EP3080204A1 - Wood product or natural fiber composite material product and use of a formaldehyde-free amino- and amide resin based on glyoxylic acid esters for the production thereof - Google Patents

Wood product or natural fiber composite material product and use of a formaldehyde-free amino- and amide resin based on glyoxylic acid esters for the production thereof

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Publication number
EP3080204A1
EP3080204A1 EP13814038.9A EP13814038A EP3080204A1 EP 3080204 A1 EP3080204 A1 EP 3080204A1 EP 13814038 A EP13814038 A EP 13814038A EP 3080204 A1 EP3080204 A1 EP 3080204A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
amide
resin
formaldehyde
wood
natural fiber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP13814038.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Brigitte Dix
Frank BÖRNER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
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Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP3080204A1 publication Critical patent/EP3080204A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L97/00Compositions of lignin-containing materials
    • C08L97/02Lignocellulosic material, e.g. wood, straw or bagasse
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G12/00Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen
    • C08G12/02Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen of aldehydes
    • C08G12/26Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen of aldehydes with heterocyclic compounds
    • C08G12/30Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen of aldehydes with heterocyclic compounds with substituted triazines
    • C08G12/32Melamines
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L61/00Compositions of condensation polymers of aldehydes or ketones; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L61/20Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen
    • C08L61/26Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen of aldehydes with heterocyclic compounds
    • C08L61/28Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen of aldehydes with heterocyclic compounds with melamine
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27NMANUFACTURE 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
    • B27N3/00Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27NMANUFACTURE 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
    • B27N7/00After-treatment, e.g. reducing swelling or shrinkage, surfacing; Protecting the edges of boards against access of humidity
    • B27N7/005Coating boards, e.g. with a finishing or decorating layer

Definitions

  • the invention relates to a wood-based product or natural fiber composite product comprising at least one lignocellulosic and / or cellulose-containing material which has been provided with an adhesive or a polymer or a matrix and cured or crosslinked in the desired form, and the use of a formaldehyde-free amino or amide resin based on glyoxylic acid ester for the production of such a material.
  • Other aldehydes which can be processed with the aldehyde component can be glyoxylic acid, glycolaldehyde, glyoxal, furfural or glutaraldehyde.
  • imino resins can also be used.
  • Natural fiber composites, or natural fiber reinforced plastics are composites of a polymer or a matrix (thermosets, thermoplastics or combinations) and natural fibers and / or synthetic fibers. Natural fiber-reinforced composite materials or plastics have considerable market potential in vehicle construction (passenger cars, commercial vehicles, rail-bound vehicles), boat building, furniture and interior fittings. In the German automotive industry, the production of large-area natural fiber reinforced plastics for the interior takes place more than 90% after the compression molding process. About 60% of these natural fiber molded parts have a duroplastic matrix.
  • Thermosets include the aminoplasts (e.g., urea and melamine-formaldehyde resins), phenolic resins (e.g., phenol-formaldehyde resins), epoxy resins, polyacrylates, polyurethanes, and other crosslinked polymers.
  • aminoplasts e.g., urea and melamine-formaldehyde resins
  • phenolic resins e.g., phenol-formaldehyde resins
  • epoxy resins e.g., polyacrylates, polyurethanes, and other crosslinked polymers.
  • Wood-based materials are mainly used in the construction and furniture industry. In addition, wood-based materials are used in vehicle construction and as packaging material.
  • the wood materials include e.g. Plywood, particleboard and fibreboard, scrims, wood-polymer materials (WPC), engineered wood products such as Oriented Strand Boards (OSB), Laminated Veneer Lumber (LVL), Veneer Strip Wood (Parallel Strand Lumber [PSL]), carrier
  • the starting material for lignocellulose composites and possibly natural fiber composites are particles of wood, annual and perennial plants, secondary residues such as waste wood, waste paper, production residues and lignocellulose-containing residues from agriculture, e.g. Used straw or hemp shives.
  • the particles are usually joined by means of an adhesive to a wood material or with a polymer (duroplastic or thermoplastic) to form a natural fiber composite material.
  • the composites usually contain additives such as water repellents, flame retardants, curing accelerators, adhesion promoters, formaldehyde scavengers, dyes and surface-active substances to obtain certain properties of the material.
  • Amino resins and amide resins are relatively low molecular weight, curable materials obtained by reacting carbonyl compounds (especially aldehydes such as formaldehyde) with compounds having NH groups. Subsequent crosslinking (i.e., curing) of the amino or amide resin yields a thermoset.
  • aldehyde component is preferably due to its high reactivity and low raw material price formaldehyde used. Resin synthesis often involves an excess of aldehyde to aid in the reactions between the two components. The residual contents of formaldehyde are correspondingly high. Formaldehyde can also be released by hydrolysis of the polycondensates.
  • UF resin urea-formaldehyde resin
  • UF resins Inside, more than 90% of the wood materials are bound with UF resin.
  • UF resins in addition to many positive properties such as There are also disadvantages such as increased brittleness, limited moisture resistance and formaldehyde emission.
  • UF resins eg with Me-Iamin (mUF or MUF resins) or the use of resin combinations (eg UF resin and polymeric diphenylmethane-4,4'-diisocyanate [PMDI] ) required.
  • Me-Iamin mUF or MUF resins
  • PMDI polymeric diphenylmethane-4,4'-diisocyanate
  • PF resins alkaline-curing phenol-formaldehyde resins
  • MUF resins MUF resins
  • adhesives based on polymeric diisocyanate (PMDI) are used.
  • the PF resins release formaldehyde in small amounts.
  • wood materials with mixed resins of various reaction components containing phenol e.g., MUPF resins
  • PMDI is formaldehyde-free and suitable for the bonding of particles, but not without modification for surface bonding.
  • MF resins formaldehyde with melamine
  • RF resins resorcinol
  • TF resins tannin
  • Melamine-formaldehyde resins are widely used as impregnating resins for decorative paper coating of wood-based materials.
  • Adhesives based on renewable raw materials such as e.g. Lignins, tannins, polysaccharides, e.g. Starch, fatty acids, proteins have so far not been able to assert themselves for reasons of both technology and availability; to a lesser extent, they are useful as extenders for synthetic resins (e.g., tannin or lignin in phenol-formaldehyde resin, soy protein in combination with polyamidoamine-epichlorohydrin resin [PAE resin]).
  • synthetic resins e.g., tannin or lignin in phenol-formaldehyde resin, soy protein in combination with polyamidoamine-epichlorohydrin resin [PAE resin]
  • Cement-bonded chipboard according to DIN EN 634-2 consist of about 60% by volume of wood chips and about 40% by volume of cement and additives.
  • the composite of the wood chips takes place by the setting of the mineral substance components.
  • chipboard and fibreboard the gypsum or magnesite as inorganic Component included.
  • Another inorganic binder for chipboard and fiberboard is waterglass, which are sodium and potassium silicates or their aqueous solutions.
  • Laminate flooring elements consist of at least four layers, a chipboard support, a high-density (HDF) or medium-density fiberboard (MDF), as well as a room-side coating of the panels, typically consisting of several layers of high-grade paper impregnated with a transparent melamine resin. Furthermore, there is a so-called Gegenzugpapier back. For cost-effectiveness, urea-formaldehyde resin (UF resin) and then melamine-formaldehyde resin are often used in a two-stage process for the impregnation of decorative paper. The surface film (protective function) is usually melamine-formaldehyde resin.
  • the adhesives may contribute directly (formaldehyde-containing adhesives) and / or indirectly through interaction between the adhesive and the lignocellulose to emit formaldehyde and other volatile organic compounds (VOCs).
  • VOCs volatile organic compounds
  • the wood-based materials currently contain predominantly formaldehyde-containing adhesives.
  • the formaldehyde release of wood-based materials and products made from them is currently regulated by law in Germany to a compensation concentration of max.
  • Formaldehyde has been classified by the European Union in the regulation on the classification, packaging and labeling of hazardous substances from category 3 (substances with possible carcinogenic effects) to category 2 (substances that are considered to be carcinogenic) (EU Directives, 2004 / 73 / EC 2004, EU Regulation No. 1272/2008).
  • Formaldehyde-free adhesives which are already used or can be used in composite materials include, for example, polymeric diphenylmethane-4,4'-diisocyanate (PMDI), polyurethanes, EPI adhesives, adhesives based on polyamides, polyacrylamides, polyethylene, polyesters, polyvinyl acetates, epoxides organo-functional silanes, cyclic urea, renewable raw materials such as starch, protein, lignin, fatty acids, latex or other biopolymers and inorganic binders.
  • PMDI polymeric diphenylmethane-4,4'-diisocyanate
  • EPI adhesives adhesives based on polyamides, polyacrylamides, polyethylene, polyesters, polyvinyl acetates, epoxides organo-functional silanes, cyclic urea, renewable raw materials such as starch, protein, lignin, fatty acids, latex or other biopoly
  • PMDI The disadvantage of PMDI is the high price, the necessary use of emulsifiers or special dosing and gluing techniques and release agents, the need for higher occupational safety measures and limited availability.
  • One-component polyurethanes are often highly viscous, need to be diluted with organic solvents, and exposed to high temperatures for curing.
  • 2-component polyurethanes require a complex working behavior due to two components and have a very short service life. Overall, the costs are high and there is the security risk of unbound isocyanate monomers.
  • the safety risk is due to unpolymerized acrylamide, which is toxic.
  • Polyvinyl acetates have a thermoplastic behavior and are sensitive to creep of the bondline. Curing can only take place at relatively low temperatures, so that PVAC can only be used in the cover layer or in thin plates.
  • Epoxies require resin and hardener, which must be present in an exact Trustsver ratio, also the polyaddition is highly exothermic, so that a fire hazard is given. The service life is very short, epoxies are irritating, environmentally hazardous, so that a special protective equipment when handling is lent.
  • the adhesive is not recyclable, the applications are limited.
  • silanvernetzten polymer adhesives or organofunctional silanes are difficult because of the viscoelastic property.
  • Renewable raw materials have varying properties with mostly low reactivity. Availability is not always guaranteed, the costs are comparatively high and ready-to-use forms of delivery are rare.
  • the object of the invention was to develop wood-based products with formaldehyde-free amino resins, in which the production conditions and the mechanical and hygric material properties correspond as possible to the materials bound with formaldehyde-containing aminoplast resin.
  • aldehydes are available in principle for the preparation of formaldehyde-free aminoplast resins, such as, for example, Acetaldehyde, propionaldehyde, acrolein, crotonaldehyde, glutaraldehyde, glyoxal, furfuraldehyde, etc.
  • Formaldehyde-free resins as adhesives for wood-based materials or decorative papers based on urea or cyclic urea (ethyleneurea) are listed in some patents.
  • US-A-4,395,504 discloses a formaldehyde-free binder for making particleboard from a cyclic urea, e.g. Ethylene urea and glyoxal in a molar ratio of 1, 1 1, 5: 1 described.
  • DE 691 03 847 T2 describes the preparation and use of ethyleneurea / glutaraldehyde resin or urea / ethyleneurea / glutaraldehyde resin in wood-based materials.
  • the molar ratio of ethylene urea to glutaraldehyde can vary between 0.3 and 3.5. With this resin, a catalyst is not required to achieve the appropriate cure and bond strength.
  • US-A-4,906,726 describes resins for surface coatings of two components, on the one hand a mixture of polyaldehydes (glyoxal or glutaraldehyde or derivatives thereof) and a water-dispersible component (e.g., epoxy resin emulsion, synthetic latex) and on the other hand a reaction product of e.g. Urea-formaldehyde ether monomer, a polyamine and calcium, strontium or barium oxide or hydroxide.
  • polyaldehydes glycoxal or glutaraldehyde or derivatives thereof
  • a water-dispersible component e.g., epoxy resin emulsion, synthetic latex
  • reaction product e.g. Urea-formaldehyde ether monomer, a polyamine and calcium, strontium or barium oxide or hydroxide.
  • glyoxal Due to the structure, similarly high crosslinking densities are to be expected as in the previously known formaldehyde-based melamine resins. Reactions of glyoxal with melamine, however, lead to a cross-linked product during the addition, since up to 3 molecules of aldehyde can attach to one molecule of melamine under similar reaction conditions. Dialdehyde-based resins, which by themselves promise high network density with melamine, are not storable and unsuitable for commercial use in relevant applications.
  • the literature discusses the possibility of unilaterally providing glyoxal with protecting groups, e.g. in DE 103 22 107 B4. However, the introduction of such protective groups is expensive and only partially conceivable for commercial products for the production of wood-based materials.
  • Formaldehyde-free urea and melamine adhesives based on dimethoxyglyoxal also referred to as dimethoxyethanal [DME]
  • dimethoxyglyoxal also referred to as dimethoxyethanal [DME]
  • DME dimethoxyethanal
  • Dimethoxyethanal is a derivative of glyoxal that is colorless and non-volatile.
  • urea resins based on glyoxal e.g. for crease-resistant finishing of textiles, described in DE 30 41 580 12.
  • urea resins based on formaldehyde This particularly concerns discolorations and problems with the stability of the resins.
  • protective groups are frequently used here in order to limit the reactivity (Despres A., Pizzi, A., Vu C, Delmotte L. 2010: Colourless Formaldehyde-Free Urea Resin Adhesives for Wood Panels. Eur Wood Prod. 68: 13-20).
  • DE 41 40 899 A1 describes a condensation product of a mixture of, for example, melamine or urea, glyoxylic acid and glyoxal, which is likewise used as tanning agent.
  • part of the glyoxal is oxidized to glyoxylic acid.
  • This mixture is reacted with melamine.
  • the problem with this approach is that the melamine must be brought into solution during the addition of the aldehydes and glyoxal can already build oligomeric units in this phase. Such resins are correspondingly difficult to stabilize.
  • Pure glyoxylic acid-based amino resins also provide stable resins, but carry a high salt load since, prior to synthesis, they need to be neutralized to the amino resins with a base to cure. These salts easily absorb water and lead to increased swellability of the end products when used in wood-based materials. However, since the acid group forms water-insoluble salts with calcium ions, such systems are used as a concrete consolidator and flow aid in the construction industry (e.g., US-A-2008/108732, DE 2004050395 A1, US-A-5750634, US-A-5891983).
  • water-soluble formaldehyde-free polycondensation products based on aminotriazines, glyoxylic acid and an amino compound are known as additives for aqueous suspensions based on inorganic binders from DE 196 27 531 B4.
  • the object of the present invention is to provide a wood-based product or natural fiber composite product which contains a formaldehyde-free adhesive with high reactivity and sufficient storage stability and which meets the requirements of use in terms of mechanical and hygric properties and emissions of volatile organic compounds.
  • this object is achieved by a wood-based product or natural fiber composite product having the features of the main claim and the use of formaldehyde-free amino and amide resins based on glyoxylic esters as the aldehyde component.
  • Advantageous embodiments and further developments of the invention are disclosed in the subclaims, the description and the tables.
  • the wood-based product or natural fiber composite product of at least one lignocellulosic and / or cellulose-containing material, which is provided with an adhesive and cured or crosslinked in the desired form, provides that the adhesive is a formaldehyde-free amino or amido resin based on glyoxylic esters as aldehyde Component is formed.
  • Natural fiber composites, or natural fiber reinforced plastics (NFK) are composites of a polymer or a matrix (thermosets, Thermoplastics or combinations) and natural fibers and / or synthetic fibers. If the following is spoken of a wood-based product, the statements apply accordingly to products that have natural fiber composites, or natural fiber reinforced plastics, ie for natural fiber composite products. Natural fiber composites may also be formed as plates or shaped bodies.
  • these resins can be reacted with glyoxal.
  • the glyoxylic acid esters serve as a protective group of the amide functions.
  • resins are then produced which have a high free aldehyde content and therefore increase the reactivity by addition reactions. Resins could be synthesized whose reactivity to urea resins was comparable or even higher.
  • amino resins based on glyoxylic acid esters offer the advantage over prior art amino resins that the hydrophobicity of the resins can be adjusted by the type of ester. Since no glyoxylic acid is used, these resins bring no salt load in the end products compared to the Glyoxylklareharzen.
  • Another advantage of using glyoxylic acid esters is that a small amount of glyoxylic acid is released upon curing by hydrolysis. This can act as a catalyst, so that no further catalysts must be added during curing.
  • Another advantageous aspect of these resins is that by adjusting the hydrophobicity, a reduction of the thickness swelling of the end products can be achieved.
  • the wood-based product or natural fiber composite product may be single-layered or multi-layered or formed as a multi-layer composite material, wherein the amino or amide resin is used in at least one layer.
  • the formaldehyde-free amino or amide resin can be used as a decor or surface coating or for fixing a decorative layer or a wear-resistant layer. This makes it possible to glue decors, such as decorative films or decor papers or cover a decor.
  • the formaldehyde-free amino or amide resins can also be used after the printing of decors as wear protection layer, optionally with the addition of wear protection components, such as corundum.
  • the wood-based product or natural fiber composite product may also contain materials which are not made from renewable raw materials, for example polystyrenes, polyurethane foams, plastics, synthetic fibers, aramids or intumescent elements, in addition to ligno-cellulosic or cellulose-containing components.
  • materials which are not made from renewable raw materials for example polystyrenes, polyurethane foams, plastics, synthetic fibers, aramids or intumescent elements, in addition to ligno-cellulosic or cellulose-containing components.
  • Wood, annual and perennial crops as well as residual and recycling materials, such as paper are used.
  • the wood-based product or natural fiber composite product may also be designed as a single-layer or multi-layer, wherein layers of non-cellulose-containing or non-lignocellulose-containing materials can be provided in multilayer wood-based products or natural fiber composite products, so that a total of a composite material from the wood-based product or natural fiber composite product and the other materials.
  • the design as a composite material increases the possible uses of the end product.
  • a variant of the invention provides that the amino or amide resin is used as the sole adhesive. As a result, the Formaldehyd cluster is excluded.
  • formaldehyde-free amino or amide resin it is provided that a combination with formaldehyde-containing or formaldehyde-free other organic adhesives is used.
  • formaldehyde-containing adhesives z.
  • urea, melamine, phenol or resorcinol formaldehyde resins are used.
  • fomaldehyde-containing adhesives based on renewable raw materials such as lignin, tannin, protein, starch, fatty acids, latex or mixtures thereof can be used.
  • the formaldehyde-free organic adhesives may be e.g.
  • PMDI polymeric diisocyanate
  • EPI emulsion polymer isocyanate
  • polyurethane epoxy resin
  • polyvinyl acetate polyvinyl acetate
  • silane crosslinked polymers and adhesives based on renewable raw materials or mixtures thereof may be formed.
  • the amino or amide resin based on a reactive protective group and a dialdehyde is used as a network former in combination with an inorganic binder such as gypsum, magnisite, cement and / or water glass, the amino or amide resin so at least one inorganic Binder has.
  • an inorganic binder such as gypsum, magnisite, cement and / or water glass
  • the formaldehyde-free amino or amide resin based on a reactive protective group and a dialdehyde as a network former can be used in solid, liquid, foamed or intumescent form.
  • Functional additives such as water repellents, flame retardants, curing accelerators, adhesion promoters, formaldehyde scavengers, dyes and / or surface-active substances may be added to the wood-base product or natural-fiber composite product.
  • the invention also relates to the use of a formaldehyde-free resin for producing a wood-based product or natural fiber composite product as described above, prepared by a process in which a glyoxylic acid ester is reacted with an amine, an amide or an aromatic hydroxy compound.
  • Glyoxylic acid ester based resins offer the advantage, compared to known resins, that the hydrophobicity of the resins can be adjusted by the type of ester. Since glyoxylic acid is either not or optionally used only in minor amounts, bring these resins in comparison to the Glyoxylklareharzen no or only a very low salt load in the final products.
  • Another advantage of using glyoxylic acid esters is that a small amount of glyoxylic acid is released upon curing by hydrolysis. This can act as a catalyst, so that no further catalysts must be added during curing.
  • the reactivity of the resins based on glyoxalic acid esters is comparable to that of UF resins, making them more reactive than the classic formaldehyde-based melamine resins.
  • the glyoxylic acid ester is preferably a glyoxylic acid alkyl ester, in particular a glyoxylic acid C -4 -alkyl ester.
  • a glyoxylic acid alkyl ester in particular a glyoxylic acid C -4 -alkyl ester.
  • methyl glyoxylate, ethyl glyoxylate, propyl glyoxylate, glyoxylic acid isopropyl or Glyoxylklarebutylester or mixtures thereof may be mentioned.
  • Glyoxylic acid esters can be prepared by conventional synthesis methods known to those skilled in the art or are commercially available.
  • glyoxylic acid esters can be obtained by esterification of the glyoxylic acid with an alcohol. If the esterification does not proceed quantitatively, glyoxylic acid is present in addition to the glyoxylic acid ester.
  • the amine, amide or aromatic hydroxy compound which is reacted with the glyoxylic acid ester to produce a formaldehyde-free resin may be those usually used for the production of resins.
  • the starting amine or Struktur desipramine can for example 2-3 amine or
  • Amide groups i.e., diamines or diamide or triamine or triamide.
  • amines or amides having more than 3 amine or amide groups for example polyamide, polyacrylamide.
  • amine or amide there are, for example, an amino triazine, urea, a urea derivative, thiourea, a thiourea derivative, imino urea (i.e., guanidine), an imino urea derivative, a cyanamide, a diaminoalkane, a diamidoalkane, a polyacrylamide, or a mixture of these compounds.
  • imino urea i.e., guanidine
  • imino urea derivative i.e., guanidine
  • imino urea derivative i.e., guanidine
  • imino urea derivative i.e., guanidine
  • an imino urea derivative i.e., guanidine
  • an imino urea derivative i.e., guanidine
  • an imino urea derivative i.e., guanidine
  • Suitable aminotriazines are in particular amino-1, 3,5-triazines such as melamine, acetoguanamine and benzoguanamine.
