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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Tränkharzmischung für Trägerbahnen zur Oberflächenveredelung von Holzwerkstoffplatten aus Melaminformaldehyd- und Harnstofformaldehydkondensationsharzen, wobei die Molverhältnisse von Melamin zu Formaldehyd und Harnstoff zu Formaldehyd wenigstens annähernd gleich sind.
Um hochwertige Oberflächen von Holzwerkstoffplatten zu erhalten, ist es bekannt, Zellstoffbahnen mit Melaminformaldehydkondensationsharzen zu tränken und diese getränkten Bahnen auf Spanplatten aufzutragen, wobei sie einer Druck- und Wärmebehandlung unterworfen werden. Es hat nicht an Versuchen gefehlt, das teure Melamin durch billigeren Harnstoff zu ersetzen. Werden geringe Mengen an Harnstofformaldehydkondensationsharz mit dem Melaminformaldehydkondensationsharz vermischt, so wird das Kondensationsharz auf Harnstoffbasis ohne Beeinträchtigung der Oberflächengüte recht gut eingebaut. Höhere Anteile an Harnstofformaldehydkondensationsharz bedingen aber eine unruhige Oberfläche und eine Beeinträchtigung hinsichtlich der physikalischen und chemischen Eigenschaften der Oberfläche.
Um diese Nachteile zu vermeiden, ist ein Verfahren bekanntgeworden (AT-PS Nr. 341230), bei dem die Trägerbahn zunächst mit einem Gemisch aus Melaminformaldehyd- und Harnstoffformaldehydkondensationsharzen getränkt und anschliessend mit einem hochwertigen Melaminformaldehydkondensationsharz beschichtet wird. Dadurch konnte trotz eines vergleichsweise hohen Anteils an Harnstofformaldehydkondensationsharz eine Oberfläche erreicht werden, deren Eigenschaften sich kaum von den Eigenschaften der Oberflächen auf reiner Melaminharzbasis unterscheiden, weil ja die Deckschicht in beiden Fällen durch einen Film auf reiner Melaminharzbasis gebildet wird.
Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren ist jedoch, dass das Aufbringen des Harzgemisches auf die Trägerbahn in zwei aufeinanderfolgenden Schritten mit einer Zwischentrocknung durchgeführt werden muss, was nur im Zweibadverfahren möglich ist. Ist nur eine Tränke vorhanden, so kann diese etwa 40 Gew.-% Melamin einsparende Arbeitsweise nicht durchgeführt werden. Der Harnstoffzusatz scheint daher nur in vergleichsweise geringen Mengen möglich zu sein.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Harzgemisch zum Tränken von für die Oberflächenveredelung von Holzwerkstoffplatten vorgesehenen Trägerbahnen anzugeben, das den Ersatz grösserer Mengen an Melamin durch Harnstoff erlaubt, ohne die sonst dabei auftretenden Nachteile hinsichtlich der Oberflächenbeschaffenheit und -güte in Kauf nehmen zu müssen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass ein Melaminformaldehydkondensationsharz mit einem Harnstofformaldehydkondensationsharz gemischt wird, dessen auf den Festharzanteil bezogene Gesamtwassermenge am Trübungspunkt um etwa ein Drittel grösser als die auf den Festharzanteil bezogene Gesamtwassermenge des Melaminformaldehydkondensationsharzes am Trübungspunkt ist.
Wird diese Bedingung bei gleichen od. ähnl. Molverhältnissen von Melamin zu Formaldehyd und Harnstoff zu Formaldehyd eingehalten, so kann der Anteil des Harnstofformaldehydkondensationsharzes an der Tränkharzmischung bis zu 70 Gew.-% ausmachen, ohne eine merkbare Beeinträchtigung der Oberflächengüte zu erhalten. Dabei geben schon vergleichsweise niedrig kondensierte Lösungen brauchbare Mischkondensate, die sich nach dem Aushärten kaum von den üblichen Melaminharzen unterscheiden. Für die Tränkung von Zellstoffbahnen sind jedoch nur Harzlösungen geeignet, die eine Viskosität zwischen 60 und 120 cP besitzen.
