CH641405A5

CH641405A5 - Process for producing chipboards with reduced formaldehyde elimination

Info

Publication number: CH641405A5
Application number: CH648179A
Authority: CH
Inventors: Hans Lobenhoffer; Kurt Ernst
Original assignee: Novopan Kg
Priority date: 1978-07-25
Filing date: 1979-07-11
Publication date: 1984-02-29
Also published as: SE433470B; SE7906051L; BE877888A; DE2832509B1; FR2431915B3; ATA467179A; DK311779A; FR2431915A1; DE2832509C2; AT367080B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Spanplatten mit verminderter Formaldehydabspaltung durch Heissverpressen von mit Harnstoff-Formaldehydharz als Leimharz versehenen Holzspänen, wobei als formaldehydabsorbierendes Mittel Harnstoff zugesetzt und mitverpresst wird. The invention relates to a process for the production of chipboard with reduced release of formaldehyde by hot pressing wood chips provided with urea-formaldehyde resin as glue resin, urea being added and also compressed as a formaldehyde-absorbing agent.

Es ist bekannt, dass als Leimharz für die preisgünstige Herstellung von Holzspanplatten in grossem Umfange Harn-stoff-Formaldehydharze eingesetzt werden. Dieses Leimharz spaltet während der Verarbeitung und auch später Formaldehyd ab, so dass die zulässige maximale Konzentration an Formaldehyd in mit derartigen Platten ausgerüsteten Räumen o. dgl. überschritten werden kann. It is known that urea-formaldehyde resins are widely used as glue resin for the inexpensive production of chipboard. This glue resin releases formaldehyde during processing and also later, so that the permissible maximum concentration of formaldehyde in rooms equipped with such panels or the like can be exceeded.

Bei dem Verfahren der oben genannten Art (vgl. DE-OS 16 53 167) werden Leimharze auf der Grundlage von Harnstoff-Formaldehydkondensaten verwendet, die relativ geringe Mengen Formaldehyd, bezogen auf Harnstoff, einkondensiert enthalten. Dabei werden Molverhältnisse von 1 : 1,5 bis 1 : 1,8 angesprochen. Weiterhin wurde in dieser Druckschrift vorgeschlagen, Formaldehyd durch solche Stoffe zu absorbieren, die hierfür geeignet sind, wie z.B. Harnstoff. Die Mengen dieser Zusatzstoffe sind aber beschränkt, weil durch die Zugabe zu dem Leimharz dessen Abbindegeschwindigkeit verringert und die Festigkeitseigenschaften der daraus hergestellten Spanplatten verschlechtert werden. In the process of the type mentioned above (cf. DE-OS 16 53 167), glue resins based on urea-formaldehyde condensates are used which contain relatively small amounts of formaldehyde, based on urea, condensed. Molar ratios of 1: 1.5 to 1: 1.8 are addressed. Furthermore, it was proposed in this document to absorb formaldehyde by substances which are suitable for this, such as Urea. The amounts of these additives are limited, however, because the addition to the glue resin reduces its setting speed and the strength properties of the chipboard produced therefrom are impaired.

Aus der DE-OS 25 53 459 ist ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung von Spanplatten mit verminderter Formaldehydabspaltung bekannt. Dort wird festgestellt, dass der Einsatz von formaldehydarmen Harzen, deren Molverhältnis Harnstoff/Formaldehyd bei etwa 1: 1,4 liegt, nicht zum Ziel führt, obwohl er eine Verbesserung bringt. Es wird auch auf die Verschlechterung der Klebeeigenschaften der formaldehydarmen Harze hingewiesen sowie auf die Unmöglichkeit, Harze mit brauchbaren Klebeeigenschaften unter dem genannten Molverhältnis herzustellen. In der angezogenen Druckschrift wird weiter festgestellt, dass alle for-meldehydbindenden Zusätze zu den Leimflotten und/oder den Spänen unerwünschte Nebenwirkungen haben, insbesondere eine verminderte Aushärtegeschwindigkeit und schlechtere Festigkeitseigenschaften. Weiterhin ist die Querzugsfestigkeit beeinträchtigt und die Quellung und auch die Wasseraufnahme erhöht, so dass sich derartige Verfahren, auf die Späne oder einen Teil davon z.B. Harnstoff aufzubringen, in der Praxis nicht durchsetzen konnten. Deshalb wird in der DE-OS 25 53 459 als Trägerstoff für den Harnstoff Zellulosefaser vorgeschlagen, auf die das formaldehyd-absorbierende Mittel, beispielsweise Harnstoff, aufgebracht und aufgetrocknet werden soll, bevor der Zusatz zu den mit Harnstoff-Formaldehydharz als Leimharz versehenen Holzspänen erfolgt. Auch hierbei wird für diese Sonderbehandlung vor dem eigentlichen Heissverpressen Harnstoff als geeignetes absorbierendes Mittel empfohlen. Es versteht sich, dass durch diese gesonderte Behandlung der Aufwand zur Herstellung von Spanplatten wesentlich vergrössert wird. Gleichzeitig ist aber in nachteiliger Weise ein Festigkeitsabfall zu beobachten, wenngleich dieser auch nicht so gross ist, wie bei direkter Zugabe des Harnstoffes innerhalb einer Leimflotte aus Formaldehydharz und Harnstoff. From DE-OS 25 53 459 a method for the production of chipboard with reduced release of formaldehyde is also known. There it is found that the use of low-formaldehyde resins, whose molar ratio of urea / formaldehyde is about 1: 1.4, does not lead to the goal, although it does improve. Attention is also drawn to the deterioration in the adhesive properties of the low-formaldehyde resins and to the impossibility of producing resins with useful adhesive properties under the stated molar ratio. The cited publication further states that all formaldehyde-binding additives to the glue liquors and / or the chips have undesirable side effects, in particular a reduced curing speed and poorer strength properties. Furthermore, the transverse tensile strength is impaired and the swelling and also the water absorption are increased, so that processes of this type, on the chips or a part thereof, e.g. Applying urea could not prevail in practice. For this reason, DE-OS 25 53 459 proposes cellulose fiber as a carrier for the urea, to which the formaldehyde-absorbing agent, for example urea, is to be applied and dried before addition to the wood chips provided with urea-formaldehyde resin as glue resin. Here too, urea is recommended as a suitable absorbent for this special treatment before the actual hot pressing. It goes without saying that this separate treatment significantly increases the effort for the production of chipboard. At the same time, however, a drop in strength can be observed disadvantageously, although this is also not as great as when the urea is added directly to a glue bath composed of formaldehyde resin and urea.