  • suitable urea derivatives there may be mentioned, for example, alkylated ureas such as methyl urea or cyclic ureas such as acetylene diurea or ethylene urea.
  • Suitable thiourea derivatives include, for example, cyclic thioureas such as ethylene thiourea.
  • suitable imino urea derivatives for example, cyclic imino ureas can be mentioned.
  • a suitable cyanamide for example, dicyandiamide or cyanamide may be mentioned.
  • Suitable diaminoalkanes for example diamino-Ci-s-alkanes may be mentioned.
  • suitable diamido alkanes for example diamido Ci -8 are called alkanes.
  • Suitable aromatic hydroxy compounds are, for example, phenol (i.e., only one hydroxy group) or phenolic compounds having at least two hydroxy groups.
  • phenol i.e., only one hydroxy group
  • phenolic compounds having at least two hydroxy groups For example, catechol, resorcinol, hydroquinone, phloroglucinol, hydroxyhydroquinone, pyrogallol or a mixture of at least two of these phenol compounds may be mentioned as preferred phenolic compounds.
  • the molar ratio of the glyoxylic ester to the amine groups of the amine or the amide groups of the amide can be varied over a wide range.
  • the molar ratio of the glyoxylic ester to the amine groups of the amine or amide groups of the amide is preferably in the range of 0.5 / 3 to 3/3, more preferably 1/5 / 3 to 2.5 / 3 or 1, 8/3 to 2.2 / 3.
  • the molar ratio of the glyoxylic acid ester to the amine groups of the amine or the amide groups of the amide is preferably in the range from 0.2 / 2 to 2/2, more preferably 0.3 / 2 to 1, 5/2, more preferably 0.5 / 2 to 1, 5/2.
  • the molar ratio of the glyoxylic ester to the hydroxy aromatic compound can be varied over a wide range.
  • the molar ratio of the glyoxylic acid ester to the aromatic hydroxy compound is preferably in the range of 0.5 / 1 to 1/3, more preferably 1/1 to 1/2.
  • the molar ratio of the glyoxylic acid ester to the aromatic hydroxy compound is preferably in the range of 0.5 / 1 to 1/4, more preferably 1/1 to 1/2.
  • each amine group of the starting amine or each amide group of the starting amide or for phenols each ring position of the aromatic ring ortho or para to the OH group (hereinafter also referred to as reactive ring positions of the aromatic hydroxy compound) reacts with at least one glyoxylic acid ester.
  • at least one amine group of the amine or an amide group of the amide or a reactive ring position of the aromatic hydroxy compound is not reacted with the glyoxylic acid ester.
  • the product obtained from the reaction of the glyoxylic ester with the amine, the amide or the aromatic hydroxy compound can then be reacted with a further aldehyde, preferably a dialdehyde or a trialdehyde.
  • a further aldehyde preferably a dialdehyde or a trialdehyde.
  • the glyoxylic acid ester with the amine, the amide or the aromatic hydroxy compound, free amine or amide groups or reactive ring positions are still present, they would be directly accessible for reaction with the dialdehyde or trialdehyde in a subsequent reaction step. Suitable process conditions to ensure this are known to those skilled in the art.
  • the glyoxylic acid ester can be added in molar deficiency based on the number of amine groups of the amine or amide groups of the amide or reactive ring positions of the hydroxyaromatic compound.
  • Suitable solvents for the reaction of the glyoxylic acid ester with the amine, the amide or the aromatic hydroxy compound are known in principle to the person skilled in the art.
  • an aqueous solvent is used.
  • hydrogen bond-breaking polar solvents can be used.
  • reaction conditions such as reaction temperature and pH
  • reaction temperature and pH Suitable reaction conditions for the reaction of the glyoxylic acid ester with the amine, amide or hydroxy aromatic compound are known in the art.
  • the reaction temperature may be, for example, in the range of 20 ° C to 00 ° C, more preferably in the range of 40 to 65 ° C.
  • the pH may vary over a wide range.
  • the pH may be, for example, in the range of 6 to 10, more preferably 7 to 8.5.
  • oligomers are formed with very short sequences. These resins can be readily stabilized even at high solids levels (e.g., 60% by weight) (i.e., high storage stability). The addition of stabilizing additives is not required.
  • the resin of the invention may, for example, have a solids content of at least 40% by weight or even at least 55% by weight.
  • the product obtained from the reaction of the glyoxylic acid ester with the amine, the amide or the aromatic hydroxy compound is subsequently reacted with a further aldehyde, wherein the aldehyde is preferably a dialdehyde, a trialdehyde, glyoxylic acid, glycolaldehyde or furfural or a mixture of at least two of these aldehydes.
  • the aldehyde is preferably a dialdehyde, a trialdehyde, glyoxylic acid, glycolaldehyde or furfural or a mixture of at least two of these aldehydes.
  • storage-stable resins can also be prepared with dialdehydes or trialdehydes when the amine or amide or the aromatic hydroxy compound is first reacted with the glyoxylic acid ester.
  • the aldehyde group reacts with the nitrogen of the amine or amide group or with a reactive ring position (i.e., a position of the aromatic ring which is ortho or para to the OH group) of the hydroxy aromatic compound.
  • an aldehyde for example, to an amine or amide according to the reaction equation -NHR + OHC- NR-CH (OH) - the aldehyde group is converted into a hemiacetal group and this hemiacetal group is a reactive group that can be used for a later crosslinking reaction becomes a "reactive protecting group" in this first reaction step attached to the amine or amide group (ie, a group on the one hand in a subsequent reaction with a di- or trialdehyde initially prevents unwanted premature crosslinking, but on the other hand has a reactive group, which later support the desired crosslinking or curing to a crosslinked material can).
  • a reactive protecting group ie, a group on the one hand in a subsequent reaction with a di- or trialdehyde initially prevents unwanted premature crosslinking, but on the other hand has a reactive group, which later support the desired crosslinking or curing to a crosslinked material can.
  • one or more amine groups of the amine or amide groups of the amide or one or more positions of the aromatic phenol ring are initially blocked by a reactive protective group derived from the glyoxylic acid ester. If, in a further step, the dialdehyde or trialdehyde is added, it can initially react only with N atoms or reactive positions of the aromatic ring which have not yet been blocked with a protective group in the first step. In addition, since the reaction of the glyoxylic acid ester with the amine or amide is an equilibrium reaction in the first step, the dialdehyde or trialdehyde in the second step can partially replace the protective groups derived from the glyoxylic acid ester.
  • the resin has free aldehyde groups.
  • the presence of free aldehyde groups can increase the reactivity in setting appropriate conditions and thus assist in the preparation of a final crosslinked product.
  • Dialdehydes or trialdehydes which can be reacted with amines or amides or aromatic hydroxy compounds are known per se to the person skilled in the art.
  • glyoxal or a dialdehyde of the formula OHC- (CH 2 ) i-3-CHO ie malonaldehyde, succinic dialdehyde, glutaraldehyde
  • OHC- (CH 2 ) i-3-CHO ie malonaldehyde, succinic dialdehyde, glutaraldehyde
  • trialdehyde for example, 2,4,6-tris (p-formylphenoxy) -1, 3,5-triazine can be mentioned.
  • dialdehyde or trialdehyde it is possible for the dialdehyde or trialdehyde to be added to the product from the first step, which is preferably present in an aqueous solution.
  • the product from the first step for example in the form of an aqueous solution
  • it is preferred that one component of the other component is continuously metered. While in the first case is added slowly enough, so that in the reaction medium during the reaction is always a low concentration of unreacted dialdehyde or trialdehyde, is rapidly dosed in the case of good water-soluble products to stabilize the resin by cooling after the reaction.
  • the product from the first step is preferably not isolated, but used in the form of the aqueous solution in which it was prepared in the first step, for the reaction with the dialdehyde or trialdehyde in the second step.
  • the amount of dialdehyde or trialdehyde added in the second step can be varied over a wide range.
  • the molar ratio of the dialdehyde or trialdehyde to the amine groups or amide groups is preferably in the range from 0.1 / 3 to 5/3, more preferably 0.5 / 3 to 3 / 3 or 0.8 / 3 to 2.2 / 3.
  • the molar ratio of the dialdehyde or trialdehyde to the amine groups or amide groups is preferably in the range from 0.1 / 3.9 to 3.9 / 0.1, more preferably 0, 3/1, 7 to 1, 7 / 0.3, more preferably 0.5 / 1, 5 to 1, 5 / 0.5.
  • the molar ratio of the dialdehyde or trialdehyde added in the second step to the glyoxylic acid ester added in the first step can be, for example, in the range from 1 / 0.01 to 1/3 or 1/0, 2 to 1/2 or 1 / 0.5 to 1/1, 5 are. If the amine or amide has three amine or amide groups, then the molar ratio of the dialdehyde or trialdehyde added in the second step to the glyoxylic acid ester added in the first step can be in the range from 1 / 0.01 to 1/5 or 1.5 / 0.2 to 1, 5/2 or even 2 / 0.3 to 2/1.
  • the molar ratio of the dialdehyde or trialdehyde to the aromatic hydroxy compound is preferably in the range of 1 / 0.1 to 1 / 2.5, more preferably 1 / 0.1 to 1/1, 5.
  • the molar ratio of the dialdehyde or trialdehyde to the aromatic hydroxy compound is preferably in the range of 1 / 0.1 to 1 / 3.5, more preferably 1 / 0.1 to 1/2.
  • reaction conditions such as reaction temperature and pH
  • reaction temperature and pH Suitable reaction conditions for the reaction of an amine or amide or an aromatic hydroxy compound with the dialdehyde or trialdehyde are known in the art.
  • the reaction temperature in the second step may be, for example, in the range of 20 ° C to 100 ° C, more preferably 40 ° C to 65 ° C.
  • the pH may be, for example, in the range of 6 to 10, more preferably 7 to 8.5.
  • oligomers can be formed with very short sequences and the resins can also be stabilized without problems even at high solids contents (eg 60% by weight) , Even in the case of readily soluble compounds such as urea or guanidine, the reaction products remain so low in viscosity due to the reactive protective group derived from the glyoxylic ester that stabilization is very well possible even at high solids contents.
  • the resin is characterized by having free aldehyde groups which increase the reactivity in setting suitable conditions and thus assist in the production of a crosslinked final product.
  • the reactivity of the resin is also increased by the presence of the reactive protecting group.
  • the produced resins can be stabilized, for example by
  • Cooling e.g., to a temperature below 30 ° C, more preferably below 25 ° C
  • Cooling e.g., to a temperature below 30 ° C, more preferably below 25 ° C
  • the present invention relates to a method for
  • Suitable conditions for the crosslinking of a resin for the production of a crosslinked material are basically known to the person skilled in the art.
  • another advantage of using glyoxylic acid esters is that a small amount of glyoxylic acid is liberated by hydrolysis during curing. This can act as a catalyst, so that no further catalysts must be added during curing.
  • no external catalyst is supplied to the curing resin obtained by the process of the present invention.
  • thermosets Crosslinked materials are also referred to as thermosets.
  • urea or polyamide or polyacrylamide (preferably in each case in the form of a solution) is therefore added to the formaldehyde-free resin before and / or during the crosslinking.
  • the addition of the amide is carried out in an amount such that the number of free primary amide groups is less than the number of free aldehyde groups.
  • the present invention relates to a formaldehyde-free resin obtainable by the above-described process, that is, by reacting a glyoxylic acid ester with an amine or an amide or an aromatic hydroxy compound.
  • the resin has free aldehyde groups.
  • the solids content of the resin can be varied over a wide range.
  • the solids content is at least 40% by weight.
  • the concentration or the solids content of the resin is in the range of 40 to 80% by weight or 55 to 70% by weight.
  • the resin of the invention shows good storage stability even at high solids content. Stabilizing additives are not required.
  • the resin does not contain a polymeric additive.
  • the present invention relates to a crosslinked material obtainable from the above-described resin.
  • the crosslinked material is obtained by curing the resin appropriately, i. is subjected to crosslinking.
  • foams or foamed materials or also fibers can be mentioned.
  • a further advantage of products based on the glyoxylic acid ester resins is that the partial hydrolysis of the ester groups can generate acidic and thus fungicidally active surfaces.
  • this acidic surface can catalyze the resin system because the condensation catalyst (acid) is permanently present in the final products.
  • the condensation catalyst (acid) is permanently present in the final products.
  • a self-healing effect can therefore be achieved by renewed condensation even at room temperature.
  • Example 2 This gives 496 g of a solution of glyoxylic acid and ethyl glyoxylate, which was used in Example 3 or 4 directly for resin synthesis.
  • Example 2
  • Example 7 For the resin synthesis in Example 7, the isopropanol of the organic phase was distilled off after the phase separation. The product was overcoated with 100 g of water to bring melamine into the aqueous phase in the synthesis of the resin (see Example 7).
  • the viscosity curve was determined as a function of the temperature. This is shown in FIG.
  • the resin had a pH of 6.3.
  • No catalyst was added in the form of an acid. Curing started at a temperature of 92 ° C.
  • the resin contains free aldehyde groups and has a high storage stability at room temperature.
  • the free aldehyde groups in the curing of these resins 0 in addition to the condensation and an addition reaction allows, which increases the reactivity.
  • Resin Synthesis 4 Glvoxylic Acid Ester / Glivoxylic Acid / Glvoxal Resins Based on Melamine (Ester from Example 2) After neutralization, 53.95 g (0.428 mol) of melamine were added to the ester from Example 2 and stirred at 60 ° C. for 30 min. touched. Then 31.3 g of glyoxal were added. After 12min. a clear resin was obtained, which was cooled down to room temperature in a water bath.
  • the resin contains free aldehyde groups and has a high storage stability at room temperature.
  • the free aldehyde groups in the curing of these resins in addition to the condensation and an addition reaction allows, which increases the reactivity.
  • the concentrated organic phase from Example 2 was neutralized after addition with 100 g of water with potassium carbonate solution and admixed with 8.46 g (0.067 mol) of melamine. After stirring for 1.5 h at 56 ° C., a highly viscous resin was obtained.
  • Example 8 Particleboard with a formaldehyde-free amino resin based on
  • the glue resin was prepared as described in Example 1:
  • Chips spruce chips (sieve fraction: 0.6> x ⁇ 5 mm)
  • Adhesive melamine-glyoxylic acid / glyoxylic acid ester resin
  • Adhesive content 12% (solid resin based on atro wood)
  • Curing accelerator 2.5% ammonium sulfate: (solid / solid resin)
  • Paraffin dispersion 1, 5% (solid based on atro wood)
  • Table 2 Formaldehyde release (bottle and test chamber method) of chipboard with a melamine-glyoxylic acid / glyoxylic acid ester resin

Abstract

The invention relates to a wood product or natural fiber composite material product made from at least one lignocellulose- and/or cellulose-containing material that is provided with an adhesive and is cured or crosslinked in the desired shape, the adhesive being in the form of a formaldehyde-free amino- or amide resin based on glyoxylic acid esters as an aldehyde component, and to the use of such an adhesive for producing a wood product or a natural fiber composite material product.

Description

Holzwerkstoffprodukt oder Naturfaser-Verbundwerkstoffprodukt und Verwendung eines formaldehydfreien Amino- und Amidharzes basierend auf Glyoxyl- säureester zu deren Herstellung  Wood-based product or natural fiber composite product and use of a formaldehyde-free amino and amide resin based on glyoxylic esters for their preparation
Die Erfindung betrifft ein Holzwerkstoffprodukt oder Naturfaser-Verbundwerkstoffprodukt aus zumindest einem lignocellulose- und/oder cellulosehaltigen enthaltenen Material, das mit einem Klebstoff oder einem Polymer bzw. einer Matrix versehen und in der gewünschten Form ausgehärtet oder vernetzt wurde, sowie die Verwendung eines formaldehydfreien Amino- oder Amidharzes auf Basis von Glyoxylsäureester zur Herstellung eines solchen Werkstoffes. Weitere mit der Aldehydkomponente verarbeitbare Aldehyde können Glyoxylsäure, Glykolaldehyd, Glyoxal, Furfural oder Glutaraldehyd sein. Statt Amino- oder Amidoharze können auch Iminoharze eingesetzt werden. The invention relates to a wood-based product or natural fiber composite product comprising at least one lignocellulosic and / or cellulose-containing material which has been provided with an adhesive or a polymer or a matrix and cured or crosslinked in the desired form, and the use of a formaldehyde-free amino or amide resin based on glyoxylic acid ester for the production of such a material. Other aldehydes which can be processed with the aldehyde component can be glyoxylic acid, glycolaldehyde, glyoxal, furfural or glutaraldehyde. Instead of amino or amido resins, imino resins can also be used.
Verbund- oder Kompositwerkstoffe sind aus verschiedenen Materialien gefügte Werkstoffe. Naturfaser-Verbundwerkstoffe, beziehungsweise naturfaserverstärkte Kunststoffe (NFK), sind Verbundwerkstoffe aus einem Polymer beziehungsweise einer Matrix (Duroplaste, Thermoplaste oder Kombinationen) und Naturfasern und/oder Kunstfasern. Naturfaserverstärkte Verbundwerkstoffe oder Kunststoffe haben im Fahrzeugbau (PKW, Nutzfahrzeuge, schienengebundene Fahrzeuge), Bootsbau, Möbelbereich und Innenausbau ein erhebliches Marktpotenzial. In der deutschen Automobilindustrie erfolgt die Herstellung von großflächigen naturfaserverstärkten Kunststoffen für den Innenraum zu mehr als 90 % nach dem Formpressverfahren. Etwa 60 % dieser Naturfaserformpressteile haben eine duroplastische Matrix. Zu den Duroplasten gehören die Aminoplaste (z.B. Harnstoff- und Melaminformaldehydharze), Phenoplaste (z.B. Phenolformaldehydharze), Epoxidharze, Polyacrylate, Polyurethane und weitere vernetzte Polymere. Composite or composite materials are materials made of different materials. Natural fiber composites, or natural fiber reinforced plastics (NFK), are composites of a polymer or a matrix (thermosets, thermoplastics or combinations) and natural fibers and / or synthetic fibers. Natural fiber-reinforced composite materials or plastics have considerable market potential in vehicle construction (passenger cars, commercial vehicles, rail-bound vehicles), boat building, furniture and interior fittings. In the German automotive industry, the production of large-area natural fiber reinforced plastics for the interior takes place more than 90% after the compression molding process. About 60% of these natural fiber molded parts have a duroplastic matrix. Thermosets include the aminoplasts (e.g., urea and melamine-formaldehyde resins), phenolic resins (e.g., phenol-formaldehyde resins), epoxy resins, polyacrylates, polyurethanes, and other crosslinked polymers.
Holzwerkstoffe werden vor allem in der Bau- und Möbelindustrie eingesetzt. Darüber hinaus finden Holzwerkstoffe im Fahrzeugbau und als Verpackungsmaterial Anwendung. Zu den Holzwerkstoffen gehören z.B. Sperrholz, Span- und Faserplatten, Scrim- ber, Holz-Polymer-Werkstoffe (WPC), strukturorientierte Werkstoffe („Engineered Wood Products") wie Oriented Strand Boards (OSB), Furnierschichtholz (Laminated Veneer Lummber [LVL]), Furnierstreifenholz (Parallel Strand Lumber [PSL]), Träger- Wood-based materials are mainly used in the construction and furniture industry. In addition, wood-based materials are used in vehicle construction and as packaging material. The wood materials include e.g. Plywood, particleboard and fibreboard, scrims, wood-polymer materials (WPC), engineered wood products such as Oriented Strand Boards (OSB), Laminated Veneer Lumber (LVL), Veneer Strip Wood (Parallel Strand Lumber [PSL]), carrier
BESTÄTIGUNGSKOPIE Systeme, I-Beams und Wabenplatten mit einem Kern aus Papier, Aluminium etc. und einer Deckschicht, z.B. aus Sperrholz oder Faserplatte. CONFIRMATION COPY Systems, I-beams and honeycomb panels with a core of paper, aluminum etc. and a cover layer, eg of plywood or fiberboard.
Als Ausgangsmaterial für Lignocellulose-Verbundwerkstoffe und ggf. Naturfaser- Verbundwerkstoffe werden Partikel aus Holz, ein- und mehrjährigen Pflanzen, Sekundärreststoffen wie Altholz, Altpapier, Produktionsrückständen sowie lignocellulosehalti- gen Reststoffen aus der Landwirtschaft, z.B. Stroh oder Hanfschäben verwendet. Die Partikel werden in der Regel mittels eines Klebstoffs zu einem Holzwerkstoff bzw. mit einem Polymer (Duro- oder Thermoplast) zu einem Naturfaser-Verbundwerkstoff zusammengefügt. Neben dem Lignocellulose-Rohstoff und dem Klebstoff beziehungsweise dem Polymer enthalten die Verbundwerkstoffe üblicherweise Additive wie Hydrophobierungs-, Flammschutzmittel, Härtungsbeschleuniger, Haftvermittler, Formaldehydfänger, Farbstoffe und oberflächenaktive Substanzen, um bestimmte Eigenschaften des Werkstoffes zu erhalten. The starting material for lignocellulose composites and possibly natural fiber composites are particles of wood, annual and perennial plants, secondary residues such as waste wood, waste paper, production residues and lignocellulose-containing residues from agriculture, e.g. Used straw or hemp shives. The particles are usually joined by means of an adhesive to a wood material or with a polymer (duroplastic or thermoplastic) to form a natural fiber composite material. In addition to the lignocellulosic raw material and the adhesive or the polymer, the composites usually contain additives such as water repellents, flame retardants, curing accelerators, adhesion promoters, formaldehyde scavengers, dyes and surface-active substances to obtain certain properties of the material.