Dieses überraschende Ergebnis könnte dadurch erklärt werden, dass durch die Abstimmung der Summe der auf den jeweiligen Festharzanteil bezogenen, am Trübungspunkt der Einzelharze vorliegenden Wassermengen aufeinander bei beiden Kondensationsprodukten Harzkörper gleicher Grössenordnung entstehen, die während der anschliessenden Wärmebehandlung bei der Imprägnierung und der Heisspressung unter starker und inniger Vernetzung leicht miteinander reagieren. Das gefundene Verhältnis dieser Gesamtwassermengen ist wohl auf die grössere Hydrophobizität des Melaminformaldehydkondensationsharzes zurückzuführen, so dass tatsächlich die Annahme gerechtfertigt erscheint, dass beim erfindungsgemässen Harzgemisch Harzkörper gleichen od. ähnl. Molgewichtes auftreten, die gleichartig ausgeprägte und zusammenpassende, bevorzugt zur Vernetzung neigende Gruppen bilden.
Um das auf den jeweiligen Festharzanteil bezogene Gesamtwasserverhältnis sicherzustellen,
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braucht jeweils nur die Kondensation des Melamin- bzw. Harnstoffharzes abgebrochen zu werden, wenn die auf atro Harz bezogenen Füllungszahlen im entsprechenden Verhältnis zueinander stehen.
Die auf atro Harz bezogene Fällungszahl gibt ja an, wieviel Teile Wasser erforderlich sind, um einen Teil atro Harz bis zu einer Fällung zu bringen.
Ausführungsbeispiel : Zur Herstellung eines Melaminformaldehydkondensationsharzes werden 1590 kg 37%iges Formaldehyd, 1380 kg Melamin und 230 kg Wasser eingesetzt, was 3200 kg Melaminharz mit einer Dichte von 1, 276 g/ml und einem Festharzgehalt von 57, 8 Gew.-% ergibt. Die Viskosität beträgt 105 cP. Die Kondensation wird bei einer Temperatur von 90 bis 93 C durchgeführt.
Der PH-Wert steigt von einem eingestellten Wert 7, 2 auf 8, 4. Nach zirka 2, 5 h wird die Kondensation durch Anheben des PH-Wertes abgebrochen, da die Fällungszahl, bezogen auf die Harzlösung, den Wert 1 : 2, 5 erreicht hat. Danach wird das Kondensationsprodukt gekühlt.
Wird nun der Gesamtwassergehalt dieser Harzlösung auf den Festharzanteil bezogen, so muss das Rezepturkondensationswasser mit dem Fällungswasser berücksichtigt werden. Da auf Grund der oben angegebenen Werte 100 ml Harz ein Gewicht von 127, 6 g mit einem Festharzanteil von 73, 8 g besitzen, muss die Gewichtsdifferenz zwischen der Harzlösung und dem Festharzanteil dieser Lösung das Wassergewicht angeben. Demnach sind in 100 ml Harz 53, 8 g Rezeptur- und Kondensationswasser vorhanden. Zu dieser Wassermenge ist das Fällungswasser hinzuzurechnen, das sich bei einer Fällungszahl von 1 : 2, 5 bei 100 ml Harz mit 250 ml ergibt. Auf 73, 8 g Festharzanteil kommt daher eine Gesamtwassermenge von 303, 8 g (53, 8 g Rezeptur- und Kondensationswasser, vermehrt um 250 g Fällungswasser). Das ergibt eine auf atro Harz bezogene Fällungszahl von 73, 8 : 303, 8 = 1 : 4, 1.
Legt man dem Harnstofformaldehydkondensationsharz 1590 kg 37% iges Formaldehyd, 528 kg Harnstoff und 131 kg Wasser zugrunde, so ergibt sich sine Harzmenge von 2249 kg. Die Dichte dieses Harzes beträgt 1, 194 g/ml, die Viskosität 75 cP. Der Festharzanteil kann mit 47, 6 Gew.-% angegeben werden. Die Kondensation wird bei einer Temperatur von 90 bis 920C durchgeführt.
Der Anfangs-pH-Wert beträgt 7, 0 bis 7, 2 und sinkt auf einen Wert von 3, 9 bis 4, 0 ab. Nach zirka 40 min wird eine auf die Lösung bezogene Fällungszahl von 1 : 2, 5 erreicht, wonach die Kondensation abgebrochen und das Kondensationsprodukt gekühlt wird. Berechnet man den auf den Festharzanteil bezogenen Gesamtwassergehalt in analoger Weise wie für das Melaminharz, so ergibt sich für 100 ml Harzstoffharz ein Festharzanteil von 56, 8 g und eine Rezeptur- und Kondensationswassermenge von 62, 5 g. Berücksichtigt man das erforderliche Fällungswasser, das bei der angegebenen Fällungszahl von 1 : 2, 5 wieder 250 ml bzw. 250 ausmacht, so ergibt sich bei einem Festharzanteil von 56, 8 g eine Gesamtwassermenge von 312, 5 g. Die auf atro Harz bezogene Fällungszahl kann damit mit 1 : 5, 5 angegeben werden.
