DE2655327A1 - Verfahren zur herstellung von harnstoff-formaldehyd-harzleimen mit verbesserter kaltklebekraft fuer die spanplattenherstellung - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Harnstoff-Formaldehyd-
• liarzleimen mit verbesserter Kaltklebekraft fiffl die Spanplattenher3tellung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Harnstoff-Formaldehyd-Harzleimen mit verbesserter Kaltklebekraft für die Spanplattenherstellung durch Kondensation von Harnstoff und Formaldehyd bei Temperaturen oberhalb 100 °C.
• Harnstoff-Formaldehyd-Harzleime finden verbreitete nendung als Bindemittel in der Spanplatten-Industrie. Bei herkönmlichen Herstellungsverfahren werden die Späne mit Harzlösung versehen, zu einem Spanvlies geformt und kalt vorgepreßt. Das geschieht auf einer tragenden Unterlage, z.B.
• einem Preßblech. Die vorgepreßten Spanplattenrohlinge werden zur Heißpressun transportiert und auf den Preßblechen heiß verpreßt. Erst nach dem Preßvorgang werden die PreB-bleche von der fertigen Spanplatte getrennt. Bevor sie jedoch wiederverwendet werden können, müssen sie vor der Formung neuer Rohlinge abgekühlt werden. Dieser ständige extreme Temperaturwechsel führt zu einem hohen Verschleiß an Preßblechen und erfordert außerdem einen hohen Energieaufwand, von dem ein großer Teil ungenutzt verloren geht.
• Um diesen hohen Verlust zu vermeiden, sind neue Technologien erarbeitet worden -die sogenannten Band-, Bandtablett-oder tablettlosen Verfahren. Diese erfordern Leime, die neben den bisher geforderten Eigenschaften zusätzlich eine hohe Kaltklebekraft aufweisen.
• Bei diesen neuen Verfahren wird der Spanplattenrohling nach der Formung und kalten Vorpressung von der tragenden Unterlage durch Abrollen oder Abschieben getrennt und in den meisten Fällen ohne tragende Unterlage heiß verpreßt.
• Diese Verfahrensweise erfordert eine hohe Festigkeit des Spanplattenrohlings, damit es bei diesem Vorgang nicht zu 3rüchen oder Deformierungen kommt, die gleichbedeutend mit Produktionsverlusten sind.
• kit den handelsüblichen H-F-Leimen werden diese hohen Festigkeiten des vorgepreßten Spanplattenrohlings, wie sie in Spanplattenanlagen erforderlich sind, die ohne tragende Unterlagen arbeiten, nicht erreicht. Eine Erhöhung des Preßdrucks beim kalten Vorpressen sowie eine Erhöhung des Leimanteils in wirtschaftlich vertretbarem Ilrsaße führen ebenfalls nicht zu befriedigenden Ergebnissen. Es ist deshalb bereits versucht worden, bessere Festigkeiten durch Zusätze zu üblichen Spanplattenleimen zu erzielen.
• So ist es bekannt, die Kaltklebekarft von Harnstoff-Formaldehyd-ilar zleimen, Me lamin-Formaldehyd-Kondens at en und Phenol-Formaldehyd-Kondensaten zu verbessern, indem man den fertigen Leimen Sulfitablauge - das sind Lösungen von ligninsulfonsaurem Calcium, die bei der Herstellung von Sulfitzellstoff nach dem Laugen-aufschlußverfahren erhalten werden - in Langen bis zu 10 Vo Festsubstanz, bezogen auf flüssiges Leim-Harz, mit einer Konzentration von 45 bis 70 %, zuzusetzen. Die Sulfitablauge kann dabei in flüssiger oder pulverisierter Form eingesetzt werden (DT-OS 2354 928).
• Nachteilig ist hierbei, daß eine zusätzliche Verfahrensstufe zur Einarbeitung des Zusatzes notwendig ist und ein zusätzlicher Energie- und Apparaturaufwand erforderlich ist.