Aminoharze und Amidharze sind relativ niedermolekulare, aushärtbare Materialien, die durch Umsetzung von Carbonylverbindungen (insbesondere Aldehyden wie Formaldehyd) mit Verbindungen, die NH-Gruppen aufweisen, gewonnen werden. Nach einer anschließenden Vernetzung (d.h. Aushärtung) des Amino- oder Amidharzes erhält man einen Duroplasten. Amino resins and amide resins are relatively low molecular weight, curable materials obtained by reacting carbonyl compounds (especially aldehydes such as formaldehyde) with compounds having NH groups. Subsequent crosslinking (i.e., curing) of the amino or amide resin yields a thermoset.
Als Komponenten mit Amin- oder Amidfunktionalität werden z. B. Harnstoff, Melamin, Benzoguanamin, Dicyandiamid und Acetylendihamstoff eingesetzt, wobei insbesondere Harnstoff- und Melaminharze von technischer Bedeutung sind. Als Aldehydkomponente kommt aufgrund seiner hohen Reaktivität und des niedrigen Rohstoffpreises vorzugsweise Formaldehyd zum Einsatz. Bei der Harzsynthese wird häufig mit einem Überschuss an Aldeyd gearbeitet, um die Reaktionen zwischen beiden Komponenten zu unterstützen. Entsprechend hoch sind die Restgehalte an Formaldehyd. Formaldehyd kann ebenfalls durch Hydrolyse der Polykondensate freigesetzt werden. As components with amine or amide functionality z. As urea, melamine, benzoguanamine, dicyandiamide and Acetylendihamstoff used, in particular urea and melamine resins are of industrial importance. As aldehyde component is preferably due to its high reactivity and low raw material price formaldehyde used. Resin synthesis often involves an excess of aldehyde to aid in the reactions between the two components. The residual contents of formaldehyde are correspondingly high. Formaldehyde can also be released by hydrolysis of the polycondensates.
Der am häufigsten eingesetzte Klebstoff bei Holzwerkstoffen ist Harnstoff- Formaldehyd-Harz (UF-Harz). Im Innenbereich sind über 90 % der Holzwerkstoffe mit UF-Harz gebunden. UF-Harze weisen neben vielen positiven Eigenschaften wie Reak- tivität, Handhabung und Preis auch Nachteile auf, wie die erhöhte Sprödigkeit, beschränkte Feuchtebeständigkeit und Formaldehydemission. Um die gesetzlichen Anforderungen an die Formaldehydemission von Holzwerkstoffen der Emissionsklasse E1 zu erfüllen, werden üblicherweise formaldehydarme, jedoch weniger reaktive UF- Harze eingesetzt. In bestimmten Anwendungsbereichen ist daher eine Modifikation der UF-Harze, z.B. mit Me-Iamin (mUF- beziehungsweise MUF-Harze) oder der Einsatz von Harz-Kombinationen (z.B. UF-Harz und polymeres Diphenylmethan-4,4'- Diisocyanat [PMDI]) erforderlich. The most widely used adhesive for wood-based materials is urea-formaldehyde resin (UF resin). Inside, more than 90% of the wood materials are bound with UF resin. UF resins, in addition to many positive properties such as There are also disadvantages such as increased brittleness, limited moisture resistance and formaldehyde emission. In order to meet the legal requirements for the formaldehyde emission of wood-based materials of the emission class E1, usually low-formaldehyde, but less reactive UF resins are used. In certain applications, therefore, is a modification of the UF resins, eg with Me-Iamin (mUF or MUF resins) or the use of resin combinations (eg UF resin and polymeric diphenylmethane-4,4'-diisocyanate [PMDI] ) required.
Für feuchtebeständige Verleimungen werden vor allem alkalisch härtende Phenolformaldehydharze (PF-Harze), MUF-Harze sowie Klebstoffe auf Basis von polymeren Diisocyanat (PMDI) eingesetzt. Die PF-Harze geben Formaldehyd in geringen Mengen ab. Auch Holzwerkstoffe mit Mischharzen aus verschiedenen Reaktionskomponenten, die Phenol enthalten (z.B. MUPF-Harze), weisen eine sehr niedrige Formaldehydabgabe auf. PMDI ist formaldehydfrei und für die Verleimung von Partikeln geeignet, nicht jedoch ohne Modifizierung für die Flächenverleimung. For moisture-resistant gluing especially alkaline-curing phenol-formaldehyde resins (PF resins), MUF resins and adhesives based on polymeric diisocyanate (PMDI) are used. The PF resins release formaldehyde in small amounts. Also, wood materials with mixed resins of various reaction components containing phenol (e.g., MUPF resins) have very low formaldehyde release. PMDI is formaldehyde-free and suitable for the bonding of particles, but not without modification for surface bonding.
Weiterhin sind Kombinationen von Formaldehyd mit Melamin (MF-Harze), Resorcin (RF-Harze), Tannin (TF-Harze) und Mischharze mit zusätzlichen Komponenten für den Einsatz in Verbundwerkstoffen möglich. Melamin-Formaldehydharze sind als Imprägnierharze für die Dekorpapapierbeschichtung von Holzwerkstoffen weit verbreitet. Furthermore, combinations of formaldehyde with melamine (MF resins), resorcinol (RF resins), tannin (TF resins) and mixed resins with additional components for use in composites are possible. Melamine-formaldehyde resins are widely used as impregnating resins for decorative paper coating of wood-based materials.
Klebstoffe auf der Basis nachwachsender Rohstoffe, wie z.B. Lignine, Tannine, Polysaccharide wie z.B. Stärke, Fettsäuren, Proteine konnten sich sowohl aus technologischen Gründen als auch aus Gründen der Verfügbarkeit bisher nicht durchsetzen; in geringem Umfang finden sie als Streckmittel für synthetische Harze (z.B. Tannin oder Lignin in Phenol-Formaldehydharz, Sojaprotein in Kombination mit Polyamidoamin- Epichlorhydrin-Harz [PAE-Harz]) Anwendung. Adhesives based on renewable raw materials, such as e.g. Lignins, tannins, polysaccharides, e.g. Starch, fatty acids, proteins have so far not been able to assert themselves for reasons of both technology and availability; to a lesser extent, they are useful as extenders for synthetic resins (e.g., tannin or lignin in phenol-formaldehyde resin, soy protein in combination with polyamidoamine-epichlorohydrin resin [PAE resin]).
Zementgebundene Spanplatten nach DIN EN 634-2 bestehen zu etwa 60 Vol.% aus Holzspänen und zu etwa 40 Vol.% aus Zement und Zusatzstoffen. Der Verbund der Holzspäne erfolgt durch das Abbinden der mineralischen Stoffkomponenten. Vergleichbares gilt für Span- und Faserplatten, die Gips oder Magnesit als anorganische Komponente enthalten. Ein weiteres anorganisches Bindemittel für Span- und Faserplatten ist Wasserglas, hierbei handelt es sich um Natrium- und Kaliumsilikate oder ihre wässrigen Lösungen. Cement-bonded chipboard according to DIN EN 634-2 consist of about 60% by volume of wood chips and about 40% by volume of cement and additives. The composite of the wood chips takes place by the setting of the mineral substance components. The same applies to chipboard and fibreboard, the gypsum or magnesite as inorganic Component included. Another inorganic binder for chipboard and fiberboard is waterglass, which are sodium and potassium silicates or their aqueous solutions.
Nach Angaben von O'Carrol, zitiert in Kandelbauer, A., Petek, P., Med ed, S., Pizzi, A. Teischinger, A. 2010: On the Performance of a melamine-urea-formaldehyde resin for decorative paper coatings. Eur. J. Wood Prod. 68; 63-75 sind 70 % der hergestellten Spanplatten und mitteldichten Faserplatten für Möbel und Fußböden (Laminatfußböden) mit Harz imprägnierten Papieren versehen, die restlichen Platten sind mit Holzfurnier oder thermoplastischen Folien veredelt, lackiert oder bedruckt. Laminatfußboden-Elemente bestehen aus mindestens vier Schichten, einem Trägermaterial aus einer Spanplatte, einer hochdichten (HDF) oder mitteldichten Faserplatte (MDF) sowie einer raumseitigen Beschichtung der Platten, in der Regel aus mehreren Lagen hochwertiger Papiere, die mit einem transparenten Melaminharz imprägniert sind. Ferner befindet sich rückseitig ein sogenanntes Gegenzugpapier. Für die Imprägnierung des Dekorpapiers wird aus Kostengründen häufig in einem zweistufigen Verfahren Harn- stoff-Formaldehydharz (UF-Harz) und anschließend Melamin-Formaldehydharz eingesetzt. Der Oberflächenfilm (Schutzfunktion) ist in der Regel Melamin-Formaldehydharz. According to O ' Carrol, cited in Kandelbauer, A., Petek, P., Med ed, S., Pizzi, A. Teischinger, A. 2010: On the Performance of a melamine-urea-formaldehyde resin for decorative paper coatings , Eur. J. Wood Prod. 68; 63-75, 70% of the chipboard and medium-density fibreboard for furniture and flooring (laminate flooring) are treated with resin-impregnated paper, the rest are finished with wood veneer or thermoplastic foil, varnished or printed. Laminate flooring elements consist of at least four layers, a chipboard support, a high-density (HDF) or medium-density fiberboard (MDF), as well as a room-side coating of the panels, typically consisting of several layers of high-grade paper impregnated with a transparent melamine resin. Furthermore, there is a so-called Gegenzugpapier back. For cost-effectiveness, urea-formaldehyde resin (UF resin) and then melamine-formaldehyde resin are often used in a two-stage process for the impregnation of decorative paper. The surface film (protective function) is usually melamine-formaldehyde resin.
Die Klebstoffe können direkt (formaldehydhaltige Klebstoffe) und/oder indirekt durch Wechselwirkung zwischen dem Klebstoff und der Lignocellulose zur Emission an Formaldehyd und anderen flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) beitragen. Wie beschrieben, enthalten insbesondere die Holzwerkstoffe derzeit vorwiegend formaldehydhaltige Klebstoffe. Die Formaldehydabgabe von Holzwerkstoffen und daraus hergestellten Produkten ist derzeit in Deutschland gesetzlich auf eine Ausgleichskonzentration von maximal 1 ,2 mg/m3 (= 0,1 ppm) in der Prüfkammer, ermittelt nach DIN EN 717-1 geregelt (Emissionsklasse - E1 -). Die Verminderung der zulässigen Formaldehydemission von Holzwerkstoffen mit formaldehydhaltigen Klebstoffen und daraus hergestellten Produkten erfolgt seit Jahren (z.B. Adhanassiadou, E., Tsiantzii, S., Markessini, C. 2009: Producing Panels with Formaldehyde Emission at Wood Level. Forest Products Society, International Conference on Wood Adhesives, Session 2B » Composites «, http://legacv.forestproud.org/adhesives09powerpoints.htm). So haben sich neben den gesetzlichen Bestimmungen freiwillige, strengere Grenzwerte etabliert, wie z.B. das Umweltzeichen RAL-ZU 76 für emissionsarme un beschichtete und beschichtete Holzwerkstoffplatten (Blauer Engel) auf 0,05 ppm, und der vom Bundesverband Deutscher Fertigbau (BDF) geforderte Wert von 0,03 ppm. Weiterhin führten Regelungen in Japan und in den USA zu Überlegungen in Europa bezüglich einer. Verminderung des Grenzwertes unter dem E1-Standard. The adhesives may contribute directly (formaldehyde-containing adhesives) and / or indirectly through interaction between the adhesive and the lignocellulose to emit formaldehyde and other volatile organic compounds (VOCs). As described above, the wood-based materials currently contain predominantly formaldehyde-containing adhesives. The formaldehyde release of wood-based materials and products made from them is currently regulated by law in Germany to a compensation concentration of max. 1, 2 mg / m 3 (= 0.1 ppm) in the test chamber, determined in accordance with DIN EN 717-1 (emission class - E1 -) , The reduction in permissible formaldehyde emission of wood-based materials with formaldehyde-containing adhesives and products made therefrom has been taking place for years (eg, Adhanassiadou, E., Tsiantzii, S., Markessini, C. 2009: Producing Panels with Formaldehyde Emission at Wood Level, Forest Products Society, International Conference on Wood Adhesives, Session 2B Composites, http://legacv.forestproud.org/adhesives09powerpoints.htm). Thus, in addition to the legal provisions, voluntary, stricter limits have been established, such as For example, the Ecolabel RAL-ZU 76 for low-emission uncoated and coated wood-based panels (Blue Angel) to 0.05 ppm, and the value of 0.03 ppm required by the German Association of prefabricated construction (BDF). Furthermore, regulations in Japan and the US led to reflections in Europe concerning one. Reduction of the limit below the E1 standard.
Für eine Verminderung der Formaldehydemission von Holz Werkstoffen - möglichst auf das Niveau von Holz beziehungsweise von Holzpartikeln - spricht die im Jahr 2004 von der internationalen Kommission für Krebsforschung (IARC) der WHO ausgesprochene Empfehlung, Formaldehyd von„vermutlich krebserzeugend für den Menschen" (Klasse 2A) auf„krebserzeugend für den Menschen" (Klasse 1) einzustufen (IARC, 2004: International Agency for Research on Cancer (IARC), Press release Number 153, 15th June 2004). In 2011 wurde Formaldehyd von dem U.S. Department of Health and Human Services © (News Releases: New Substances Added to HHS Report on Carcinogens, 10. Juni 20 , To reduce the formaldehyde emission of wood materials - preferably to the level of wood or wood particles - is the 2004 recommendation by the International Commission for Research on Cancer (IARC) WHO, formaldehyde of "presumably carcinogenic to humans" (Class 2A ) to "carcinogenic to humans" (Class 1) (IARC, 2004: International Agency for Research on Cancer (IARC), Press Release Number 153, 15th June 2004). In 2011, formaldehyde was approved by the U.S. Department of Health and Human Services © (News Releases: New Substances Added to HHS Report on Carcinogens, 10 June 20,
http://www.niehs.nih.gov/news/newsroom/releases/2011/june10/) als„krebserzeugend für den Menschen" bewertet. http://www.niehs.nih.gov/news/newsroom/releases/2011/june10/) as "carcinogenic to humans".
Von der Europäischen Union wurde Formaldehyd in der Verordnung über die Einstufung, Verpackung und Kennzeichnung gefährlicher Stoffe von der Kategorie 3 (Stoffe mit möglicher krebserzeugender Wirkung) in die Kategorie 2 (Stoffe, die als krebserregend angesehen werden sollen) eingestuft (EU-Richtlinien, 2004/73/EG 2004, EU- Verordnung Nr. 1272/2008). Formaldehyde has been classified by the European Union in the regulation on the classification, packaging and labeling of hazardous substances from category 3 (substances with possible carcinogenic effects) to category 2 (substances that are considered to be carcinogenic) (EU Directives, 2004 / 73 / EC 2004, EU Regulation No. 1272/2008).
Im Dezember 2012 hat der Ausschuss für Risikobewertung (RAC) der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA) einer Neueinstufung von Formaldehyd als Mutagen Kategorie 2 nach CLP-Verordnung (Stoff kann vererbbare Schäden verursachen) und Karzinogen Kategoriel B (Stoff ist wahrscheinlich beim Menschen krebserzeugend) zugestimmt. Von März 2013 - September 2013 war die Prüfung des REACH Komitees zur Einbeziehung von Formaldehyd in die 6. Aktualisierung der CLP-Verordnung vorgesehen. Für Anfang 2014 ist die Veröffentlichung der neuen Klassifizierung geplant. Bei Zustimmung der Europäischen Kommission wäre die neue Klassifizierung von Formaldehyd frühestens ab April 2015 zu erwarten. Obwohl mögliche Auswirkungen einer Neueinstufung von Formaldehyd auf die Produktion von Holzwerkstoffen derzeit nicht abzuschätzen sind, können formaldehydfreie Klebstoffe zur Herstellung von Holzwerk Stoffen mit extrem niedriger Formaldehydabgabe in naher Zukunft an Bedeutung gewinnen. In December 2012, the European Chemicals Agency (ECHA) Risk Assessment Committee (RAC) approved a reclassification of formaldehyde as Category 2 mutagen according to the CLP Regulation (substance may cause hereditary damage) and Carcinogen category B (substance likely to cause cancer in humans). From March 2013 to September 2013, the review of the REACH committee on the inclusion of formaldehyde was foreseen in the 6th update of the CLP Regulation. For the beginning of 2014, the publication of the new classification is planned. With the approval of the European Commission, the new classification of formaldehyde would be expected from April 2015 at the earliest. Although possible effects of a Revaluing formaldehyde to the production of wood-based materials is currently not possible, formaldehyde-free adhesives for the production of wood-based materials with extremely low formaldehyde release in the near future can gain in importance.
Formaldehydfreie Klebstoffe, die bereits in Verbundwerkstoffen eingesetzt werden oder Anwendung finden können, sind beispielsweise polymeres Diphenylmethan-4,4'- Diisocyanat (PMDI), Polyurethane, EPI-Klebstoffe, Klebstoffe auf Basis von Polyamiden, Polyacrylamiden, Polyethylen, Polyestern, Polyvinylacetaten, Epoxiden, organo- funktionellen Silanen, cyclischem Harnstoff, nachwachsenden Rohstoffen, wie Stärke, Protein, Lignin, Fettsäuren, Latex oder andere Biopolymere und anorganische Bindemittel. Formaldehyde-free adhesives which are already used or can be used in composite materials include, for example, polymeric diphenylmethane-4,4'-diisocyanate (PMDI), polyurethanes, EPI adhesives, adhesives based on polyamides, polyacrylamides, polyethylene, polyesters, polyvinyl acetates, epoxides organo-functional silanes, cyclic urea, renewable raw materials such as starch, protein, lignin, fatty acids, latex or other biopolymers and inorganic binders.
Der Nachteil von PMDI ist der hohe Preis, der notwendige Einsatz von Emulgatoren oder spezieller Dosier- und Beleimungstechniken sowie Trennmitteln, die Notwendigkeit höherer Arbeitsschutzmaßnahmen sowie eine eingeschränkte Verfügbarkeit. EinKomponenten-Polyurethane weisen häufig eine hohe Viskosität auf, müssen mit organischen Lösemitteln verdünnt und zur Aushärtung hohen Temperaturen ausgesetzt werden. 2-Komponenten-Polyurethane erfordern ein komplexes Arbeitsverhalten aufgrund zweier Komponenten und haben eine sehr kurze Gebrauchsdauer. Insgesamt sind die Kosten hoch und es besteht das Sicherheitsrisiko durch ungebundene Isocya nat-Monomere. The disadvantage of PMDI is the high price, the necessary use of emulsifiers or special dosing and gluing techniques and release agents, the need for higher occupational safety measures and limited availability. One-component polyurethanes are often highly viscous, need to be diluted with organic solvents, and exposed to high temperatures for curing. 2-component polyurethanes require a complex working behavior due to two components and have a very short service life. Overall, the costs are high and there is the security risk of unbound isocyanate monomers.
Bei Polyacrylamiden besteht das Sicherheitsrisiko durch nicht polymerisiertes Acryla- mid, das giftig ist. For polyacrylamides, the safety risk is due to unpolymerized acrylamide, which is toxic.
Polyvinylacetate (PVAC) weisen ein thermoplastisches Verhalten auf und sind für ein Kriechen der Klebfuge empfindlich. Die Aushärtung kann nur bei relativ geringen Tem peraturen erfolgen, so dass PVAC nur in der Deckschicht oder in dünnen Platten einsetzbar sind. Epoxide benötigen Harz und Härter, die in einem exakten Mischungsver hältnis vorliegen müssen, zudem verläuft die Polyaddition stark exotherm, so dass eine Brandgefahr gegeben ist. Die Gebrauchsdauer ist sehr kurz, Epoxide sind reizend, umweltgefährdend, so dass eine spezielle Schutzausrüstung beim Umgang erforder- lieh ist. Der Klebstoff ist nicht recycelbar, die Einsatzbereiche sind eingeschränkt. Polyvinyl acetates (PVAC) have a thermoplastic behavior and are sensitive to creep of the bondline. Curing can only take place at relatively low temperatures, so that PVAC can only be used in the cover layer or in thin plates. Epoxies require resin and hardener, which must be present in an exact Mischungsver ratio, also the polyaddition is highly exothermic, so that a fire hazard is given. The service life is very short, epoxies are irritating, environmentally hazardous, so that a special protective equipment when handling is lent. The adhesive is not recyclable, the applications are limited.
Die Verarbeitung silianvernetzter Polymerklebstoffe oder organofunktioneller Silane ist aufgrund der zähelastischen Eigenschaft schwierig. Nachwachsende Rohstoffe haben variierende Eigenschaften bei meist geringer Reaktivität. Die Verfügbarkeit ist nicht stets gewährleistet, die Kosten sind vergleichsweise hoch und anwendungsfertige Lieferformen selten. The processing of silanvernetzten polymer adhesives or organofunctional silanes is difficult because of the viscoelastic property. Renewable raw materials have varying properties with mostly low reactivity. Availability is not always guaranteed, the costs are comparatively high and ready-to-use forms of delivery are rare.
Da vorwiegend Aminoplastharze (UF-, mUF- beziehungsweise MUF-Harze) auf Basis eines Amins und Formaldehyd als Klebstoffe für Holzwerkstoffe und Werkstoffverbun- de eingesetzt werden, lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Holzwerkstoffprodukte mit formaldehydfreien Aminoharzen zu entwickeln, bei denen die Herstellungsbedingungen sowie die mechanischen und hygrischen Werkstoffeigenschaften möglichst den mit formaldehydhaltigen Aminoplastharz-gebundenen Werkstoffen entsprechen. Since primarily amino resins (UF, mUF or MUF resins) based on an amine and formaldehyde are used as adhesives for wood-based materials and composite materials, the object of the invention was to develop wood-based products with formaldehyde-free amino resins, in which the production conditions and the mechanical and hygric material properties correspond as possible to the materials bound with formaldehyde-containing aminoplast resin.