Wie sich aus diesem Beispiel ergibt, verhält sich das auf den Festharzanteil bezogene Gesamtwasser des Harnstofformaldehydkondensationsharzes am Trübungspunkt zu dem ebenfalls auf den Festharzgehalt bezogenen Gesamtwasser des Melaminformaldehydkondensationsharzes am Trübungspunkt wie 5, 5 : 4, 1, was zumindest angenähert dem Verhältnis 4 : 3 entspricht.
Werden nun die beiden so erhaltenen Kondensationsharze in der angegebenen Menge gemischt, erhält man eine Tränkharzmischung, die trotz des vergleichsweise hohen Anteils an Harnstofformaldehydkondensationsharz von etwa 42 Gew.-% eine gute Oberflächenqualität der damit getränkten Trägerbahn sicherstellt. Das Mischungsverhältnis der Kondensationsharze kann aber auch noch im Sinne einer Vergrösserung des Anteils an Harnstofformaldehydkondensationsharz geändert werden, u. zw. bis zu einem Anteil von 70 Gew.-%. Wesentlich für die Erreichung des erfindungsgemässen Effektes ist, dass der bis zur Trübung des Harnstoffharzes notwendige Gesamtwassergehalt um ein Drittel höher ist, als der bis zur Trübung des Melaminharzes notwendige Gesamtwassergehalt.
Wird dieses Verhältnis verändert, so erhält man als direkte Folge Einbussen in der Oberflächengüte der verpressten Trägerbahn.
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The invention relates to a method for producing an impregnating resin mixture for carrier webs for the surface finishing of wood-based panels made of melamine-formaldehyde and urea-formaldehyde condensation resins, the molar ratios of melamine to formaldehyde and urea to formaldehyde being at least approximately the same.
In order to obtain high-quality surfaces of wood-based panels, it is known to impregnate cellulose webs with melamine-formaldehyde condensation resins and to apply these impregnated webs to chipboard, whereby they are subjected to a pressure and heat treatment. There has been no shortage of attempts to replace the expensive melamine with cheaper urea. If small amounts of urea formaldehyde condensation resin are mixed with the melamine formaldehyde condensation resin, the condensation resin based on urea is incorporated quite well without impairing the surface quality. However, higher proportions of urea formaldehyde condensation resin result in a rough surface and an impairment in terms of the physical and chemical properties of the surface.
In order to avoid these disadvantages, a method has become known (AT-PS No. 341230) in which the carrier web is first impregnated with a mixture of melamine-formaldehyde and urea-formaldehyde condensation resins and then coated with a high-quality melamine-formaldehyde condensation resin. In this way, despite a comparatively high proportion of urea formaldehyde condensation resin, it was possible to achieve a surface whose properties hardly differ from the properties of the surfaces based on pure melamine resin, because in both cases the cover layer is formed by a film based on pure melamine resin.
A disadvantage of this known method, however, is that the application of the resin mixture to the carrier web has to be carried out in two successive steps with intermediate drying, which is only possible in the two-bath method. If there is only one drinker, this method of saving about 40% by weight of melamine cannot be carried out. The addition of urea therefore appears to be possible only in comparatively small amounts.
The invention is therefore based on the object of specifying a resin mixture for impregnating support webs provided for the surface finishing of wood-based panels, which allows the replacement of larger amounts of melamine by urea without having to accept the disadvantages that otherwise arise with regard to the surface quality and quality .
The invention solves this problem in that a melamine-formaldehyde condensation resin is mixed with a urea-formaldehyde condensation resin whose total amount of water at the cloud point, based on the solid resin content, is about a third larger than the total amount of water, based on the solid resin content, of the melamine formaldehyde condensation resin at the cloud point.
If this condition is the same or similar. The molar ratios of melamine to formaldehyde and urea to formaldehyde are complied with, the proportion of the urea-formaldehyde condensation resin in the impregnating resin mixture can be up to 70% by weight without any noticeable impairment of the surface quality. Comparatively low condensed solutions give usable mixed condensates which hardly differ from the usual melamine resins after curing. Only resin solutions with a viscosity between 60 and 120 cP are suitable for the impregnation of cellulose webs.