• Es ist weiterhin bekannt, handelsübliche Ilolzleime vor der Verarbeitung zu IYerkstücken oder zu verleimende Werkstücke mit Zusatzmitteln zu versehen. Diese Zusatzmittel sind Lösungen mehrbasischer und/oder olefinisch ungesättigter Carbonsäuren in einem mit ;ç;asser mischbaren ein- oder mehrsäurigen Amin. Der pH-Wert dieser Lösungen beträgt 6,5 bis 11 (DT-OS 2 351 981).
• Nachteilig ist hierbei, daß neben dem zusätzlichen Energie-und Apparaturaufwand für die nachträgliche Einarbeitung der Zusätze auch die Eigenschaften der Leime beeinträchtigt erden. Aus diesem Grunde wird in der DT-US auch vorgeschlaaren, die Zusätze unmittelbar vor der Verarbeitung der Leime beizumischen.
• Bs bestand daher die Aufgabe, einen Harnstoff-Formaldehyd Xiarzleim mit hoher Kaltklebekraft zu entwickeln, der kalt vorverpreßten Spanpiattenrohlingen eine so hohe Festigkeit verleiht, daß sie ohne bruch oder Deformierung beim srbeiten ohne Unterlage in die Spanplattenpresse transportiert werden können. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man erfindungsgemäß Harnstoff- und handelsüblichen Formaldehyd im ti.olverhältnis von 1 zu 1,8 bis 1 zu 2,2 bei erhöhten Drücken und Temperaturen von 100 bis 140 °C in Gegenwart von 0,5 bis 5 s organischen oder anorganischen Säuren, insbesondere Ameisensäure, bezogen auf die eingesetzte Harnstoffmenge, kontinuierlich oder diskontinuierlich innerhalb von 10 bis 100 minuten kondensiert, Alkalien zugibt und im neutralen bis schwach alkalischen Bereich unter Zugabe von harnstoff bis zu einem Endmolverhältnia von Harnstoff zu Formaldehyd von 1:1,3 bis 1,8 bei Temperaturen von 40 bis 80 0 weiterkondensiert und gegebenenfalls gleichzeitig aufkonzentriert.
• Die Konzentration der eingesetzten Säuren kann zwischen 2 und 15 % liegen.
• Überraschend hierbei ist, daß man durch Kondensation bei Temperaturen oberhalb 100 °C unter gleichzeitiger Zugabe von Säure Harnstoff-Formaldehyd-Harzleime erhält, mit denen kalt vorgepreßte Spanplattenrohlinge hergestellt werden können, die eine ausreichende Festigkeit in den genannten Spanplattenanlagen aufweisen.
• Von besonderem Vorteil ist, daß bei der Verwendung des neuen Spanplattenleimes in diesen Spanplattenanlagen, der Leimanteil, bezogen auf die Spanmasse, je nach den jeweiligen technologischen Verhältnissen (Holz art, Spanfeuchten usw.) bis zu 5 % gesenkt werden kann. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist, daß bei Einsatz des erfindun:sgemäßen Spanplattenleimes durch mechanische Störungen bedingte Stillstandzeiten in der Spanplattenfertigungslinie keine Produktions- und Materialverluste mehr mit sich bringen.
• Beim Einsatz der bisher gebräuchlichen Spanplattenleime verlieren die kalt vorgepreßten Spanplattenrohlinge bei Stillstandszeiten durch den ì'euchtigkeitsverlust so viel an Festigkeit, daß sie in keinem Pall in die Heißpresse transportiert werden können, sondern verworfen werden müssen. Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Spanplattenleimes bleibt dagegen die Festigkeit des Spanplattenrohlings erhalten, und die Spanplattenfertigungslinie kann ohne Verzug wieder in Betrieb genommen werden.
• eben der erhöhten Kaltklebekraft weisen diese Harze eine gute Reaktivität, Lagerstabilität und Wasserverträglichkeit auf.
• Die Festigkeit des kalt vorgepreßten Spanvlieses wird bestimmt, indem man beleimte Späne zu einem Spanvlies von 750 x 300 mm schüttet und anschließend kalt verpreßt. Das verpreßte Spanvlies wird auf 2 im Abstand von 650 mm befindliche Stützen gelegt und die Zeit zwischen Auflegen und Bruch des Spanvlieses gemessen. Die gemessene Zeit ist der Kaltklebekarft direkt proportional.