Alternativ zum Formaldehyd stehen prinzipiell weitere Aldehyde zur Herstellung von formaldehydfreien Aminoplastharzen zur Verfügung, wie z.B. Acetaldehyd, Propional- dehyd, Acrolein, Crotonaldehyd, Glutaraldehyd, Glyoxal, Furfurylaldehyd etc. (Adam, 1988: Melaminharze. In: Kunststoff-Handbuch 10: Duroplaste. Hrsg.: Woebcken, W, Adam, W. ISBN-3-446-14418-8). As an alternative to formaldehyde, other aldehydes are available in principle for the preparation of formaldehyde-free aminoplast resins, such as, for example, Acetaldehyde, propionaldehyde, acrolein, crotonaldehyde, glutaraldehyde, glyoxal, furfuraldehyde, etc. (Adam, 1988: Melaminharze In: Kunststoff-Handbuch 10: Duroplaste, eds .: Woebcken, W, Adam, W. ISBN-3-446- 14418-8).
Formaldehydfreie Harze als Klebstoff für Holzwerkstoffe oder Dekorpapiere auf Basis von Harnstoff oder cyclischem Harnstoff (Ethylenharnstoff) werden in einigen Patenten aufgeführt. Formaldehyde-free resins as adhesives for wood-based materials or decorative papers based on urea or cyclic urea (ethyleneurea) are listed in some patents.
In der US-A-4,395,504 wird ein formaldehydfreies Bindemittel zur Herstellung von Spanplatten aus einem cyclischen Harnstoff, z.B. Ethylenharnstoff und Glyoxal im Molverhältnis 1 ,1 1 ,5 : 1 beschrieben. US-A-4,395,504 discloses a formaldehyde-free binder for making particleboard from a cyclic urea, e.g. Ethylene urea and glyoxal in a molar ratio of 1, 1 1, 5: 1 described.
In der US-A-4,906,727 wird ein Harnstoff-Aldehyd-Kondensat für Oberflächenbe- schichtungen aufgeführt, das durch Umsetzung von Harnstoff oder bestimmten Alky- lenharnstoffen mit bestimmten Aldehyden (u.a. Formaldehyd) erhalten wurde. In der US-A-4,220,751 wird ein Harz für Oberflächenbeschichtungen aus Harnstoff bezie- hungsweise Harnstoffderivaten und bestimmten Monoaldehyden (z.B. Alkyl-, Aryl- Aldehyd) angegeben. In US-A-4,906,727 a urea-aldehyde condensate for surface coatings is listed, which was obtained by reacting urea or certain alkylene ureas with certain aldehydes (including formaldehyde). US Pat. No. 4,220,751 relates to a resin for surface coatings of urea. As urea derivatives and certain monoaldehydes (eg alkyl, aryl aldehyde) specified.
Die DE 691 03 847 T2 beschreibt die Herstellung und Anwendung von Ethylenharn- stoff/Glutaraldehyd-Harz oder Hamstoff/Ethylenharnstoff/Glutaralaldehyd-Harz bei Holzwerkstoffen. Das Molverhältnis von Ethylenharnstoff zu Glutaraldehyd kann zwischen 0,3 ... 3,5 variieren. Bei diesem Harz ist ein Katalysator nicht erforderlich, um die entsprechende Härtung und Bindungsfestigkeit zu erzielen. DE 691 03 847 T2 describes the preparation and use of ethyleneurea / glutaraldehyde resin or urea / ethyleneurea / glutaraldehyde resin in wood-based materials. The molar ratio of ethylene urea to glutaraldehyde can vary between 0.3 and 3.5. With this resin, a catalyst is not required to achieve the appropriate cure and bond strength.
Die US-A-4,906,726 beschreibt Harze für Oberflächenbeschichtungen aus zwei Komponenten, einerseits eine Mischung aus Polyaldehyden (Glyoxal oder Glutaraldehyd oder deren Derivate) und einer wasserdispergierbaren Komponente (z.B. Epoxidharz- Emulsion, synthetischer Latex) und andererseits ein Reaktionsprodukt aus z.B. Harn- stoff-Formaldehyd-Ether-Monomer, einem Polyamin und Calcium-, Strontium- oder Bariumoxid oder -hydroxid. US-A-4,906,726 describes resins for surface coatings of two components, on the one hand a mixture of polyaldehydes (glyoxal or glutaraldehyde or derivatives thereof) and a water-dispersible component (e.g., epoxy resin emulsion, synthetic latex) and on the other hand a reaction product of e.g. Urea-formaldehyde ether monomer, a polyamine and calcium, strontium or barium oxide or hydroxide.
Wang, S. und Pizzi, A. 1997: Succinaldehyde-induced water resistance improvements of UF wood adhesives. Holz Roh- Werkstoff 55: 9-12 ersetzen Formaldehyd durch Succinaldehyd, einem Dialdehyd mit einer kurzen Kohlenwasserstoffkette. Ferner wurden Propionaldehyd (Mansouri, H.R. und Pizzi, A. 2006: Urea-formaldehyde- propionaldehyde physical gelation resins for improved swelling in water, J. Appl. Po- lym. Sei. 102 (6): 5131-5136) sowie Glutaraldehyd (Maminski, M. L, Borysiuk, P., Par- zuchowski, P.G. 2008; Improved water resistance of particleboards bonded with glu- taraldehyde-blended UF resin. Holz Roh- Werkstoff 66: 381-383) in Kombination mit UF-Harz für die Herstellung von Spanplatten eingesetzt. Mehrere Literaturangaben beinhalten den Ersatz von Formaldehyd durch Furfural oder Furfurylalkohol (vgl. Dun- ky, M., Niemz, P. 2002: Holzwerkstoffe und Leime - Technologie und Einflussfaktoren. Springer Verlag, ISBN 3-540-42980-8). Wang, S. and Pizzi, A. 1997: Succinaldehyde-induced water resistance improvements of UF wood adhesives. Wood Raw 55: 9-12 replace formaldehyde with succinaldehyde, a dialdehyde with a short hydrocarbon chain. Furthermore, propionaldehyde (Mansouri, HR and Pizzi, A. 2006: urea-formaldehyde-propionaldehyde physical gelation resins for improved swelling in water, J. Appl. Polym., Sci. 102 (6): 5131-5136) and glutaraldehyde (US Pat. Maminski, M.L., Borysiuk, P., Parzuchowski, PG 2008; Improved water resistance of particleboards bonded with glutaraldehyde-blended UF resin, wood raw material 66: 381-383) in combination with UF resin for the production of chipboard used. Several references include the replacement of formaldehyde by furfural or furfuryl alcohol (see Dunky, M., Niemz, P. 2002: Wood Materials and Glues - Technology and Influencing Factors Springer Verlag, ISBN 3-540-42980-8).
Ballerini, A., Despres, A. Pizzi, A. 2005: Non-toxic zero emission tannin-glyoxal adhesives for wood panels. Holz Roh-Werkstoff 63: 477-478 ersetzten bei Tanninformal- dydharzen den Formaldehyd durch Glyoxal. Bei diesen Untersuchungen werden in eine 45 %ige Tanninlösung 9 % Glyoxal (% bezogen auf Tannin) zugegeben, die Re- aktion von Glyoxal mit Tannin findet bei der Heißpressung statt. Mit diesem Leimharz hergestellte Laborspanplatten wiesen eine niedrigere Querzugfestigkeit und niedrigere Formaldehydabgabe auf als vergleichbare Platten, die mit Tanninformaldehydharz gefertigt wurden. Ballerini, A., Despres, A. Pizzi, A. 2005: Non-toxic zero emission tannin-glyoxal adhesives for wood panels. Holz Roh-Werkstoff 63: 477-478 replaced formaldehyde with glyoxal in tannin formaldehyde resins. In these tests, 9% glyoxal (% based on tannin) is added to a 45% tannin solution, the action of glyoxal with tannin takes place during hot pressing. Laboratory particle boards made with this glue resin exhibited lower transverse tensile strength and lower formaldehyde release than comparable plates made with tannin-formaldehyde resin.
Für die Herstellung von formaldehydfreien Melaminharzen wird der Einsatz von alternativen Mono- und Dialdehyden beschrieben. In der Vergangenheit wurde sehr ausführlich sowohl die Anwendung von α-Keto-Aldehyden, z.B. in der DE 103 22 107 B4, als auch von Dialdehyden, z.B. in der DE 10 2006 029 408 A1 , als Formaldehydersatz beschrieben und diskutiert. Die praktische Anwendung scheiterte jedoch an der Auflösungsgeschwindigkeit des Melamins in diesen Aldehyden. Bereits während der langen Auflösungszeit kondensieren die schon in Lösung gegangenen Produkte weiter und fallen wieder aus. For the preparation of formaldehyde-free melamine resins, the use of alternative mono- and dialdehydes is described. In the past, both the use of α-keto aldehydes, e.g. in DE 103 22 107 B4, as well as dialdehydes, e.g. in DE 10 2006 029 408 A1, described and discussed as Formaldehydersatz. The practical application, however, failed due to the rate of dissolution of the melamine in these aldehydes. Even during the long dissolution time, the products that have already gone into solution condense on and then precipitate out again.
Eine weitere denkbare Alternative stellt das Glyoxal dar. Aufgrund der Struktur sind prinzipiell ähnlich hohe Vernetzungsdichten wie bei den bisher bekannten, auf Formaldehyd basierenden Melaminharzen zu erwarten. Umsetzungen von Glyoxal mit Mel- amin führen jedoch schon bei der Anlagerung zu einem vernetzten Produkt, da sich an ein Molekül Melamin bei ähnlichen Reaktionsverhältnissen bis zu 3 Moleküle Aldehyd anlagern können. Auf Dialdehyden basierende Harze, die an sich eine hohe Netzwerkdichte mit Melamin versprechen, sind nicht lagerfähig und für eine kommerzielle Nutzung in relevanten Anwendungsgebieten ungeeignet. Optional wird in der Fachliteratur die Möglichkeit diskutiert, Glyoxal einseitig mit Schutzgruppen auszustatten, z.B. in der DE 103 22 107 B4. Die Einführung derartiger Schutzgruppen ist jedoch teuer und für kommerzielle Produkte für die Herstellung von Holzwerkstoffen nur bedingt vorstellbar. Another conceivable alternative is the glyoxal. Due to the structure, similarly high crosslinking densities are to be expected as in the previously known formaldehyde-based melamine resins. Reactions of glyoxal with melamine, however, lead to a cross-linked product during the addition, since up to 3 molecules of aldehyde can attach to one molecule of melamine under similar reaction conditions. Dialdehyde-based resins, which by themselves promise high network density with melamine, are not storable and unsuitable for commercial use in relevant applications. Optionally, the literature discusses the possibility of unilaterally providing glyoxal with protecting groups, e.g. in DE 103 22 107 B4. However, the introduction of such protective groups is expensive and only partially conceivable for commercial products for the production of wood-based materials.
Formaldehydfreie Harnstoff- und Melamin-Klebstoffe auf Basis von Dimethoxyglyoxal (auch als Dimethoxyethanal [DME] bezeichnet) wurden für Labor-Spanplatten eingesetzt (Despres A., Pizzi, A., Vu C, Delmotte L. 2010: Colourless formaldehyde-free urea resin adhesives for wood panels. Eur. J. Wood Prod. 68: 13-20, Properzi M., Wieland, S., Pichelin, F., Pizzi, A., Vu C. 2009: Dimethoxyethanal-derived resins for wood based panels. In: Processing of the International Panel Products Symposium 2009, 16- 18 September 2009, La Cite Internationale de Congres Nanes, France. ISBN: 978-1- 184220-118-3). Dimethoxyethanal ist ein Derivat von Glyoxal, das farblos und nicht flüchtig ist. Durch Zugabe von DME zu Harnstoff oder Melamin wurden Vorstufen von Aminoharz hergestellt. Die Vernetzungsreaktion von Harnstoff mit DME war zwar vorhanden, jedoch zu langsam, um die Anforderungen an Klebstoffe für Holzwerkstoffe zu erfüllen. Die Vernetzung wurde durch Zugabe von 14 % ...20 % polymerem Diisocya- nat (PMDI) verbessert. Bei einer relativ hohen Presszeit von 17 s/mm ... 42 s/mm Plattendicke, einem Klebstoffanteil von 7 % ... 10 % (Festharz bezogen auf darrtrockenes Holz) und einer Presstemperatur von 193°C wurden Spanplatten hergestellt, die hinsichtlich der Querzugfestigkeit die Anforderungen der Norm für Platten im Innenbereich erfüllen. In weiteren Untersuchungen wurden Melamin-DME-Vorstufen in Abmi- schung von 5 % ... 16,5 % PMDI, 26,5 % Latex beziehungsweise 16,5 % PMDI und 5 % Glyoxylsäure (bezogen auf Melamin-DME + Latex) als Klebstoff für Spanplatten verwendet. Die Herstellungsbedingungen für die Platten waren 8 % ... 9 % Klebstoffanteil, 20 s/mm ... 43 s/mm Plattendicke Presszeit, 193 °C Presstemperatur. Eine ausreichende Querzugfestigkeit wurde nur bei sehr langen Prozesszeiten von 34 s/mm erreicht, die für die Industrie nicht akzeptabel sind. Formaldehyde-free urea and melamine adhesives based on dimethoxyglyoxal (also referred to as dimethoxyethanal [DME]) were used for laboratory particle board (Despres A., Pizzi, A., Vu C, Delmotte L. 2010: Colourless formaldehyde-free urea resin adhesives for wood panels: Eur. J. Wood Prod. 68: 13-20, Properzi M., Wieland, S., Pichelin, F., Pizzi, A., Vu C. 2009: Dimethoxyethanal-derived resins for wood based panels In: Processing of the International Panel Products Symposium 2009, 16- 18 September 2009, La Cite International de Congres Nanes, France. ISBN: 978-1-184220-118-3). Dimethoxyethanal is a derivative of glyoxal that is colorless and non-volatile. By adding DME to urea or melamine, precursors of amino resin were prepared. Although the crosslinking reaction of urea with DME was present, it was too slow to meet the requirements for adhesives for wood-based materials. Crosslinking was improved by adding 14% to 20% polymeric diisocyanate (PMDI). With a relatively high pressing time of 17 s / mm ... 42 s / mm plate thickness, an adhesive content of 7% ... 10% (solid resin based on dry wood) and a pressing temperature of 193 ° C chipboard was produced Transverse tensile strength meet the requirements of the standard for indoor panels. In further studies, melamine-DME precursors were mixed with 5% ... 16.5% PMDI, 26.5% latex or 16.5% PMDI and 5% glyoxylic acid (based on melamine-DME + latex) as Adhesive used for chipboard. The manufacturing conditions for the plates were 8% ... 9% adhesive, 20 s / mm ... 43 s / mm plate thickness pressing time, 193 ° C pressing temperature. A sufficient transverse tensile strength was only achieved with very long process times of 34 s / mm, which are not acceptable for the industry.
In der praktischen Anwendung finden sich Harnstoffharze auf der Basis von Glyoxal, z.B. zur Knitterfest-Ausrüstung von Textilien, beschrieben in der DE 30 41 580 12. Aber auch hier gibt es aufgrund der Bifunktionalität des Glyoxals im Vergleich zu Harnstoffharzen auf Basis von Formaldehyd Einschränkungen. Dies betrifft insbesondere Verfärbungen und Probleme mit der Stabilität der Harze. Zur Verbesserung der Lagerstabilität wird auch hier häufig mit Schutzgruppen gearbeitet, um die Reaktivität einzuschränken (Despres A., Pizzi, A., Vu C, Delmotte L. 2010: Colourless formalde- hyde-free urea resin adhesives for wood panels. Eur. J. Wood Prod. 68: 13-20). In practical application, urea resins based on glyoxal, e.g. for crease-resistant finishing of textiles, described in DE 30 41 580 12. But here, too, there are limitations due to the bifunctionality of the glyoxal compared to urea resins based on formaldehyde. This particularly concerns discolorations and problems with the stability of the resins. In order to improve the storage stability, protective groups are frequently used here in order to limit the reactivity (Despres A., Pizzi, A., Vu C, Delmotte L. 2010: Colourless Formaldehyde-Free Urea Resin Adhesives for Wood Panels. Eur Wood Prod. 68: 13-20).
Einziger neben Formaldehyd zur Herstellung von Melaminharzen praktisch eingesetzter Monoaldehyd ist die Glyoxylsäure. Aus Glyoxylsäure und deren Salzen hergestellte Melaminharze finden u. a. als Fließhilfsmittel in der Betonverarbeitung beziehungsweise als Zusatzstoff für hydraulische Bindemittel, wie z.B. in der DE 196 27 531 B4 und in der Gerberei, wie z.B. in der DE 39 35 879 A1 und DE 10 2005 032 585 A1 offenbart, Anwendung. Derartige Harze waren jedoch für den Einsatz in Holzwerkstoffen bisher nicht geeignet, da sie aufgrund der hohen Salzgehalte in Gegenwart von Wasser zu Quellungen im Endprodukte führen können. In der DE 41 40 899 A1 wird ein Kondensationsprodukt aus einem Gemisch von z.B. Melamin oder Harnstoff, Glyoxyl- säure und Glyoxal beschrieben, das ebenfalls als Gerbmittel eingesetzt wird. In diesem Fall wird ein Teil des Glyoxals zur Glyoxylsäure oxidiert. Dieses Gemisch wird mit Melamin umgesetzt. Das Problem bei diesem Vorgehen ist, dass das Melamin bei der Anlagerung der Aldehyde erst in Lösung gebracht werden muss und Glyoxal in dieser Phase bereits oligomere Einheiten aufbauen kann. Derartige Harze sind entsprechend schwer zu stabilisieren. The only besides formaldehyde for the preparation of melamine resins practically used monoaldehyde is the glyoxylic acid. Melamine resins prepared from glyoxylic acid and its salts are used, inter alia, as flow aids in concrete processing or as an additive for hydraulic binders, for example in DE 196 27 531 B4 and in tanning, for example in DE 39 35 879 A1 and DE 10 2005 032 585 A1 discloses application. However, such resins were for use in wood-based materials not yet suitable because they can lead to swelling in the final products due to the high salt content in the presence of water. DE 41 40 899 A1 describes a condensation product of a mixture of, for example, melamine or urea, glyoxylic acid and glyoxal, which is likewise used as tanning agent. In this case, part of the glyoxal is oxidized to glyoxylic acid. This mixture is reacted with melamine. The problem with this approach is that the melamine must be brought into solution during the addition of the aldehydes and glyoxal can already build oligomeric units in this phase. Such resins are correspondingly difficult to stabilize.
Aminoharze auf der Basis reiner Glyoxylsäure liefern ebenfalls stabile Harze, bringen jedoch eine große Salzlast mit, da sie, um nicht auszuhärten, vor der Synthese zu den Aminoharzen mit einer Base neutralisiert werden müssen. Diese Salze nehmen leicht Wasser auf und führen bei der Anwendung in Holzwerkstoffen zu einer erhöhten Quellbarkeit der Endprodukte. Da die Säuregruppe mit Caiciumionen wasserunlösliche Salze bildet, werden solche Systeme aber als Betonverfestiger und Fließhilfsmittel in der Bauindustrie eingesetzt (z.B. US-A-2008/108732, DE 2004050395 A1 , US-A- 5750634, US-A-5891983). Pure glyoxylic acid-based amino resins also provide stable resins, but carry a high salt load since, prior to synthesis, they need to be neutralized to the amino resins with a base to cure. These salts easily absorb water and lead to increased swellability of the end products when used in wood-based materials. However, since the acid group forms water-insoluble salts with calcium ions, such systems are used as a concrete consolidator and flow aid in the construction industry (e.g., US-A-2008/108732, DE 2004050395 A1, US-A-5750634, US-A-5891983).
Ferner sind wasserlösliche formaldehydfreie Polykondensationsprodukte auf der Basis von Aminotriazinen, Glyoxylsäure und einer Aminoverbindung als Zusatzmittel für wässrige Suspensionen auf der Basis von anorganischen Bindemitteln aus der DE 196 27 531 B4 bekannt. Furthermore, water-soluble formaldehyde-free polycondensation products based on aminotriazines, glyoxylic acid and an amino compound are known as additives for aqueous suspensions based on inorganic binders from DE 196 27 531 B4.
Einige alternative Aldehyde zum Formaldehyd haben den Nachteil, dass sie Verfärbungen verursachen, bis zu einem gewissen Grad toxisch, flüchtig und/oder nicht reaktiv genug sind, ihre Löslichkeit in Wasser Probleme verursacht, die Herstellungsbedingungen für die Holzwerkstoffe für die Industrie nicht akzeptabel sind oder das Endprodukt nicht die erforderlichen Eigenschaften hinsichtlich der Normanforderungen für die Festigkeit aufweist. Die im Zusammenhang mit Holzwerkstoffen geschilderten Probleme können sich entsprechend auch für Naturfaser-Verbundwerkstoffprodukte ergeben. Aminoharze auf Basis von Glyoxylsäuremethylesterhemiacetal werden in DE 10322107 B4 beschrieben, wobei die Synthese in Alkoholen durchgeführt wurde. Harzsysteme auf Basis von Glyoxylsäureestern mit Harnstoff und/oder Melamin und/oder Dicyandiamid bzw. andere aminische Komponenten werden in der Patentliteratur und anderen Veröffentlichungen nicht beschrieben. Some alternative aldehydes to formaldehyde have the disadvantage of causing discoloration, to some extent being toxic, volatile and / or non-reactive, their solubility in water causing problems, the manufacturing conditions for the wood-based materials unacceptable to the industry, or the like End product does not have the required properties in terms of standard strength requirements. The problems described in connection with wood-based materials can accordingly also arise for natural-fiber composite products. Amino resins based on glyoxylic acid methyl ester hemiacetal are described in DE 10322107 B4, the synthesis being carried out in alcohols. Resin systems based on glyoxylic acid esters with urea and / or melamine and / or dicyandiamide or other aminic components are not described in the patent literature and other publications.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Holzwerkstoffprodukt oder Naturfaser- Verbundwerkstoffprodukt bereitzustellen, das einen formaldehydfreien Klebstoff mit hoher Reaktivität und ausreichender Lagerstabilität enthält und hinsichtlich der mechanischen und hygrischen Eigenschaften sowie der Emissionen an flüchtigen organischen Verbindungen den Gebrauchsanforderungen entspricht. The object of the present invention is to provide a wood-based product or natural fiber composite product which contains a formaldehyde-free adhesive with high reactivity and sufficient storage stability and which meets the requirements of use in terms of mechanical and hygric properties and emissions of volatile organic compounds.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Holzwerkstoffprodukt oder Naturfaser- Verbundwerkstoffprodukt mit den Merkmalen des Hauptanspruches und die Verwendung von formaldehydfreien Amino- und Amidharzen auf Basis von Glyoxylsäureestern als Aldehyd-Komponente gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Tabellen offenbart. According to the invention, this object is achieved by a wood-based product or natural fiber composite product having the features of the main claim and the use of formaldehyde-free amino and amide resins based on glyoxylic esters as the aldehyde component. Advantageous embodiments and further developments of the invention are disclosed in the subclaims, the description and the tables.