This surprising result could be explained by the fact that the coordination of the sum of the water quantities related to the respective solid resin content, at the cloud point of the individual resins, produces resin bodies of the same order of magnitude in both condensation products, which during the subsequent heat treatment during impregnation and hot pressing under strong and easy networking with each other. The ratio of these total amounts of water found is probably due to the greater hydrophobicity of the melamine-formaldehyde condensation resin, so that the assumption actually appears to be justified that resin bodies according to the invention are identical or similar. Molecular weight occur that form similarly shaped and matching groups, which tend to crosslink.
To ensure the total water ratio related to the respective solid resin content,
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only the condensation of the melamine or urea resin needs to be stopped if the filling numbers relating to atro resin are in a corresponding relationship to one another.
The precipitation number based on atro resin indicates how many parts of water are required to bring a part of atro resin to a precipitation.
Exemplary embodiment: 1590 kg of 37% formaldehyde, 1380 kg of melamine and 230 kg of water are used to produce a melamine-formaldehyde condensation resin, which results in 3200 kg of melamine resin with a density of 1.276 g / ml and a solid resin content of 57.8% by weight. The viscosity is 105 cP. The condensation is carried out at a temperature of 90 to 93 ° C.
The pH value rises from a set value of 7, 2 to 8, 4. After about 2.5 hours, the condensation is stopped by raising the pH value, since the number of precipitation, based on the resin solution, is 1: 2, 5 has reached. The condensation product is then cooled.
If the total water content of this resin solution is based on the solid resin content, the recipe condensation water with the precipitation water must be taken into account. Since, based on the values given above, 100 ml of resin have a weight of 127.6 g with a solid resin content of 73.8 g, the weight difference between the resin solution and the solid resin content of this solution must indicate the water weight. Accordingly, 53, 8 g of formulation and condensation water are present in 100 ml of resin. The precipitation water is to be added to this amount of water, which results from a precipitation number of 1: 2.5 with 100 ml resin with 250 ml. For a total of 73.8 g of solid resin, there is therefore a total amount of water of 303.8 g (53.8 g of formulation and condensation water, increased by 250 g of precipitation water). This results in a precipitation number based on atro resin of 73.8: 303.8 = 1: 4.1.
If the urea formaldehyde condensation resin is based on 1590 kg of 37% formaldehyde, 528 kg of urea and 131 kg of water, the result is a resin quantity of 2249 kg. The density of this resin is 1, 194 g / ml, the viscosity 75 cP. The proportion of solid resin can be specified as 47.6% by weight. The condensation is carried out at a temperature of 90 to 920C.
The initial pH is 7.0 to 7.2 and drops to a value of 3.9 to 4.0. After about 40 min, a precipitation number of 1: 2, 5 based on the solution is reached, after which the condensation is stopped and the condensation product is cooled. If one calculates the total water content based on the proportion of solid resin in an analogous manner to that for the melamine resin, this results in a solid resin content of 56.8 g and a recipe and condensation water quantity of 62.5 g for 100 ml resin resin. If one takes into account the required precipitation water, which again makes up 250 ml or 250 for the specified number of precipitations of 1: 2, 5, a total amount of water of 312.5 g results with a solid resin fraction of 56.8 g. The precipitation number related to atro resin can thus be given as 1: 5, 5.
As can be seen from this example, the total water of the urea formaldehyde condensation resin based on the solid resin content at the cloud point relates to the total water of the melamine formaldehyde condensation resin also related to the solid resin content at the cloud point as 5, 5: 4, 1, which corresponds at least approximately to the ratio 4: 3.
If the two condensation resins thus obtained are mixed in the stated amount, an impregnation resin mixture is obtained which, despite the comparatively high proportion of urea formaldehyde condensation resin of about 42% by weight, ensures a good surface quality of the carrier web impregnated therewith. The mixing ratio of the condensation resins can also be changed in the sense of increasing the proportion of urea formaldehyde condensation resin. up to a proportion of 70% by weight. It is essential for achieving the effect according to the invention that the total water content necessary until the urea resin becomes cloudy is one third higher than the total water content necessary until the melamine resin becomes cloudy.
If this ratio is changed, the result is a direct loss in the surface quality of the pressed carrier web.
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