thickness 0.6 mm).

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Verminderung der Formaldehydabgabe von mit Veredelungsschichten furnierten Span und Faser-platten der Emissionsklasse E1 beschrieben, welches 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.

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.
  • 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 KUbik- meter 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 Harastoffharze 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.
  • 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 Wohnräumen eingesetzt werden (vgl. ETB-Richtlinie 1980: Richtlinie über die Verwendung von Spanplatten hinsichtlich der Vermeidung unzumutbarer Formaldehydkonzentration in der Raumluft, Fassung April 1980, Beuth-Verlag, Berlin, Köln).
  • 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 veröffentlichten europäischen Patentanmeldung 0 012 169 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 Spaltprodukte, ihn abbindend reagieren.
  • Die veröffentlicht; europäische Patentanmeldung 0 006 486 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.
  • Diese E1-Platten werden aber in der Sperrholzindustrie 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-Formaldohyd-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 formaldehydreiche 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, 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 Patentanmaldung 79 101 728.8 beschriebene Verfahren eignet sich zur Lösung dieser Aufgabe nicht, da durch das Aufsprühen auf die bereits furnierten Platten von Harnstoff öder anderen Ammoniak abspaltenden Stoffen in Form einer wäßrigen Lösung die Veredelungsschichten beschädigt und stark verfärbt würden.
  • Überraschenderweise wurde jetzt gefunden, daß die oben genannte Aufgabe dadurch gelöst werden kann, 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 erfindungsgemäß behandelten Platten werden vorzugsweise mit Mahagoniholz furniert.
  • 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 Formaldehydfänger. 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 der Technik in der DE-PS 28 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 werden.
  • Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung, ohne sie zu beschränken.
    • B e i s p i e l
  • 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 oinor Mongo von 100 g/m2 besprüht und anschließend, wie beschrieben, furniert.
  • In don folgenden Tabellensind dio 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 Vermin- derung 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.
    Figure imgb0001
    Figure imgb0002
    Figure imgb0003

Claims (5)

1. Verfahren zur Verminderung der Formaldehydabgabe von mit Veredelungsschichten furnierten Span- und Faserplatten, wobei die Platten der Emissionsklasse E1 angehören, dadurch gekennzeichnet , 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 anschließenden · 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 Anpruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Behandlung mit den wäßrigen Lösungen durch Besprühen erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die wäßrigen Lösungen Konzentrationen im Bereich von 5% bis 60% aufweisen.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß man als Ammoniak abspaltende Verbindungen Ammoniumcarbonat, Ammoniumbicarbonat oder Harnstoff in Abmischung mit Ammoniumcarbonat verwendet.
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