Das Holzwerkstoffprodukt oder Naturfaser-Verbundwerkstoffprodukt aus zumindest einem lignocellulose- und/oder cellulosehaltigen Material, das mit einem Klebstoff versehen und in der gewünschten Form ausgehärtet oder vernetzt ist, sieht vor, dass der Klebstoff als formaldehydfreier Amino- oder Amidoharz auf Basis von Glyoxylsäureestern als Aldehyd-Komponente ausgebildet ist. Als Holzwerkstoffe können z.B. Sperrholz, Span- und Faserplatten, Scrimber, Holz-Polymer-Werkstoffe (WPC), struk- turorientierte Werkstoffe („Engineered Wood Products") wie Oriented Strand Boards (OSB), Furnierschichtholz (Laminated Veneer Lumber [LVL]), Furnierstreifenholz (Parallel Strand Lumber [PSL]), Trägersysteme, I-Beams und Wabenplatten mit einem Kern aus Papier, Aluminium etc. und einer Deckschicht, z.B. aus Sperrholz oder Faserplatte angesehen werden. Darüber hinaus können andere als plattenförmige Produkte vorliegen, beispielsweise Formpressprodukte oder dergleichen. Naturfaser- Verbundwerkstoffe, beziehungsweise naturfaserverstärkte Kunststoffe (NFK), sind Verbundwerkstoffe aus einem Polymer beziehungsweise einer Matrix (Duroplaste, Thermoplaste oder Kombinationen) und Naturfasern und/oder Kunstfasern. Wird nachfolgend von einem Holzwerkstoffprodukt gesprochen, gelten die Ausführungen entsprechend für Produkte, die Naturfaser-Verbundwerkstoffe, beziehungsweise naturfaserverstärkte Kunststoffe aufweisen, also für Naturfaser-Verbundwerkstoffprodukte. Naturfaser-Verbundwerkstoffe können ebenfalls als Platten oder Formkörper ausgebildet sein. The wood-based product or natural fiber composite product of at least one lignocellulosic and / or cellulose-containing material, which is provided with an adhesive and cured or crosslinked in the desired form, provides that the adhesive is a formaldehyde-free amino or amido resin based on glyoxylic esters as aldehyde Component is formed. Plywood, chipboard and fibreboard, scrimber, wood-polymer materials (WPC), engineered wood products such as Oriented Strand Boards (OSB), Laminated Veneer Lumber (LVL) "Parallel Strand Lumber [PSL]", carrier systems, I-Beams and honeycomb panels having a core of paper, aluminum, etc. and a cover layer, eg of plywood or fiberboard, and other than plate-shaped products, such as molded products Natural fiber composites, or natural fiber reinforced plastics (NFK), are composites of a polymer or a matrix (thermosets, Thermoplastics or combinations) and natural fibers and / or synthetic fibers. If the following is spoken of a wood-based product, the statements apply accordingly to products that have natural fiber composites, or natural fiber reinforced plastics, ie for natural fiber composite products. Natural fiber composites may also be formed as plates or shaped bodies.
Bei der Synthese von Amino- oder Amidharzen auf der Basis von Glyoxylsäu- reestern wird die Reaktionsführung so gewählt, dass eine vorzeitige Härtung des Harzes ausgeschlossen werden kann. Aufgrund der teilweisen Hydrolyse des Esters muss bei der Reaktion zu den Harzen laufend der pH-Wert kontrolliert werden, um einem Absinken des pH-Wertes entgegenzuwirken und damit eine vorzeitige saure Härtung zu vermeiden. In the synthesis of amino or amide resins based on Glyoxylsäu- reestern the reaction is chosen so that premature curing of the resin can be excluded. Due to the partial hydrolysis of the ester, the pH must constantly be controlled in the reaction to the resins in order to counteract a decrease in the pH value and thus to avoid premature acidic hardening.
Um die Vernetzungsdichte zu erhöhen, können diese Harze mit Glyoxal umgesetzt werden. Dabei dienen die Glyoxylsäureester als Schutzgruppe der Amidfunktio- nen. Bei Anlagerung des Glyoxals werden dann Harze hergestellt, die einen hohen freien Aldehydanteil aufweisen und daher noch durch Additionsreaktionen die Reaktivität erhöhen. Es konnten Harze synthetisiert werden, deren Reaktivität gegenüber Harnstoff harzen vergleichbar oder sogar höher war. To increase the crosslink density, these resins can be reacted with glyoxal. The glyoxylic acid esters serve as a protective group of the amide functions. When the glyoxal is added, resins are then produced which have a high free aldehyde content and therefore increase the reactivity by addition reactions. Resins could be synthesized whose reactivity to urea resins was comparable or even higher.
Bei diesen Harzen bleiben auch nach der Härtung noch viele kondensationsfähige Gruppen erhalten. Daraus resultieren für verschiedene Anwendungen weitere Vorteile. So kann z.B. erwartet werden, dass bei einer Wiederverwertung von Werkstoffen auf Basis der hier beschriebenen Harze nach der Aufbereitung der Produkte durch z.B. Mahlen eine direkte Verpressung ohne oder mit einer verminderten Menge an Leim stattfinden kann. With these resins, even after curing, many condensable groups are retained. This results in further advantages for different applications. Thus, e.g. It is expected that when recycling materials based on the resins described herein after processing the products by e.g. Milling a direct grouting without or with a reduced amount of glue can take place.
Ferner bieten Aminoharze auf Basis von Glyoxylsäurestern im Vergleich zu literaturbekannten Aminoharzen den Vorteil, dass die Hydrophobie der Harze durch den Typ des Esters eingestellt werden kann. Da keine Glyoxylsäure eingesetzt wird, bringen diese Harze im Vergleich zu den Glyoxylsäureharzen keine Salzlast mit in die Endprodukte. Ein weiterer Vorteil bei Einsatz von Glyoxylsäureestern liegt darin, dass bei der Härtung durch Hydrolyse eine geringe Menge an Glyoxylsäure freigesetzt wird. Diese kann als Katalysator agieren, so dass keine weiteren Katalysatoren bei der Härtung zugesetzt werden müssen. Furthermore, amino resins based on glyoxylic acid esters offer the advantage over prior art amino resins that the hydrophobicity of the resins can be adjusted by the type of ester. Since no glyoxylic acid is used, these resins bring no salt load in the end products compared to the Glyoxylsäureharzen. Another advantage of using glyoxylic acid esters is that a small amount of glyoxylic acid is released upon curing by hydrolysis. This can act as a catalyst, so that no further catalysts must be added during curing.
Ein weiterer vorteilhafter Aspekt dieser Harze ist, dass durch die Einstellung der Hydrophobie eine Reduzierung der Dickenquellung der Endprodukte erreicht werden kann. Another advantageous aspect of these resins is that by adjusting the hydrophobicity, a reduction of the thickness swelling of the end products can be achieved.
Das Holzwerkstoffprodukt oder Naturfaser-Verbundwerkstoffprodukt kann ein- oder mehrlagig oder als mehrlagiger Verbundwerkstoff ausgebildet sein, wobei das Amino- oder Amidharz in zumindest einer Lage eingesetzt ist. Dadurch ist es möglich, Verbundwerkstoffe herzustellen, die aus cellulosehaltigen oder lignocellulosehaltigen Materialien sowie aus anderen Materialien hergestellt sind oder auch mehrlagige lignocel lulosehaltige oder cellulosehaltige Werkstoffe herzustellen, wobei durch den Einsatz des formaldehydfreien Amino- oder Amidharzes eine deutliche Verringerung der Formaldehydemissionen auf das Niveau der Holzpartikel erreicht werden kann. The wood-based product or natural fiber composite product may be single-layered or multi-layered or formed as a multi-layer composite material, wherein the amino or amide resin is used in at least one layer. This makes it possible to produce composites that are made of cellulose-containing or lignocellulose-containing materials and other materials or to produce multilayer lignocel lulosehaltige or cellulose-containing materials, with the use of formaldehyde-free amino or amide resin a significant reduction of formaldehyde emissions on the level of wood particles can be achieved.
Das formaldehydfreie Amino- oder Amidharz kann als Dekor oder Oberflächenbe- schichtung oder zur Befestigung einer Dekorlage oder einer Verschleißschutzlage eingesetzt werden. Dadurch ist es möglich, Dekore, beispielsweise Dekorfolien oder Dekorpapiere aufzukleben oder ein Dekor abzudecken. Die formaldehydfreien Amino- oder Amidharze können auch nach dem Aufdruck von Dekoren als Verschleißschutzschicht eingesetzt werden, gegebenenfalls unter Hinzufügung von Verschleißschutzkomponenten, beispielsweise Korund. The formaldehyde-free amino or amide resin can be used as a decor or surface coating or for fixing a decorative layer or a wear-resistant layer. This makes it possible to glue decors, such as decorative films or decor papers or cover a decor. The formaldehyde-free amino or amide resins can also be used after the printing of decors as wear protection layer, optionally with the addition of wear protection components, such as corundum.
Das Holzwerkstoffprodukt oder Naturfaser-Verbundwerkstoffprodukt kann neben ligno cellulosehaltigen oder cellulosehaltigen Anteilen auch Materialien aufweisen, die nicht aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt sind, beispielsweise Polystyrole, Polyurethanschäume, Kunststoffe, Kunststofffasern, Aramide oder aufschäumende Elemente. The wood-based product or natural fiber composite product may also contain materials which are not made from renewable raw materials, for example polystyrenes, polyurethane foams, plastics, synthetic fibers, aramids or intumescent elements, in addition to ligno-cellulosic or cellulose-containing components.
Zur Bereitstellung von lignocellulosehaltigen und cellulosehaltigen Materialien können Holz, ein- und mehrjährige Pflanzen sowie Rest- und Recyclingstoffe, z.B. Papier eingesetzt werden. Das Holzwerkstoffprodukt oder Naturfaser-Verbundwerkstoffprodukt kann auch einlagig oder mehrlagig ausgestaltet sein, wobei bei mehrlagigen Holzwerkstoffprodukten oder Naturfaser-Verbundwerkstoffprodukten auch Lagen aus nicht- cellulosehaltigen oder nicht-lignocellulosehaltigen Materialien vorgesehen sein können, so dass sich insgesamt ein Verbundwerkstoff aus dem Holzwerkstoffprodukt oder Naturfaser-Verbundwerkstoffprodukt und den anderen Materialien ergibt. Die Ausgestaltung als Verbundwerkstoff erhöht die Einsatzmöglichkeiten des Endproduktes. To provide lignocellulosic and cellulosic materials Wood, annual and perennial crops as well as residual and recycling materials, such as paper are used. The wood-based product or natural fiber composite product may also be designed as a single-layer or multi-layer, wherein layers of non-cellulose-containing or non-lignocellulose-containing materials can be provided in multilayer wood-based products or natural fiber composite products, so that a total of a composite material from the wood-based product or natural fiber composite product and the other materials. The design as a composite material increases the possible uses of the end product.
Eine Variante der Erfindung sieht vor, dass das Amino- oder Amidharz als alleiniger Klebstoff eingesetzt ist. Dadurch wird der Formaldehydeinsatz ausgeschlossen. A variant of the invention provides that the amino or amide resin is used as the sole adhesive. As a result, the Formaldehydeinsatz is excluded.
Alternativ zu einem alleinigen Einsatz des formaldehydfreien Amino- oder Amidharzes ist es vorgesehen, dass eine Kombination mit formaldehydhaltigen oder formaldehydfreien anderen, organischen Klebstoffen eingesetzt wird. Als formaldehydhaltige Klebstoffe können z. B. Harnstoff-, Melamin-, Phenol- oder Resorcin-Formaldehydharze eingesetzt werden. Ebenso können fomaldehydhaltige Klebstoffe auf Basis nachwachsender Rohstoffe wie Lignin, Tannin, Protein, Stärke, Fettsäuren, Latex oder Mischungen davon eingesetzt werden. Die formaldehydfreien organischen Klebstoffe können z.B. als polymeres Diisocyanat (PMDI), Emulsion-Polymer-Isocyanat (EPI), Polyurethan, Epoxidharz, Polyvinylacetat, Silan vernetzte Polymere sowie Klebstoffe auf Basis nachwachsender Rohstoffe oder Mischungen davon ausgebildet sein. Alternatively to a sole use of the formaldehyde-free amino or amide resin, it is provided that a combination with formaldehyde-containing or formaldehyde-free other organic adhesives is used. As formaldehyde-containing adhesives z. For example, urea, melamine, phenol or resorcinol formaldehyde resins are used. Likewise, fomaldehyde-containing adhesives based on renewable raw materials such as lignin, tannin, protein, starch, fatty acids, latex or mixtures thereof can be used. The formaldehyde-free organic adhesives may be e.g. as polymeric diisocyanate (PMDI), emulsion polymer isocyanate (EPI), polyurethane, epoxy resin, polyvinyl acetate, silane crosslinked polymers and adhesives based on renewable raw materials or mixtures thereof may be formed.
Ebenso ist es möglich, dass das Amino- oder Amidharz auf Basis einer reaktiven Schutzgruppe und einem Dialdehyd als Netzwerkbildner in Kombination mit einem anorganischen Bindemittel, wie Gips, Magnisit, Zement und/oder Wasserglas eingesetzt wird, das Amino- oder Amidharz also zumindest ein anorganisches Bindemittel aufweist. It is also possible that the amino or amide resin based on a reactive protective group and a dialdehyde is used as a network former in combination with an inorganic binder such as gypsum, magnisite, cement and / or water glass, the amino or amide resin so at least one inorganic Binder has.
Das formaldehydfreie Amino- oder Amidharz auf Basis einer reaktiven Schutzgruppe und einem Dialdehyd als Netzwerkbildner kann in fester, flüssiger, geschäumter oder aufschäumender Form eingesetzt sein. Dem Holzwerkstoffprodukt oder Naturfaser-Verbundwerkstoffprodukt können funktionale Additive wie Hydrophobierungsmittel, Flammschutzmittel, Härtungsbeschleuniger, Haftvermittler, Formaldehydfänger, Farbstoffe und/oder oberflächenaktive Substanzen zugesetzt sein. The formaldehyde-free amino or amide resin based on a reactive protective group and a dialdehyde as a network former can be used in solid, liquid, foamed or intumescent form. Functional additives such as water repellents, flame retardants, curing accelerators, adhesion promoters, formaldehyde scavengers, dyes and / or surface-active substances may be added to the wood-base product or natural-fiber composite product.
Die Erfindung betrifft ebenfalls die Verwendung eines formaldehydfreien Harzes zur Herstellung eines Holzwerkstoffproduktes oder Naturfaser-Verbundwerkstoffproduktes, wie es oben beschrieben ist, hergestellt nach einem Verfahren, in dem ein Glyoxylsäureester mit einem Amin, einem Amid oder einer aromatischen Hydroxyverbindung umgesetzt wird. The invention also relates to the use of a formaldehyde-free resin for producing a wood-based product or natural fiber composite product as described above, prepared by a process in which a glyoxylic acid ester is reacted with an amine, an amide or an aromatic hydroxy compound.
Glyoxylsäurester-basierte Harze bieten im Vergleich zu bekannten Harzen den Vorteil, dass die Hydrophobie der Harze durch den Typ des Esters eingestellt werden kann. Da Glyoxylsäure entweder nicht oder optional nur in geringeren Mengen eingesetzt wird, bringen diese Harze im Vergleich zu den Glyoxylsäureharzen keine oder nur eine sehr geringe Salzlast mit in die Endprodukte. Ein weiterer Vorteil beim Einsatz von Glyoxylsäureestern liegt darin, dass bei der Härtung durch Hydrolyse eine geringe Menge an Glyoxylsäure freigesetzt wird. Diese kann als Katalysator agieren, so dass keine weiteren Katalysatoren bei der Härtung zugesetzt werden müssen. Die Reaktivität der Harze auf Basis von Glyoxalsäureestern ist mit der von UF-Harzen vergleichbar, sie sind damit reaktiver als die klassischen Melaminharze auf Formaldehyd-Basis. Glyoxylic acid ester based resins offer the advantage, compared to known resins, that the hydrophobicity of the resins can be adjusted by the type of ester. Since glyoxylic acid is either not or optionally used only in minor amounts, bring these resins in comparison to the Glyoxylsäureharzen no or only a very low salt load in the final products. Another advantage of using glyoxylic acid esters is that a small amount of glyoxylic acid is released upon curing by hydrolysis. This can act as a catalyst, so that no further catalysts must be added during curing. The reactivity of the resins based on glyoxalic acid esters is comparable to that of UF resins, making them more reactive than the classic formaldehyde-based melamine resins.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Glyoxylsäureester um einen Glyoxylsäurealky- lester, insbesondere einen Glyoxylsäure-C -4-Alkylester. Beispielhaft können an dieser Stelle Glyoxylsäuremethylester, Glyoxylsäureethylester, Glyoxylsäurepropylester, Gly- oxylsäureisopropylester oder Glyoxylsäurebutylester oder deren Gemische genannt werden. The glyoxylic acid ester is preferably a glyoxylic acid alkyl ester, in particular a glyoxylic acid C -4 -alkyl ester. By way of example, at this point methyl glyoxylate, ethyl glyoxylate, propyl glyoxylate, glyoxylic acid isopropyl or Glyoxylsäurebutylester or mixtures thereof may be mentioned.
Glyoxylsäureester können über herkömmliche, dem Fachmann bekannte Syntheseverfahren hergestellt werden oder sind kommerziell erhältlich. Glyoxylic acid esters can be prepared by conventional synthesis methods known to those skilled in the art or are commercially available.
Beispielsweise können Glyoxylsäureester durch Veresterung der Glyoxylsäure mit einem Alkohol erhalten werden. Sofern die Veresterung nicht quantitativ abläuft, liegt neben dem Glyoxylsäureester noch Glyoxylsäure vor. In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann auch ein Gemisch aus Glyoxylsäureester und Glyoxylsäure für die Umsetzung mit dem Amin, dem Amid oder der aromatischen Hydroxy Verbindung eingesetzt werden, ohne die vorteilhaften Eigenschaften des Harzes wie z.B. gute Lagerstabilität zu beeinträchtigen. Sofern in dem Harz noch Glyoxylsäure vorliegt, kann diese in einer bevorzugten Ausführungsform mit einer Base neutralisiert werden. For example, glyoxylic acid esters can be obtained by esterification of the glyoxylic acid with an alcohol. If the esterification does not proceed quantitatively, glyoxylic acid is present in addition to the glyoxylic acid ester. In the process according to the invention, it is also possible to use a mixture of glyoxylic acid ester and glyoxylic acid for the reaction with the amine, the amide or the aromatic hydroxy compound without impairing the advantageous properties of the resin, for example good storage stability. If glyoxylic acid is still present in the resin, in a preferred embodiment it can be neutralized with a base.
Bei dem Amin, dem Amid oder der aromatischen Hydroxyverbindung, das bzw. die mit dem Glyoxylsäureester zur Herstellung eines Formaldehyd-freien Harzes umgesetzt wird, kann es sich um solche handeln, die üblicherweise für die Herstellung von Harzen verwendet werden. The amine, amide or aromatic hydroxy compound which is reacted with the glyoxylic acid ester to produce a formaldehyde-free resin may be those usually used for the production of resins.
Das Ausgangsamin oder Ausgangsamid kann beispielsweise 2-3 Amin- bzw. The starting amine or Ausgangssamid can for example 2-3 amine or
Amidgruppen aufweisen (d.h. Diamin bzw. Diamid oder Triamin bzw. Triamid). Es können im Rahmen der vorliegenden Erfindung aber auch Amine oder Amide mit mehr als 3 Amin- bzw. Amidgruppen (z.B. Polyamid, Polyacrylamid) verwendet werden. Amide groups (i.e., diamines or diamide or triamine or triamide). However, within the scope of the present invention it is also possible to use amines or amides having more than 3 amine or amide groups (for example polyamide, polyacrylamide).
Als Amin oder Amid kommt beispielsweise ein Aminotriazin, Harnstoff, ein Harnstoffderivat, Thioharnstoff, ein Thioharnstoffderivat, Iminoharnstoff (d.h. Guanidin), ein Imino- harnstoffderivat, ein Cyanamid, ein Diaminoalkan, ein Diamidoalkan, ein Polyacrylamid oder ein Gemisch dieser Verbindungen in Frage. Ferner können pflanzliche/tierische Amine/Amide (wie z. B. Proteine, Gelatine) eingesetzt werden. As the amine or amide, there are, for example, an amino triazine, urea, a urea derivative, thiourea, a thiourea derivative, imino urea (i.e., guanidine), an imino urea derivative, a cyanamide, a diaminoalkane, a diamidoalkane, a polyacrylamide, or a mixture of these compounds. Furthermore, vegetable / animal amines / amides (such as proteins, gelatin) can be used.