• Bruchdauer in sec.
• herkömmliches Harz 72 erfindungsgemäßes Harz gemäß Beispiel 1 394 erfindungsgemäßes Harz gemäß Beispiel 2 515 Beispiel 1 In ein Reaktionsgefäß, das mit Standregelung und Aührvorrichtung versehen war, wurde eine Harnstoff-Formalinlösung, die auf 959 Gew.-Teile Lösung 700 Gew.-Teile 37 %iges neutralisiertes Formaldehyd und 259 Gew.-Teile Harnstoff enthielt, mit einer Geschwindigkeit von 100 Gew.-Teilenih dosiert. Gleichzeitig wurden in das Rührgefäß kontinuierlich 0,25 aew.-'Seile 10 %ige Ameisensäure hinzugegeben. Bei einer Temperatur von 128 °C hatte unter diesen Bedingungen das deaktionsgemisch eine Viskosität von 48 cP, gemessen bei 20 °C. Im Verlauf von einer Stunde wurden 100 Gew.-Teile dieses Kondensates in ein zweites deaktionagefäß geführt, dem 16,2 Gew.-Teile/h einer 55%igen wässrigen Harnstofflösung und 0,35 Gew.-Teile/h einer 10 Zeigen Natronlauge zudosiert wurden. In diesem zweiten Reaktionsgefäß, das mit Umwälzvorrichtung ausgestattet war, wurde bei einer Temperatur von 40 bis 80 °C unter vermindertem Druck weiter kondensiert und gleichzeitig auf einen Festgehalt von 67 % aufkonzentriert. Der kontinuierlich abgeführte Harnstoff-Formaldehydleim mit einer Viskosität von 970 cP/20 0 hatte eine hohe Kaltklebekraft, war lagerstabil und besonders zur Herstellung von Spanplatten ohne Preßbleche geeignet.
• Beispiel 2 In einem Heiz- und kühlbaren ileaktionsgefäß, das mit Hührvorrichtung und Temperaturanzeige ausgerüstet war, wurden 600 Gew.-Teile neutralisiertes 37 %iges Formaldehyd vorgelegt. Darin wurden 207 Gew.-Teile Harnstoff gelöst. Die so erhaltene Harnstoff-Formaldehydlösung wurde 30 Minuten bei 70 °C erhitzt, anschließend wurden 1,3 Gew.-Teile einer 1-molaren Salzsäure zugegeben und bei 112 °C so lange kondensiert, bis eine Viskosität von 50 cP/20 °C erreicht wurde. Nach Zugabe von 3,5 Gew.-rDeilen 2,5 molarer zatronlauge wurde auf 80 o0 abgekühlt, 72 Gew.-Teile Harnstoff zugegeben und 30 Minuten bei dieser Temperatur weiterkondensiert. Nach der Aufkonzentrierung bei 50 °C und 300 Torr wurde ein Harnstoff-Formaldehyd-Holzleim mit einer Viskosität von 1020 cP/20 0 und einem Festgehalt von 68 70 erhalten.

Claims (1)

1. Patentanspruch Verfahren zur Herstellung von Harnstoff-Formaldehyd-Harz-Leimen mit verbesserter Kaltklebekraft für die Spanplattenherstellung durch Kondensation von Harnstoff und Formaldehyd bei Temperaturen oberhalb 100 °C, dadurch gekennzeichnet, daß man Harnstoff und Formaldehyd im Molverhältnis von 1 zu 1,8 bis 1 zu 2,2 bei erhöhten Drücken und Temperaturen von 100 bis 140 °C in Gegenwart von 0,5 bis 5 % organischen oder anorganischen Säuren, insbesondere Ameisensäure, bezogen auf die eingesetzte Harnstoffmenge, kontinuierlich oder diskontinuierlich innerhalb von 10 bis 100 1Viinuten kondensiert, Alkalien zugibt und im neutralen oder schwach alkalischen Bereich unter Zugabe von Harnstoff bis zu einem Endmolverhältnis von ilarnstoff zu Formaldehyd von 1:1,3 bis 1,8 bei Temperaturen von 40 bis 80 oC weiterkondensiert und gegebenenfalls gleichzeitig aufkonzentriert.