Geeignete Aminotriazine sind insbesondere Amino-1 ,3,5-triazine wie z.B. Melamin, Acetoguanamin und Benzoguanamin. Als geeignete Harnstoffderivate können beispielsweise alkylierte Harnstoffe wie Methylharnstoff oder cyclische Harnstoffe wie Acetylendiharnstoff oder Ethylenharnstoff genannt werden. Als geeignete Thio- harnstoffderivate können beispielsweise cyclische Thioharnstoffe wie Ethylenthio- harnstoff genannt werden. Als geeignete Iminoharnstoffderivate können beispielsweise cyclische Iminoharnstoffe genannt werden. Als geeignetes Cyanamid kann beispielsweise Dicyandiamid oder Cyanamid genannt werden. Als geeignete Diaminoalkane können beispielsweise Diamino-Ci-s-Alkane genannt werden. Als geeignete Diamido- alkane können beispielsweise Diamido-Ci-8-Alkane genannt werden. Suitable aminotriazines are in particular amino-1, 3,5-triazines such as melamine, acetoguanamine and benzoguanamine. As suitable urea derivatives, there may be mentioned, for example, alkylated ureas such as methyl urea or cyclic ureas such as acetylene diurea or ethylene urea. Suitable thiourea derivatives include, for example, cyclic thioureas such as ethylene thiourea. As suitable imino urea derivatives, for example, cyclic imino ureas can be mentioned. As a suitable cyanamide, for example, dicyandiamide or cyanamide may be mentioned. Suitable diaminoalkanes, for example diamino-Ci-s-alkanes may be mentioned. As suitable diamido alkanes for example diamido Ci -8 are called alkanes.
Geeignete aromatische Hydroxyverbindungen sind beispielsweise Phenol (d.h. nur eine Hydroxygruppe) oder Phenolverbindungen mit mindestens zwei Hydroxygruppen. Als bevorzugte Phenolverbindungen können beispielsweise Brenzcatechin, Resorcin, Hydrochinon, Phloroglucin, Hydroxyhydrochinon, Pyrogallol oder ein Gemisch von mindestens zwei dieser Phenolverbindungen genannt werden. Suitable aromatic hydroxy compounds are, for example, phenol (i.e., only one hydroxy group) or phenolic compounds having at least two hydroxy groups. For example, catechol, resorcinol, hydroquinone, phloroglucinol, hydroxyhydroquinone, pyrogallol or a mixture of at least two of these phenol compounds may be mentioned as preferred phenolic compounds.
Sofern die Harzsynthese mit einem Amin oder Amid erfolgt, kann das molare Verhältnis des Glyoxylsäureesters zu den Amingruppen des Amins oder den Amidgruppen des Amids über einen breiten Bereich variiert werden. If the resin synthesis is with an amine or amide, the molar ratio of the glyoxylic ester to the amine groups of the amine or the amide groups of the amide can be varied over a wide range.
Weist das Amin oder Amid beispielsweise 3 Amin- bzw. Amidgruppen auf, so liegt das molare Verhältnis des Glyoxylsäureesters zu den Amingruppen des Amins oder den Amidgruppen des Amids bevorzugt im Bereich von 0,5/3 bis 3/3, bevorzugter 1 ,5/3 bis 2,5/3 oder 1 ,8/3 bis 2,2/3. Weist das Amin oder Amid beispielsweise 2 Amin- bzw. Amidgruppen auf, so liegt das molare Verhältnis des Glyoxylsäureesters zu den Amingruppen des Amins oder den Amidgruppen des Amids bevorzugt im Bereich von 0,2/2 bis 2/2, bevorzugter 0,3/2 bis 1 ,5/2, noch bevorzugter 0,5/2 bis 1 ,5/2. For example, when the amine or amide has 3 amine or amide groups, the molar ratio of the glyoxylic ester to the amine groups of the amine or amide groups of the amide is preferably in the range of 0.5 / 3 to 3/3, more preferably 1/5 / 3 to 2.5 / 3 or 1, 8/3 to 2.2 / 3. If the amine or amide has, for example, 2 amine or amide groups, the molar ratio of the glyoxylic acid ester to the amine groups of the amine or the amide groups of the amide is preferably in the range from 0.2 / 2 to 2/2, more preferably 0.3 / 2 to 1, 5/2, more preferably 0.5 / 2 to 1, 5/2.
Sofern die Harzsynthese mit einer aromatischen Hydroxyverbindung erfolgt, kann das molare Verhältnis des Glyoxylsäureesters zu der aromatischen Hydroxyverbindung über einen breiten Bereich variiert werden. If the resin synthesis is with an aromatic hydroxy compound, the molar ratio of the glyoxylic ester to the hydroxy aromatic compound can be varied over a wide range.
Weist die aromatische Hydroxyverbindung beispielsweise 3 Hydroxygruppen auf, so liegt das molare Verhältnis des Glyoxylsäureesters zu der aromatischen Hydroxyverbindung bevorzugt im Bereich von 0,5/1 bis 1/3, bevorzugter 1/1 bis 1 /2. Weist die aromatische Hydroxyverbindung beispielsweise 2 Hydroxygruppen auf, so liegt das molare Verhältnis des Glyoxylsäureesters zu der aromatischen Hydroxyverbindung bevorzugt im Bereich von 0,5/1 bis 1/4, bevorzugter 1/1 bis 1/2. For example, when the aromatic hydroxy compound has 3 hydroxy groups, the molar ratio of the glyoxylic acid ester to the aromatic hydroxy compound is preferably in the range of 0.5 / 1 to 1/3, more preferably 1/1 to 1/2. For example, when the aromatic hydroxy compound has 2 hydroxy groups, the molar ratio of the glyoxylic acid ester to the aromatic hydroxy compound is preferably in the range of 0.5 / 1 to 1/4, more preferably 1/1 to 1/2.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es prinzipiell möglich, dass jede Amingruppe des Ausgangsamins oder jede Amidgruppe des Ausgangsamids oder bei Phenolen jede Ringposition des aromatischen Rings, die in ortho- oder para-Position zu der OH- Gruppe steht (nachfolgend auch als reaktive Ringpositionen der aromatischen Hydro- xyverbindung bezeichnet), mit zumindest einem Glyoxylsäureester reagiert. Alternativ kann es jedoch bevorzugt sein, dass zumindest eine Amingruppe des Amins oder eine Amidgruppe des Amids oder eine reaktive Ringposition der aromatischen Hydroxyver- bindung nicht mit dem Glyoxylsäureester umgesetzt wird. In the process according to the invention, it is in principle possible for each amine group of the starting amine or each amide group of the starting amide or for phenols each ring position of the aromatic ring ortho or para to the OH group (hereinafter also referred to as reactive ring positions of the aromatic hydroxy compound) reacts with at least one glyoxylic acid ester. Alternatively, however, it may be preferable that at least one amine group of the amine or an amide group of the amide or a reactive ring position of the aromatic hydroxy compound is not reacted with the glyoxylic acid ester.
Wie nachfolgend noch ausführlicher beschrieben wird, kann in einer bevorzugten Ausführungsform das aus der Umsetzung des Glyoxylsäureesters mit dem Amin, dem Amid oder der aromatischen Hydroxyverbindung erhaltene Produkt anschließend mit einem weiteren Aldehyd, bevorzugt einem Dialdehyd oder einem Trialdehyd umgesetzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform erhält man dadurch ein Harz, das noch freie Aldehydgruppen aufweist. Wenn also nach der Umsetzung des Glyoxylsäureesters mit dem Amin, dem Amid oder der aromatischen Hydroxyverbindung noch freie Amin- oder Amidgruppen oder reaktive Ringpositionen vorhanden sind, wären diese in einem nachfolgenden Umsetzungsschritt unmittelbar für eine Reaktion mit dem Dialdehyd oder Trialdehyd zugänglich. Geeignete Verfahrensbedingungen, um dies sicherzustellen, sind dem Fachmann bekannt. Beispielsweise kann der Glyoxylsäureester im molaren Unterschuss, bezogen auf die Anzahl der Amingruppen des Amins oder der Amidgruppen des Amids oder reaktiven Ringpositionen der aromatischen Hydroxyverbindung, zugegeben werden. As will be described in more detail below, in a preferred embodiment, the product obtained from the reaction of the glyoxylic ester with the amine, the amide or the aromatic hydroxy compound can then be reacted with a further aldehyde, preferably a dialdehyde or a trialdehyde. In a preferred embodiment, this gives a resin which still has free aldehyde groups. If, after the reaction of the glyoxylic acid ester with the amine, the amide or the aromatic hydroxy compound, free amine or amide groups or reactive ring positions are still present, they would be directly accessible for reaction with the dialdehyde or trialdehyde in a subsequent reaction step. Suitable process conditions to ensure this are known to those skilled in the art. For example, the glyoxylic acid ester can be added in molar deficiency based on the number of amine groups of the amine or amide groups of the amide or reactive ring positions of the hydroxyaromatic compound.
Geeignete Lösungsmittel für die Umsetzung des Glyoxylsäureesters mit dem Amin, dem Amid oder der aromatischen Hydroxyverbindung sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt. Bevorzugt wird ein wässriges Lösungsmittel verwendet. Ferner können Wasserstoffbrücken-brechende polare Lösungsmittel eingesetzt werden. Suitable solvents for the reaction of the glyoxylic acid ester with the amine, the amide or the aromatic hydroxy compound are known in principle to the person skilled in the art. Preferably, an aqueous solvent is used. Further, hydrogen bond-breaking polar solvents can be used.
Geeignete Reaktionsbedingungen (wie z.B. Reaktionstemperatur und pH-Wert) für die Umsetzung des Glyoxylsäureesters mit dem Amin, dem Amid oder der aromatischen Hydroxyverbindung sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt. Suitable reaction conditions (such as reaction temperature and pH) for the reaction of the glyoxylic acid ester with the amine, amide or hydroxy aromatic compound are known in the art.
Die Reaktionstemperatur kann beispielsweise im Bereich von 20°C bis 00°C, bevorzugter im Bereich von 40 bis 65°C liegen. In Abhängigkeit von dem Amin oder dem Amid oder der aromatischen Hydroxyverbin- dung und dem verwendeten Glyoxylsäureester kann der pH-Wert über einen breiten Bereich variieren. Der pH-Wert kann beispielsweise im Bereich von 6 bis 10, bevorzugter 7 bis 8,5 liegen. The reaction temperature may be, for example, in the range of 20 ° C to 00 ° C, more preferably in the range of 40 to 65 ° C. Depending on the amine or amide or aromatic hydroxy compound and the glyoxylic acid ester used, the pH may vary over a wide range. The pH may be, for example, in the range of 6 to 10, more preferably 7 to 8.5.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Oligomere mit sehr kurzen Sequenzen gebildet. Diese Harze können auch noch bei hohen Feststoffanteilen (z.B. 60 Gew%) problemlos stabilisiert werden (d.h. hohe Lagerstabilität). Die Zugabe stabilisierender Additive ist nicht erforderlich. Das erfindungsgemäße Harz kann beispielsweise einen Feststoffgehalt von mindestens 40 Gew% oder sogar mindestens 55 Gew% aufweisen. With the method according to the invention oligomers are formed with very short sequences. These resins can be readily stabilized even at high solids levels (e.g., 60% by weight) (i.e., high storage stability). The addition of stabilizing additives is not required. The resin of the invention may, for example, have a solids content of at least 40% by weight or even at least 55% by weight.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das aus der Umsetzung des Glyoxylsäu- reesters mit dem Amin, dem Amid oder der aromatischen Hydroxyverbindung erhaltene Produkt anschließend mit einem weiteren Aldehyd umgesetzt, wobei der Aldehyd bevorzugt ein Dialdehyd, ein Trialdehyd, Glyoxylsäure, Glykolaldehyd oder Furfural oder ein Gemisch von mindestens zwei dieser Aldehyde ist. In a preferred embodiment, the product obtained from the reaction of the glyoxylic acid ester with the amine, the amide or the aromatic hydroxy compound is subsequently reacted with a further aldehyde, wherein the aldehyde is preferably a dialdehyde, a trialdehyde, glyoxylic acid, glycolaldehyde or furfural or a mixture of at least two of these aldehydes.
In dieser bevorzugten Ausführungsform wurde festgestellt, dass sich lagerstabile Harze auch mit Dialdehyden oder Trialdehyden herstellen lassen, wenn das Amin oder Amid oder die aromatische Hydroxyverbindung zunächst mit dem Glyoxylsäureester umgesetzt wird. In bekannter Weise reagiert dabei die Aldehydgruppe mit dem Stickstoff der Amin- bzw. Amidgruppe oder mit einer reaktiven Ringposition (d.h. einer Position des aromatischen Rings, die in Ortho- oder para-Position zu der OH-Gruppe steht) der aromatischen Hydroxyverbindung. Der als Folge dieser Reaktion an das Stick- stoffatom der Amin- oder Amidgruppe oder den aromatischen Ring kovalent gebundene und sich aus dem Glyoxylsäureester ableitende Rest fungiert dann als Schutzgruppe, die in dem nachfolgenden Verfahrensschritt verhindert, dass es bei der Umsetzung mit dem Dialdehyd oder Trialdehyd zu einer unerwünschten signifikanten Vernetzung kommt. In this preferred embodiment, it has been found that storage-stable resins can also be prepared with dialdehydes or trialdehydes when the amine or amide or the aromatic hydroxy compound is first reacted with the glyoxylic acid ester. In a known manner, the aldehyde group reacts with the nitrogen of the amine or amide group or with a reactive ring position (i.e., a position of the aromatic ring which is ortho or para to the OH group) of the hydroxy aromatic compound. The residue covalently bonded as a consequence of this reaction to the nitrogen atom of the amine or amide group or the aromatic ring and derived from the glyoxylic acid ester then functions as a protective group which, in the subsequent process step, prevents it from reacting with the dialdehyde or trialdehyde leads to an undesirable significant networking.
Da bei der Anlagerung eines Aldehyds z.B. an ein Amin oder Amid gemäß der Reaktionsgleichung -NHR + OHC- -NR-CH(OH)- die Aldehydgruppe in eine Halbacetalgruppe überführt wird und diese Halbacetalgrup- pe eine reaktive Gruppe darstellt, die für eine spätere Vernetzungsreaktion genutzt werden kann, wird in diesem ersten Reaktionsschritt eine„reaktive Schutzgruppe" an der Amin- oder Amidgruppe angebracht (d.h. eine Gruppe, die einerseits in einer nachfolgenden Umsetzung mit einem Di- oder Trialdehyd zunächst eine unerwünschte vorzeitige Vernetzung verhindert, andererseits aber eine reaktive Gruppe aufweist, die später die erwünschte Vernetzung bzw. Aushärtung zu einem vernetzten Material unterstützen kann). As in the addition of an aldehyde, for example, to an amine or amide according to the reaction equation -NHR + OHC- NR-CH (OH) - the aldehyde group is converted into a hemiacetal group and this hemiacetal group is a reactive group that can be used for a later crosslinking reaction becomes a "reactive protecting group" in this first reaction step attached to the amine or amide group (ie, a group on the one hand in a subsequent reaction with a di- or trialdehyde initially prevents unwanted premature crosslinking, but on the other hand has a reactive group, which later support the desired crosslinking or curing to a crosslinked material can).
In dieser bevorzugten Ausführungsform sind nach dem ersten Schritt also zunächst ein oder mehrere Amingruppen des Amins oder Amidgruppen des Amids oder eine oder mehrere Positionen des aromatischen Phenolringes durch eine sich aus dem Glyoxyl- säureester ableitende reaktive Schutzgruppe blockiert. Wird nun in einem weiteren Schritt der Dialdehyd oder Trialdehyd zugegeben, kann dieser zunächst nur mit N- Atomen oder solchen reaktiven Positionen des aromatischen Ringes reagieren, die im ersten Schritt noch nicht mit einer Schutzgruppe blockiert wurden. Da die Reaktion des Glyoxylsäureesters mit dem Amin oder Amid im ersten Schritt eine Gleichgewichtsreaktion ist, kann der Dialdehyd oder Trialdehyd im zweiten Schritt außerdem die sich aus dem Glyoxylsäureester ableitenden Schutzgruppen teilweise ersetzen. In this preferred embodiment, therefore, after the first step, one or more amine groups of the amine or amide groups of the amide or one or more positions of the aromatic phenol ring are initially blocked by a reactive protective group derived from the glyoxylic acid ester. If, in a further step, the dialdehyde or trialdehyde is added, it can initially react only with N atoms or reactive positions of the aromatic ring which have not yet been blocked with a protective group in the first step. In addition, since the reaction of the glyoxylic acid ester with the amine or amide is an equilibrium reaction in the first step, the dialdehyde or trialdehyde in the second step can partially replace the protective groups derived from the glyoxylic acid ester.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Harz freie Aldehydgruupen auf. Die Anwesenheit freier Aldehydgruppen kann die Reaktivität bei der Einstellung geeigneter Bedingungen erhöhen und somit die Herstellung eines vernetzten Endprodukts unterstützen. In a preferred embodiment, the resin has free aldehyde groups. The presence of free aldehyde groups can increase the reactivity in setting appropriate conditions and thus assist in the preparation of a final crosslinked product.
Durch die im zweiten Schritt noch mögliche Umsetzung des Dialdehyds oder Trialde- hyds mit dem Stickstoff des Amins bzw. Amids können zwar einerseits gemäß der Re¬ aktionsgleichung By still possible in the second step reaction of the dialdehyde or Trialde- hyds with the nitrogen of the amine or amide may on the one hand according to the equation Re ¬ action
-NHR + OHC-R-CHO -» -NR-CH(OH)-R-CHO  -NHR + OHC-R-CHO-> -NR-CH (OH) -R-CHO
freie Aldehydgruppen entstehen, eine signifikante vorzeitige (und daher unerwünschte) Vernetzung findet jedoch nicht statt. Gleiches gilt auch für die Harze auf der Basis einer aromatischen Hydroxyverbindung. Die Reaktivität des Harzes wird auch durch die Anwesenheit der reaktiven Schutzgruppe erhöht. Wie bereits oben erläutert, enthält der sich aus dem Glyoxylsäureester ableitende und als Schutzgruppe für die Amin- oder Amidgruppe oder die aromatische Ringposition fungierende Rest eine reaktive Halbacetalgruppe, die bei Einstellung entsprechender Bedingungen für eine spätere Vernetzungsreaktion zur Verfügung steht. free aldehyde groups are formed, but no significant premature (and thus undesirable) crosslinking occurs. The same applies to the resins based on an aromatic hydroxy compound. The reactivity of the resin is also increased by the presence of the reactive protecting group. As already explained above, the residue derived from the glyoxylic acid ester and functioning as a protective group for the amine or amide group or the aromatic ring position contains a reactive hemiacetal group which, when appropriate conditions are set, is available for a subsequent crosslinking reaction.
Mit Aminen oder Amiden oder aromatischen Hydroxyverbindungen umsetzbare Dial- dehyde oder Trialdehyde sind dem Fachmann an sich bekannt. Dialdehydes or trialdehydes which can be reacted with amines or amides or aromatic hydroxy compounds are known per se to the person skilled in the art.
Beispielhaft können in diesem Zusammenhang Glyoxal oder ein Dialdehyd der Formel OHC-(CH2)i-3-CHO (d.h. Malonaldehyd, Succindialdehyd, Glutaraldehyd) genannt werden. By way of example, glyoxal or a dialdehyde of the formula OHC- (CH 2 ) i-3-CHO (ie malonaldehyde, succinic dialdehyde, glutaraldehyde) may be mentioned in this context.
Als geeigneter Trialdehyd kann beispielsweise 2,4,6-Tris(p-formylphenoxy)-l,3,5-triazin genannt werden. As a suitable trialdehyde, for example, 2,4,6-tris (p-formylphenoxy) -1, 3,5-triazine can be mentioned.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass der Dialdehyd oder Trialdehyd dem Produkt aus dem ersten Schritt, welches bevorzugt in einer wässrigen Lösung vorliegt, zudosiert wird. Alternativ ist es auch möglich, dass das Produkt aus dem ersten Schritt (z.B. in Form einer wässrigen Lösung) dem Dialdehyd oder Trialdehyd zudosiert wird. In beiden Fällen ist es bevorzugt, dass die eine Komponente der anderen Komponente kontinuierlich zudosiert wird. Während im ersten Fall ausreichend langsam zudosiert wird, so dass sich im Reaktionsmedium während der Umsetzung immer nur eine geringe Konzentration an nicht umgesetztem Dialdehyd oder Trialdehyd befinden, wird im Fall gut wasserlöslicher Produkte zügig zudosiert, um nach der Reaktion das Harz durch Abkühlung zu stabilisieren. In the context of the present invention, it is possible for the dialdehyde or trialdehyde to be added to the product from the first step, which is preferably present in an aqueous solution. Alternatively, it is also possible for the product from the first step (for example in the form of an aqueous solution) to be added to the dialdehyde or trialdehyde. In both cases, it is preferred that one component of the other component is continuously metered. While in the first case is added slowly enough, so that in the reaction medium during the reaction is always a low concentration of unreacted dialdehyde or trialdehyde, is rapidly dosed in the case of good water-soluble products to stabilize the resin by cooling after the reaction.
Sofern eine Reaktion mit einem weiteren Aldehyd erfolgt, wird das Produkt aus dem ersten Schritt bevorzugt nicht isoliert, sondern in Form der wässrigen Lösung, in der es im ersten Schritt hergestellt wurde, für die Umsetzung mit dem Dialdehyd oder Trialdehyd im zweiten Schritt verwendet. If a reaction is carried out with a further aldehyde, the product from the first step is preferably not isolated, but used in the form of the aqueous solution in which it was prepared in the first step, for the reaction with the dialdehyde or trialdehyde in the second step.
Die Menge an Dialdehyd oder Trialdehyd, die im zweiten Schritt zugegeben wird, kann über einen breiten Bereich variiert werden. The amount of dialdehyde or trialdehyde added in the second step can be varied over a wide range.
Weist das Amin oder Amid 3 Amin- bzw. Amidgruppen auf, so liegt das molare Verhältnis des Dialdehyds oder Trialdehyds zu den Amingruppen oder Amidgruppen bevorzugt im Bereich von 0,1/3 bis 5/3, bevorzugter 0,5/3 bis 3/3 oder 0,8/3 bis 2,2/3. Weist das Ausgangsamin oder Ausgangsamid 2 Amin- bzw. Amidgruppen auf, so liegt das molare Verhältnis des Dialdehyds oder Trialdehyds zu den Amingruppen oder Amidgruppen bevorzugt im Bereich von 0,1/3,9 bis 3,9/0,1 , bevorzugter 0,3/1 ,7 bis 1 ,7/0,3, noch bevorzugter 0,5/1 ,5 bis 1 ,5/0,5. If the amine or amide has 3 amine or amide groups, the molar ratio of the dialdehyde or trialdehyde to the amine groups or amide groups is preferably in the range from 0.1 / 3 to 5/3, more preferably 0.5 / 3 to 3 / 3 or 0.8 / 3 to 2.2 / 3. If the starting amine or parent amide has 2 amine or amide groups, the molar ratio of the dialdehyde or trialdehyde to the amine groups or amide groups is preferably in the range from 0.1 / 3.9 to 3.9 / 0.1, more preferably 0, 3/1, 7 to 1, 7 / 0.3, more preferably 0.5 / 1, 5 to 1, 5 / 0.5.
Weist das Amin oder Amid zwei Amin- oder Amidgruppen auf, so kann das molare Verhältnis des im zweiten Schritt zugegebenen Dialdehyds oder Trialdehyds zu dem im ersten Schritt zugegebenen Glyoxylsäureester beispielsweise im Bereich von 1/0,01 bis 1/3 oder 1/0,2 bis 1/2 oder auch 1/0,5 bis 1/1 ,5 liegen. Weist das Amin oder Amid drei Amin- oder Amidgruppen auf, so kann das molare Verhältnis des im zweiten Schritt zugegebenen Dialdehyds oder Trialdehyds zu dem im ersten Schritt zugegebenen Glyoxylsäureester beispielsweise im Bereich von 1/0,01 bis 1/5 oder 1 ,5/0,2 bis 1 ,5/2 oder auch 2/0,3 bis 2/1 liegen. If the amine or amide has two amine or amide groups, the molar ratio of the dialdehyde or trialdehyde added in the second step to the glyoxylic acid ester added in the first step can be, for example, in the range from 1 / 0.01 to 1/3 or 1/0, 2 to 1/2 or 1 / 0.5 to 1/1, 5 are. If the amine or amide has three amine or amide groups, then the molar ratio of the dialdehyde or trialdehyde added in the second step to the glyoxylic acid ester added in the first step can be in the range from 1 / 0.01 to 1/5 or 1.5 / 0.2 to 1, 5/2 or even 2 / 0.3 to 2/1.
Weist die aromatische Hydroxyverbindung 3 Hydroxygruppen auf, so liegt das molare Verhältnis des Dialdehyds oder Trialdehyds zu der aromatischen Hydroxyverbindung bevorzugt im Bereich von 1/0,1 bis 1/2,5, bevorzugter 1/0,1 bis 1/1 ,5. Weist die aromatische Hydroxyverbindung 2 Hydroxygruppen auf, so liegt das molare Verhältnis des Dialdehyds oder Trialdehyds zu der aromatischen Hydroxyverbindung bevorzugt im Bereich von 1/0,1 bis 1/3,5, bevorzugter 1/0,1 bis 1/2. When the aromatic hydroxy compound has 3 hydroxy groups, the molar ratio of the dialdehyde or trialdehyde to the aromatic hydroxy compound is preferably in the range of 1 / 0.1 to 1 / 2.5, more preferably 1 / 0.1 to 1/1, 5. When the aromatic hydroxy compound has 2 hydroxy groups, the molar ratio of the dialdehyde or trialdehyde to the aromatic hydroxy compound is preferably in the range of 1 / 0.1 to 1 / 3.5, more preferably 1 / 0.1 to 1/2.
Geeignete Reaktionsbedingungen (wie z.B. Reaktionstemperatur und pH-Wert) für die Umsetzung eines Amins oder Amids oder einer aromatischen Hydroxyverbindung mit dem Dialdehyd oder Trialdehyd sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt. Suitable reaction conditions (such as reaction temperature and pH) for the reaction of an amine or amide or an aromatic hydroxy compound with the dialdehyde or trialdehyde are known in the art.
Die Reaktionstemperatur im zweiten Schritt kann beispielsweise im Bereich von 20°C bis 100°C, bevorzugter von 40°C bis 65°C liegen. Der pH-Wert kann beispielsweise im Bereich von 6 bis 10, bevorzugter 7 bis 8,5 liegen. In dieser bevorzugten Ausführungsform (d.h. Umsetzung mit einem weiteren Aldehyd, insbesondere einem Di- oder Trialdehyd, in einem zweiten Schritt) können Oligomere mit sehr kurzen Sequenzen gebildet werden und die Harze können auch noch bei hohen Feststoffanteilen (z.B. 60 Gew%) problemlos stabilisiert werden. Auch bei den gut löslichen Verbindungen wie Harnstoff oder Guanidin bleiben die Reaktionsprodukte durch die sich aus dem Glyoxylsäureester ableitende reaktive Schutzgruppe so niedrig viskos, dass eine Stabilisierung auch bei hohen Feststoffanteilen sehr gut möglich ist. The reaction temperature in the second step may be, for example, in the range of 20 ° C to 100 ° C, more preferably 40 ° C to 65 ° C. The pH may be, for example, in the range of 6 to 10, more preferably 7 to 8.5. In this preferred embodiment (ie reaction with a further aldehyde, in particular a di- or trialdehyde, in a second step) oligomers can be formed with very short sequences and the resins can also be stabilized without problems even at high solids contents (eg 60% by weight) , Even in the case of readily soluble compounds such as urea or guanidine, the reaction products remain so low in viscosity due to the reactive protective group derived from the glyoxylic ester that stabilization is very well possible even at high solids contents.
Weiterhin zeichnet sich das Harz in einer bevorzugten Ausführungsform dadurch aus, dass es freie Aldehydgruppen aufweist, die die Reaktivität bei der Einstellung geeigneter Bedingungen erhöhen und somit die Herstellung eines vernetzten Endprodukts unterstützen. Furthermore, in a preferred embodiment, the resin is characterized by having free aldehyde groups which increase the reactivity in setting suitable conditions and thus assist in the production of a crosslinked final product.
Die Reaktivität des Harzes wird auch durch die Anwesenheit der reaktiven Schutzgruppe erhöht. The reactivity of the resin is also increased by the presence of the reactive protecting group.
Damit wird eine Reaktivität erreicht, die derjenigen von Harzen auf Formaldehydbasis entspricht oder diese sogar übertrifft. This achieves a reactivity which is equal to or even exceeds that of formaldehyde-based resins.
Die hergestellten Harze können stabilisiert werden, beispielsweise durch The produced resins can be stabilized, for example by
Abkühlen (z.B. auf eine Temperatur unterhalb von 30°C, bevorzugter unterhalb von 25°C) und/oder  Cooling (e.g., to a temperature below 30 ° C, more preferably below 25 ° C) and / or
Zusatz von Alkoholen und/oder  Addition of alcohols and / or
Einstellen des pH auf einen Wert im Bereich von 7,0-9,0, bevorzugter 7,5-8,5.  Adjusting the pH to a value in the range of 7.0-9.0, more preferably 7.5-8.5.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zurIn another aspect, the present invention relates to a method for
Herstellung eines vernetzten Materials, umfassend Preparation of a crosslinked material comprising
die Bereitstellung eines Formaldehyd-freien Harzes gemäß des oben beschriebenen Verfahrens und  the provision of a formaldehyde-free resin according to the method described above and
die Vernetzung bzw. Aushärtung des Harzes.  the crosslinking or curing of the resin.
Geeignete Bedingungen für die Vernetzung eines Harzes zur Herstellung eines vernetzten Materials sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt. Wie bereits oben erwähnt, liegt ein weiterer Vorteil beim Einsatz von Glyoxylsäu- reestern darin, dass bei der Härtung eine geringe Menge an Glyoxylsäure durch Hydrolyse freigesetzt wird. Diese kann als Katalysator agieren, so dass keine weiteren Katalysatoren bei der Härtung zugesetzt werden müssen. Suitable conditions for the crosslinking of a resin for the production of a crosslinked material are basically known to the person skilled in the art. As already mentioned above, another advantage of using glyoxylic acid esters is that a small amount of glyoxylic acid is liberated by hydrolysis during curing. This can act as a catalyst, so that no further catalysts must be added during curing.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird daher dem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Harz für die Aushärtung kein externer Katalysator zugeführt. In a preferred embodiment, therefore, no external catalyst is supplied to the curing resin obtained by the process of the present invention.
Da in dem Material viele Wasserstoffbrücken vorhanden sind, eignet es sich auch für eine Mikrowellenbehandlung während des Vernetzungsschritts (z.B. in Form einer Mik- rowellennachhärtung). Since there are many hydrogen bonds in the material, it is also suitable for microwave treatment during the crosslinking step (e.g., in the form of a microwell post-cure).
Vernetzte Materialien werden auch als Duroplasten bezeichnet. Crosslinked materials are also referred to as thermosets.
Die Anwesenheit freier primärer Amidgruppen kann die Reaktivität des Harzes erhöhen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird daher dem Formaldehyd-freien Harz vor und/oder während der Vernetzung Harnstoff oder Polyamid oder Polyacrylamid (bevorzugt jeweils in Form einer Lösung) zugegeben. Bevorzugt erfolgt die Zugabe des Amids in einer Menge, so dass die Anzahl der freien primären Amidgruppen geringer ist als die Anzahl der freien Aldehyd-Gruppen. The presence of free primary amide groups can increase the reactivity of the resin. In a preferred embodiment, urea or polyamide or polyacrylamide (preferably in each case in the form of a solution) is therefore added to the formaldehyde-free resin before and / or during the crosslinking. Preferably, the addition of the amide is carried out in an amount such that the number of free primary amide groups is less than the number of free aldehyde groups.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Formaldehydfreies Harz, das durch das oben beschriebene Verfahren erhältlich ist, also durch Umsetzung eines Glyoxylsäureesters mit einem Amin oder einem Amid oder einer aromatischen Hydroxyverbindung. In another aspect, the present invention relates to a formaldehyde-free resin obtainable by the above-described process, that is, by reacting a glyoxylic acid ester with an amine or an amide or an aromatic hydroxy compound.
Hinsichtlich bevorzugter Glyoxylsäureester, Amine, Amide oder aromatischer Hydroxy- verbindungen kann auf die oben gemachten Ausführungen verwiesen werden. With regard to preferred glyoxylic acid esters, amines, amides or aromatic hydroxy compounds, reference may be made to the statements made above.
Bevorzugt weist das Harz freie Aldehydgruppen auf. Preferably, the resin has free aldehyde groups.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind in dem erfindungsgemäßen Harz vorhanden: Amingruppen oder Amidgruppen oder aromatische Ringe, an die Reste gebunden sind, die sich von der Umsetzung mit dem Glyoxylsäureester aus dem ersten Schritt ableiten, also die reaktive Schutzgruppe, In a preferred embodiment, in the resin according to the invention: Amine groups or amide groups or aromatic rings to which residues are derived which are derived from the reaction with the glyoxylic acid ester from the first step, ie the reactive protective group,
sowie Amingruppen oder Amidgruppen oder aromatische Ringe, an die Reste gebunden sind, die sich von der Umsetzung mit dem Dialdehyd oder Trialdehyd im zweiten Schritt ableiten und in einer bevorzugten Ausführungsform freie Aldehydgruppen aufweisen können.  and amine groups or amide groups or aromatic rings to which residues are attached, which are derived from the reaction with the dialdehyde or trialdehyde in the second step and, in a preferred embodiment, may have free aldehyde groups.
Der Feststoffgehalt des Harzes kann über einen breiten Bereich variiert werden. Der Feststoffgehalt beträgt mindestens 40 Gew%. Bevorzugt liegt die Konzentration bzw. der Feststoffgehalt des Harzes im Bereich von 40 bis 80 Gew% oder 55 bis 70 Gew%. Das erfindungsgemäße Harz zeigt auch noch bei hohem Feststoffgehalt eine gute Lagerstabilität. Stabilisierende Zusätze sind nicht erforderlich. Bevorzugt enthält das Harz kein polymeres Additiv. The solids content of the resin can be varied over a wide range. The solids content is at least 40% by weight. Preferably, the concentration or the solids content of the resin is in the range of 40 to 80% by weight or 55 to 70% by weight. The resin of the invention shows good storage stability even at high solids content. Stabilizing additives are not required. Preferably, the resin does not contain a polymeric additive.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein vernetztes Material, erhältlich aus dem oben beschriebenen Harz. In another aspect, the present invention relates to a crosslinked material obtainable from the above-described resin.
Das vernetzte Material wird erhalten, indem das Harz entsprechend ausgehärtet wird, d.h. einer Vernetzung unterzogen wird. The crosslinked material is obtained by curing the resin appropriately, i. is subjected to crosslinking.
Als beispielhafte vernetzte Materialien, die aus dem erfindungsgemäßen Harz herstellbar sind, können Schäume bzw. geschäumte Materialien oder auch Fasern genannt werden. As exemplary crosslinked materials which can be produced from the resin according to the invention, foams or foamed materials or also fibers can be mentioned.
Bei den erfindungsgemäßen Materialien bleiben auch nach der Härtung noch viele kondensationsfähige Gruppen erhalten. Daraus resultieren für verschiedene Anwendungen weitere Vorteile. In the case of the materials according to the invention, many condensable groups remain even after curing. This results in further advantages for different applications.
Bei einer Wiederverwertung von Werkstoffen auf Basis der hier beschriebenen Harze kann nach der Aufbereitung der Produkte durch z.B. Mahlen eine direkte Verpressung ohne oder mit einer verminderten Menge an Leim stattfinden. Ein weiterer Vorteil von Produkten auf der Basis der Glyoxylsäureester-Harze besteht darin, dass durch die Teilhydrolyse der Estergruppen saure und folglich fungizid wirkende Oberflächen generiert werden können. In a recycling of materials based on the resins described here can take place after the preparation of the products by, for example, grinding direct compression without or with a reduced amount of glue. A further advantage of products based on the glyoxylic acid ester resins is that the partial hydrolysis of the ester groups can generate acidic and thus fungicidally active surfaces.
Gleichzeitig kann diese saure Oberfläche für das Harzsystem katalysierend wirken, da der Kondensationskatalysator (Säure) in den Endprodukten permanent vorhanden ist. Bei mechanischer Beschädigungen oder Hydrolyse bei Wassereinwirkung kann daher durch erneute Kondensation auch bei Raumtemperatur eine selbstheilende Wirkung erzielt werden. At the same time, this acidic surface can catalyze the resin system because the condensation catalyst (acid) is permanently present in the final products. In the case of mechanical damage or hydrolysis in the event of water, a self-healing effect can therefore be achieved by renewed condensation even at room temperature.
Ein weiterer vorteilhafter Aspekt dieser Harze ist, dass durch die Einstellung der Hydrophobie eine Reduzierung der Dickenquellung der Endprodukte erreicht werden kann. Die Ausführungen zu den Amine und Amiden gelten für Imine entsprechend. Another advantageous aspect of these resins is that by adjusting the hydrophobicity, a reduction of the thickness swelling of the end products can be achieved. The remarks on the amines and amides apply accordingly to imines.
Anhand der nachfolgenden Beispiele wird die Erfindung eingehender erläutert. The invention will be explained in more detail with reference to the following examples.
Beispiele Examples
Beispiel 1 : Example 1 :
Herstellung von Glyoxylsäureethylester  Preparation of glyoxylic acid ethyl ester
Zu 421 ,4 g 50%iger Glyoxylsäure (2,85 mol) werden 462g Ethanol gegeben. Nach Zugabe von 40g (0,406 mol) 37%iger Salzsäure wird auf 55°C 20min. erwärmt. Dann wird mit 111g (0,80 mol) Kaliumcarbonat die Lösung neutralisiert. Aus der Menge Kali- umcarbonat, die zur Neutralisation benötigt wurde, lässt sich der Veresterungsgrad berechnen. Dieser beträgt hier 57,89%. To 421.4 g of 50% glyoxylic acid (2.85 mol) is added 462 g of ethanol. After addition of 40 g (0.406 mol) of 37% hydrochloric acid is heated to 55 ° C for 20min. heated. Then the solution is neutralized with 111 g (0.80 mol) of potassium carbonate. From the amount of potassium carbonate required for neutralization, the degree of esterification can be calculated. This is 57.89% here.
Um das sich bildende Kaliumchlorid abzutrennen, werden zur Reduzierung der Salz- löslichkeit weitere 400g Ethanol zugesetzt und das Salz anschließend abfiltriert. Abschließend wird das Ethanol abdestilliert. In order to separate off the potassium chloride which forms, a further 400 g of ethanol are added in order to reduce the solubility in salt, and the salt is then filtered off. Finally, the ethanol is distilled off.
Man erhält 496g einer Lösung von Glyoxylsäure und Glyoxylsäureethylester, die in Beispiel 3 bzw. 4 direkt zur Harzsynthese eingesetzt wurde. Beispiel 2: This gives 496 g of a solution of glyoxylic acid and ethyl glyoxylate, which was used in Example 3 or 4 directly for resin synthesis. Example 2:
Herstellung von Glvoxylsäureisopropylester  Preparation of isobutyric acid ester
Zu 191 ,4 g 50%iger Glyoxylsäure (1 ,29 mol) werden 197,4g Isopropanol gegeben. Nach Zugabe von 12,7 g (0,13 mol) 37%iger Salzsäure wird auf 55°C 20min. erwärmt. Dann wird mit 61 ,7 g (0,447 mol) Kaliumcarbonat die Lösung neutralisiert. Es wurden 32% der Glyoxylsäure verestert. To 191.4 g of 50% glyoxylic acid (1.29 mol) are added 197.4 g of isopropanol. After addition of 12.7 g (0.13 mol) of 37% hydrochloric acid is heated to 55 ° C for 20min. heated. Then the solution is neutralized with 61.7 g (0.447 mol) of potassium carbonate. 32% of the glyoxylic acid was esterified.
Nach der Neutralisation und Zugabe von 100g Isopropanol entstanden 2 Phasen. After neutralization and addition of 100 g of isopropanol, 2 phases were formed.
Für die Harzsynthesen in den Beispielen 5 und 6 wurden beide Phasen durch Abdestil- lieren des Isopropanols und Wassers und Verdünnung mit 50 ml Wasser aufbereitet. Der Ester viel dabei zunächst in fester Form aus. For the resin syntheses in Examples 5 and 6, both phases were prepared by distilling off the isopropanol and water and diluting with 50 ml of water. The ester is initially much in solid form.
Für die Harzsynthese in Beispiel 7 wurde nach der Phasentrennung das Isopropanol der organischen Phase abdestilliert. Das Produkt wurde mit 100g Wasser überschichtet, um bei der Harzsynthese Melamin in die wässrige Phase zu bringen (vgl. Beispiel 7). For the resin synthesis in Example 7, the isopropanol of the organic phase was distilled off after the phase separation. The product was overcoated with 100 g of water to bring melamine into the aqueous phase in the synthesis of the resin (see Example 7).
Beispiel 3: Example 3:
Harzsynthese 1 -Glvoxylsäureethylester- / Glvoxylsäureharze auf Basis von Melamin- (Ester aus Beispiel 1)  Synthesis of Resin 1-Glivoxylic Acid Ethyl Ester / Glivoxylic Acid Resins Based on Melamine (Ester from Example 1)
Zu 496g Lösung aus Beispiel 1 werden 119,5g (0,95 mol) Melamin gegeben. Nach Neutralisation mit Kaliumcarbonat ( pH 7,5) wird auf 60°C 60min. erwärmt. Hierbei klart das Harz vollständig auf. 119.5 g (0.95 mol) of melamine are added to 496 g of the solution from Example 1. After neutralization with potassium carbonate (pH 7.5) at 60 ° C for 60min. heated. Here, the resin clears up completely.
Für dieses Harz wurde der Viskositätsverlauf in Abhängigkeit von der Temperatur bestimmt. Dies ist in Figur 1 gezeigt. Das Harz hatte einen pH-Wert von 6,3. Es wurde kein Katalysator in Form einer Säure zugegeben. Die Härtung begann bei einer Temperatur von 92°C. For this resin, the viscosity curve was determined as a function of the temperature. This is shown in FIG. The resin had a pH of 6.3. No catalyst was added in the form of an acid. Curing started at a temperature of 92 ° C.
Der temperaturabhängige Viskositätsverlauf eines üblichen Melamin-Formaldehyd- Harzes (MF-Harz) wird in Figur 2 gezeigt. Nach Zugabe eines Säurekatalysators The temperature-dependent viscosity curve of a conventional melamine-formaldehyde Resin (MF resin) is shown in FIG. After addition of an acid catalyst
(pH=5) begann die Härtung bei einer Temperatur von 1 0°C.  (pH = 5) began curing at a temperature of 1 0 ° C.
Mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung konnte also der Härtungsbeginn zu 5 einer deutlichen niedrigen Temperatur verschoben werden, obwohl keine Säure als Thus, with the composition according to the invention, the onset of the cure could be shifted to a distinctly low temperature, although no acid was used
Härtungskatalysator zugefügt wurde.  Curing catalyst was added.
Beispiel 4: Example 4:
Harzsvnthese 2 - Glyoxylsäureethylester- / Glvoxylsäure-/ Glvoxalharze auf Basis von i o Melamin (Ester aus Beispiel 1 )  Resin Synthesis 2 - Glyoxylic Acid Ethyl Ester / Glivoxylic Acid / Glivoxal Resins Based on i o Melamine (Esters from Example 1)
Zu 496g Lösung aus Beispiel 1 werden 79,7g (0,63 mol) Melamin gegeben. Nach Neutralisation mit Kaliumcarbonat (pH 7,3) wird auf 60°C 30min. erwärmt. Hierbei löst sich ein Großteil des Melamins. Dann werden 68,59g Glyoxal innerhalb von 20 min. 15 zugetropft. Nach weiteren 5 min. wird das Harz im Wasserbad (15°C) auf Raumtemperatur abgekühlt. To 496 g of the solution from Example 1 are added 79.7 g (0.63 mol) of melamine. After neutralization with potassium carbonate (pH 7.3) at 60 ° C for 30min. heated. This dissolves much of the melamine. Then 68.59g glyoxal within 20 min. 15 dropped. After another 5 min. The resin is cooled in a water bath (15 ° C) to room temperature.
Das Harz enthält freie Aldehydgruppen und weist bei Raumtemperatur eine hohe Lagerstabilität auf. Durch die freien Aldehydgruppen wird bei der Härtung dieser Harze 0 neben der Kondensations- auch eine Additionsreaktion ermöglicht, was die Reaktivität erhöht. The resin contains free aldehyde groups and has a high storage stability at room temperature. The free aldehyde groups in the curing of these resins 0 in addition to the condensation and an addition reaction allows, which increases the reactivity.
Beispiel 5: Example 5:
Harzsvnthese 3 - Glvoxylsäureisopropylester- / Glvoxylsäureharze auf Basis von Mel- 5 amin (Ester aus Beispiel 2)  Harzsvnthese 3 - Glvoxylsäureisopropylester- / Glvoxylsäureharze based on melamine 5 (ester from Example 2)
Nach Neutralisation wurden dem Ester aus Beispiel 2 26,46 g (0,21 mol) Melamin zugesetzt und bei 60°C 30 min. gerührt. Es wurde ein klares Harz gewonnen, das im Wasserbad auf Raumtemperatur herabgekühlt wurde.After neutralization, 26.46 g (0.21 mol) of melamine were added to the ester from Example 2 and heated at 60 ° C. for 30 min. touched. A clear resin was obtained, which was cooled down to room temperature in a water bath.
0 0
Beispiel 6:  Example 6:
Harzsvnthese 4 - Glvoxylsäureisopropylester- / Glvoxylsäure-/ Glvoxalharze auf Basis von Melamin (Ester aus Beispiel 2) Nach Neutralisation wurden dem Ester aus Beispiel 2 53,95g (0,428 mol) Melamin zugesetzt und bei 60°C 30 min. gerührt. Dann wurden 31 ,03g Glyoxal zugesetzt. Nach 12min. wurde ein klares Harz gewonnen, das im Wasserbad auf Raumtemperatur herabgekühlt wurde. Resin Synthesis 4 - Glvoxylic Acid Ester / Glivoxylic Acid / Glvoxal Resins Based on Melamine (Ester from Example 2) After neutralization, 53.95 g (0.428 mol) of melamine were added to the ester from Example 2 and stirred at 60 ° C. for 30 min. touched. Then 31.3 g of glyoxal were added. After 12min. a clear resin was obtained, which was cooled down to room temperature in a water bath.
Das Harz enthält freie Aldehydgruppen und weist bei Raumtemperatur eine hohe Lagerstabilität auf. Durch die freien Aldehydgruppen wird bei der Härtung dieser Harze neben der Kondensations- auch eine Additionsreaktion ermöglicht, was die Reaktivität erhöht. The resin contains free aldehyde groups and has a high storage stability at room temperature. The free aldehyde groups in the curing of these resins in addition to the condensation and an addition reaction allows, which increases the reactivity.
Beispiel 7: Example 7:
Harzsynthese 5 - Glvoxylsäureisopropylesterharze auf Basis von Melamin (Ester aus Beispiel 2)  Resin Synthesis 5 - Gliboxylic Acid Ester Resins Based on Melamine (Esters from Example 2)
Die eingeengte organische Phase aus Beispiel 2 wurde nach Versetzen mit 100g Wasser mit Kaliumcarbonatlösung neutralisiert und mit 8,46g (0,067 mol) Melamin versetzt. Nach 1 ,5h Rühren bei 56°C erhielt man ein hochviskoses Harz. The concentrated organic phase from Example 2 was neutralized after addition with 100 g of water with potassium carbonate solution and admixed with 8.46 g (0.067 mol) of melamine. After stirring for 1.5 h at 56 ° C., a highly viscous resin was obtained.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel von Holzwerkstoffprodukten beschrieben. Hereinafter, an embodiment of wood-based products will be described.
Beispiel 8: Spanplatten mit einem formaldehydfreien Aminoharz auf Basis von Example 8 Particleboard with a formaldehyde-free amino resin based on
Glyoxylsäure/Glyoxylsäureester  Glyoxylic / glyoxylic
Das Leimharz wurde wie unter Beispiel 1 ausgeführt hergestellt: The glue resin was prepared as described in Example 1:
Zu 421 ,4 g 50%iger Glyoxylsäure (2,85 mol) werden 462g Ethanol gegeben. Nach Zugabe von 40g (0,406 mol) 37%iger Salzsäure wird auf 55°C 20min. erwärmt. Dann wird mit 111g (0,80 mol) Kaliumcarbonat die Lösung neutralisiert. Aus der Menge Kaliumcarbonat, die zur Neutralisation benötigt wurde, lässt sich der Veresterungsgrad berechnen. Dieser beträgt hier 57,89%. To 421.4 g of 50% glyoxylic acid (2.85 mol) is added 462 g of ethanol. After addition of 40 g (0.406 mol) of 37% hydrochloric acid is heated to 55 ° C for 20min. heated. Then the solution is neutralized with 111 g (0.80 mol) of potassium carbonate. From the amount of potassium carbonate, which was needed for neutralization, the degree of esterification can be calculated. This is 57.89% here.
Um das sich bildende Kaliumchlorid abzutrennen, werden zur Reduzierung der Salz- löslichkeit weitere 400g Ethanol zugesetzt und das Salz anschließend abfiltriert. Abschließend wird das Ethanol abdestilliert. Es werden 496g einer Lösung von Glyoxyl- säure und Glyoxylsäureethylester erhalten, die direkt zur Harzsynthese eingesetzt wird. Zusätzlich werden zu der Lösung 19,5g (0,95 mol) Melamin gegeben. Nach Neutralisation mit Kaliumcarbonat ( pH 7,5) wird auf 60°C 60min. erwärmt. Hierbei klart das Harz vollständig auf. In order to separate off the potassium chloride which forms, a further 400 g of ethanol are added in order to reduce the solubility in salt, and the salt is then filtered off. Finally, the ethanol is distilled off. There are 496g of a solution of glyoxyl acid and glyoxylic acid ethyl ester, which is used directly for resin synthesis. In addition, 19.5 g (0.95 mol) of melamine are added to the solution. After neutralization with potassium carbonate (pH 7.5) at 60 ° C for 60min. heated. Here, the resin clears up completely.
Einschichtige Spanplatten wurden unter folgenden Bedingungen hergestellt: Single-layer chipboards were produced under the following conditions:
Plattenaufbau: einschichtig Plate structure: single-layered
Späne: Fichtenspäne (Siebfraktion: 0,6 > x < 5 mm)  Chips: spruce chips (sieve fraction: 0.6> x <5 mm)
Klebstoff: Melamin-Glyoxylsäure/Glyoxylsäureester-Leimharz Adhesive: melamine-glyoxylic acid / glyoxylic acid ester resin
Klebstoffgehalt: 12 % (Festharz bezogen auf atro Holz) Adhesive content: 12% (solid resin based on atro wood)
Härtungsbeschleuniger: 2,5 % Ammoniumsulfat: (Feststoff/Festharz)  Curing accelerator: 2.5% ammonium sulfate: (solid / solid resin)
Paraffindispersion: 1 ,5 % (Feststoff bezogen auf atro Holz)  Paraffin dispersion: 1, 5% (solid based on atro wood)
Plattendicke: 13 mm (ungeschliffen)  Plate thickness: 13 mm (unpolished)
Soll-Rohdichte: 650 kg/m3 Target density: 650 kg / m 3
Presstemperatur: 200°C  Pressing temperature: 200 ° C
Presszeit: 22 s/mm Plattendicke  Press time: 22 s / mm plate thickness
Nach der Herstellung wurden die Platten formatiert und im Normalklima (20 °C und 65 % relative Luftfeuchte) bis zur Ausgleichsfeuchte klimatisiert. An den klimatisierten Platten wurden Rohdichte, Biegefestigkeit und Biege-Elastizitätsmodul (DIN EN 310: 1993), Querzugfestigkeit (DIN EN 319: 1993) und die Dickenquellung (EN 317) nach 24 h Wasserlagerung bestimmt. Die Formaldehydabgabe der Spanplatten wurde mit der Flaschen-Methode entsprechend EN 717-3 nach 3 h und 24 h Lagerung sowie nach der Prüfkammer-Methode (EN 717-1 ermittelt. Die Ergebnisse der mechanischen Platteneigenschaften und der Formaldehydabgabe sind in Tabelle 1 aufgeführt. Mechanische und hygrische Eigenschaften von Spanplatten mit einem MelaminGlyoxylsäure/Glyoxylsäureester-Harz After preparation, the plates were formatted and conditioned in the normal climate (20 ° C and 65% relative humidity) to equilibrium moisture content. Bulk density, flexural strength and flexural modulus of elasticity (DIN EN 310: 1993), transverse tensile strength (DIN EN 319: 1993) and thickness swelling (EN 317) after 24 h of water storage were determined on the air-conditioned panels. The formaldehyde release of the chipboard was determined by the bottle method according to EN 717-3 after 3 h and 24 h storage and according to the test chamber method (EN 717-1 The results of the mechanical plate properties and the formaldehyde release are listed in Table 1. Mechanical and Hygric Properties of Particle Boards with a Melamine Glyoxylic Acid / Glyoxylic Acid Ester Resin
*Anforderung an die mechanischen Eigenschaften von Platten für die Inneneinrichtung (einschließlich Möbel) zur Verwendung im Trockenbereich (Typ P2) * Requirements for the mechanical properties of panels for the interior (including furniture) for use in dry areas (type P2)
Tabelle 2: Formaldehydabgabe (Flaschen- und Prüfkammer-Methode) von Spanplatten mit einem Melamin-Glyoxylsäure/Glyoxylsäureester-Harz Table 2: Formaldehyde release (bottle and test chamber method) of chipboard with a melamine-glyoxylic acid / glyoxylic acid ester resin
Mit dem Melaminharz wurden bei den angegebenen Herstellungsbedingungen die Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften von Spanplatten des Typs P2 noch nicht erreicht. Da die Festigkeitseigenschaften der Spanplatten von der Dichte abhängen, können durch Erhöhung der Plattendichte die mechanischen Eigenschaften verbessert und die Normanforderungen erfüllt werden. Die Formaldehydabgabe der Platten war sehr niedrig Mit einem Emissionswert von 0,02 ppm (EN 717-1 , Prüfkammer-Methode) wurde der 1994 vom Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt) festgelegte derzeitige Grenzwert von 0,1 ppm deutlich unter- schritten. With the melamine resin, the requirements for the mechanical properties of particleboard type P2 have not yet been reached under the specified production conditions. Since the strength properties of particleboard depend on the density, increasing the plate density can improve the mechanical properties and meet the standard requirements. The formaldehyde release of the panels was very low. With an emission value of 0.02 ppm (EN 717-1, test chamber method), the current limit value of 0.1 ppm set by the Deutsches Institut für Bautechnik (DIBt) in 1994 was clearly undercut.

Claims

Patentansprüche: Patent claims:
1. Holzwerkstoffprodukt oder Naturfaser-Verbundwerkstoffprodukt aus zumindest einem lignocellulose- und/oder cellulosehaltigen Material, das mit einem Klebstoff versehen und in der gewünschten Form ausgehärtet oder vernetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff als forma Idehydfreies Amino-, Imin- und/oder Amidkomponente auf Basis von Glyoxylsäureester als aldehydische Hauptkomponente ausgebildet ist. 1. Wood-based product or natural fiber composite product made of at least one lignocellulose and / or cellulose-containing material, which is provided with an adhesive and cured or crosslinked in the desired form, characterized in that the adhesive is in the form of an idehyde-free amino, imine and / or Amide component based on glyoxylic acid ester is formed as the aldehydic main component.
2. Holzwerkstoffprodukt oder Naturfaser-Verbundwerkstoffprodukt nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es ein- oder mehrlagig ausgebildet oder als mehrlagiger Verbundwerkstoff ausgebildet und das Amino, Imin- und/oder Amidharz in zumindest einer Lage eingesetzt ist. 2. Wood material product or natural fiber composite material product according to claim 1, characterized in that it is designed in one or more layers or is designed as a multi-layer composite material and the amino, imine and / or amide resin is used in at least one layer.
3. Holzwerkstoffprodukt oder Naturfaser-Verbundwerkstoffprodukt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Amino-, Imin- und/oder Amidharz als Dekor oder Oberflächenbeschichtung oder zur Befestigung einer Dekorlage oder Verschleißschutzlage eingesetzt ist. 3. Wood material product or natural fiber composite material product according to claim 1 or 2, characterized in that the amino, imine and / or amide resin is used as a decoration or surface coating or for fastening a decorative layer or wear protection layer.
4. Holzwerkstoffprodukt oder Naturfaser-Verbundwerkstoffprodukt nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben lignocellulose- und/oder cellulosehaltigen Materialien andere Materialien vorhanden sind. 4. Wood material product or natural fiber composite material product according to one of the preceding claims, characterized in that in addition to lignocellulose and / or cellulose-containing materials, other materials are present.
5. Holzwerkstoffprodukt oder Naturfaser-Verbundwerkstoffprodukt nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Amino-, Imin- und/oder Amidharz als alleiniger Klebstoff eingesetzt ist. 5. Wood material product or natural fiber composite material product according to one of the preceding claims, characterized in that the amino, imine and / or amide resin is used as the sole adhesive.
6. Holzwerkstoffprodukt oder Naturfaser-Verbundwerkstoffprodukt nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Amino, Imin- und/oder Amidharz in Kombination mit formaldehydhaltigen oder formaldehydfreien organischen Klebstoffen eingesetzt ist. 6. Wood material product or natural fiber composite material product according to one of claims 1 to 4, characterized in that the amino, imine and / or amide resin is used in combination with formaldehyde-containing or formaldehyde-free organic adhesives.
7. Holzwerkstoffprodukt oder Naturfaser-Verbundwerkstoffprodukt nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Amino-, Imin- und/oder Amidharz in Kombination mit einem anorganischen Bindemittel eingesetzt wird. 7. Wood material product or natural fiber composite product according to one of the preceding claims, characterized in that the amino, imine and / or amide resin is used in combination with an inorganic binder.
8. Holzwerkstoffprodukt oder Naturfaser-Verbundwerkstoffprodukt nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Holzwerkstoffprodukt oder Naturfaser-Verbundwerkstoffprodukt funktionale Additive aufweist. 8. Wood material product or natural fiber composite material product according to one of the preceding claims, characterized in that the wood material product or natural fiber composite material product has functional additives.
Holzprodukt sowie Holzwerkstoff- und Naturfaser-Verbundwerkstoffprodukt nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das die Produkte aus mit diesen formaldehydfreien Amino- Imino- und/oder Amidharzen chemisch modifizierten Lignocellulosen bestehen. Wood product and wood material and natural fiber composite product according to one of the preceding claims, characterized in that the products consist of lignocelluloses chemically modified with these formaldehyde-free amino, imino and / or amide resins.
10. Verwendung eines formaldehydfreien Aminoharzes zur Herstellung eines Holz- werkstoffproduktes oder Naturfaser-Verbundwerkstoffproduktes nach einem der voranstehenden Ansprüche, hergestellt nach einem Verfahren, in dem ein Glyo- xylsäureester mit einem Amin, einem Amid oder einer aromatischen Hydroxyver- bindung umgesetzt wird. 10. Use of a formaldehyde-free amino resin for producing a wood material product or natural fiber composite product according to one of the preceding claims, produced by a process in which a glyoxylic acid ester is reacted with an amine, an amide or an aromatic hydroxy compound.
11. Verwendung nach Anspruch 10, wobei der Glyoxylsäureester ein Glyoxylsäure- C- -alkylester ist. 11. Use according to claim 10, wherein the glyoxylic acid ester is a glyoxylic acid C-alkyl ester.
12. Verwendung nach Anspruch 10 oder 11 , wobei das Amin oder Amid ein Ami- notriazin, Harnstoff, ein Harnstoffderivat, Thioharnstoff, ein Thioharnstoffderivat,12. Use according to claim 10 or 11, wherein the amine or amide is an aminotriazine, urea, a urea derivative, thiourea, a thiourea derivative,
Iminoharnstoff, ein Iminoharnstoffderivat, ein Cyanamid, ein Diaminoalkan, ein Diamidoalkan, ein Polyacrylamid, ein pflanzliches oder tierisches Amin oder Ami- de, oder ein Gemisch von mindestens zwei dieser Verbindungen ist; oder die aromatische Hydroxyverbindung eine Phenolverbindung mit mindestens zwei Hydroxygruppen ist. Iminourea, an iminourea derivative, a cyanamide, a diaminoalkane, a diamidoalkane, a polyacrylamide, a plant or animal amine or amide, or a mixture of at least two of these compounds; or the aromatic hydroxy compound is a phenol compound having at least two hydroxy groups.
13. Verwendung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das aus der Umsetzung des Glyoxylsäureesters mit dem Amin, dem Amid oder der aromatischen Hydroxyverbindung erhaltene Produkt anschließend mit einem weiteren Aldehyd umgesetzt, wobei der Aldehyd bevorzugt ein Dialdehyd, ein Trialdehyd, ein Mo- noaldehyd wie Glyoxylsäure, Glycolaldehyd, Furfural, oder ein Gemisch von mindestens zwei dieser Aldehyde ist. 13. Use according to one of claims 10 to 12, wherein the reaction of the glyoxylic acid ester with the amine, the amide or the aromatic The product obtained from the hydroxy compound is then reacted with a further aldehyde, the aldehyde preferably being a dialdehyde, a trialdehyde, a monoaldehyde such as glyoxylic acid, glycolaldehyde, furfural, or a mixture of at least two of these aldehydes.
5 5
14. Verwendung nach Anspruch 13, wobei der Dialdehyd Glyoxal oder ein Dialdehyd der Formel OHC-(CH2)i-3-CHO ist. 14. Use according to claim 13, wherein the dialdehyde is glyoxal or a dialdehyde of the formula OHC-(CH 2 )i- 3 -CHO.
15. Verwendung nach Anspruch 13 oder 14, wobei das Amin oder Amid ein Triamino oder Triamid ist und das molare Verhältnis des Dialdehyds oder Trialdehyds zu den Amingruppen oder Amidgruppen im Bereich von 0,1/3 bis 5/3 liegt; oder das Amin oder Amid ein Diamin oder Diamid ist und das molare Verhältnis des Dialdehyds oder Trialdehyds zu den Amingruppen oder Amidgruppen im Bereich von 0,1/3,9 bis 3,9/0,1 liegt.15. Use according to claim 13 or 14, wherein the amine or amide is a triamino or triamide and the molar ratio of the dialdehyde or trialdehyde to the amine groups or amide groups is in the range of 0.1/3 to 5/3; or the amine or amide is a diamine or diamide and the molar ratio of the dialdehyde or trialdehyde to the amine groups or amide groups is in the range from 0.1/3.9 to 3.9/0.1.
5 5
16. Verwendung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei das Harz freie Aldehydgruppen aufweist. 16. Use according to one of claims 13 to 15, wherein the resin has free aldehyde groups.
17. Verwendung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, umfassend17. Use according to one of claims 10 to 16, comprising
0 - die Bereitstellung eines Formaldehyd freien Harzes nach einem der Ansprüche 10 bis 16 und 0 - the provision of a formaldehyde-free resin according to one of claims 10 to 16 and
die Vernetzung des Harzes. the crosslinking of the resin.
18. Verwendung nach Anspruch 17, wobei dem Formaldehyd freien Harz für die Ver-5 netzung kein externer Katalysator zugegeben wird. 18. Use according to claim 17, wherein no external catalyst is added to the formaldehyde-free resin for crosslinking.
19. Verwendung nach Anspruch 17 oder 18, wobei die Vernetzung des Harzes eine Mikrowellenbehandlung umfasst. 0 19. Use according to claim 17 or 18, wherein the crosslinking of the resin comprises microwave treatment. 0
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2102741A5 (en) * 1970-08-19 1972-04-07 Commissariat Energie Atomique
US4906726A (en) * 1989-03-13 1990-03-06 Adhesive Coatings Co. Water-based coating compositions containing hydroxides and oxides of calcium, strontium and barium
DE3935879A1 (en) * 1989-10-27 1991-05-02 Basf Ag METHOD FOR GIVING ONLY BLOSSOMS AND GIVING BACK CHROME LEATHER
DE19627531B4 (en) * 1996-07-09 2006-11-02 Construction Research & Technology Gmbh Water-soluble formaldehyde-free polycondensation products based on amino-s-triazines
DE10322107B4 (en) * 2003-03-26 2005-09-08 Ami-Agrolinz Melamine International Gmbh Aminotriazine condensation product, use of an aminotriazine condensation product and process for the preparation of the aminotriazine condensation product

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