Aus der DE-OS 2 444 002 ist ein Verfahren zur Herstellung von Spanplatten bekannt, bei dem als Leimharz Isocyanat eingesetzt wird. Zusätzlich werden die Späne vor, während oder nach dem Auftrag des Leimharzes mit einem Säureamid behandelt. Als ein geeignetes Säureamid wird Harnstoff empfohlen. Durch diese Behandlung soll die Koch- bzw. Nassfestigkeit verbessert sein. Dabei wird die mehrfache Menge Isocyanat verglichen mit Harnstoff eingesetzt. Der Harnstoff kann aber hier nicht die Wirkung haben, Formaldehyd zu absorbieren, da Isocyanat kein Formaldehyd abgibt. DE-OS 2 444 002 discloses a process for the production of particle board in which isocyanate is used as the glue resin. In addition, the chips are treated with an acid amide before, during or after the application of the glue resin. Urea is recommended as a suitable acid amide. This treatment is said to improve the cooking or wet strength. The multiple amount of isocyanate compared to urea is used. However, the urea cannot have the effect of absorbing formaldehyde here, since isocyanate does not give off formaldehyde.

Aus der Veröffentlichung von Stegmann, G., P. Schor-ning und W. Kratz «Untersuchungen über die Herstellbarkeit und Eigenschaften hochkunstharzhaltiger Holzspanwerkstoffe» Forschungsbericht des Landes Nordrhein-Westfalen, Nr. 1875, Köln und Opladen 1967, Seite 28, ist es bekanntgeworden, dass durch erhöhten Leimharzanteil die Festigkeit von Spanplatten gesteigert werden kann. Damit wird angeregt, den Festigkeitsverlust von Spanplatten dann, wenn dieser festgestellt wird, durch Erhöhung des Leimharzanteils zu begegnen, wobei der erhöhte Leimharzanteil gleichmässig auf die gesamte Platte verteilt wird. Andererseits ist es aus der Zeitschrift «Holz als Roh- und Werkstoff» 29 (1971), 2,. 45 bis 50, bekannt, Harnstoff-Formaldehydharz mit Isocyanat zusammen als Leimharz zu verwenden, um die Festigkeit von nur mit Harnstoff-Formaldehydharz verleimten Platten zu steigern. Es liegt deshalb nahe, in der gesamten Platte, dann, wenn durch die Zugabe von Harnstoff als formaldehydabsorbierendes Mittel die Spanplattenfestigkeit bei einer Beleimung der Späne mit Harnstoff-Formaldehydharz leidet, diesen Festigkeitsverlust durch die Zugabe von Isocyanat auszugleichen. Durch den Einsatz des relativ teuren Isocyanats in der Gesamtplatte verschlechtert sich jedoch die Wirtschaftlichkeit eines solchen Vorschlages zur Herstellung von Spanplatten. It has become known from the publication by Stegmann, G., P. Schorning and W. Kratz "Studies on the Manufacture and Properties of High-Resin Wood Chipboard Materials" Research Report of the State of North Rhine-Westphalia, No. 1875, Cologne and Opladen 1967, page 28 that the strength of chipboard can be increased by increasing the amount of glue resin. It is suggested to counter the loss of strength of particle board when this is found by increasing the glue resin content, the increased glue resin content being evenly distributed over the entire board. On the other hand, it is from the magazine "Wood as a raw and material" 29 (1971), 2 ,. 45 to 50, known to use urea-formaldehyde resin with isocyanate together as a size resin in order to increase the strength of boards glued only with urea-formaldehyde resin. It therefore makes sense to compensate for this loss of strength by adding isocyanate when adding urea as the formaldehyde-absorbing agent to chipboard strength when glue is glued to the chips with urea-formaldehyde resin. However, the use of the relatively expensive isocyanate in the entire board deteriorates the economic viability of such a proposal for the production of chipboard.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahs The invention is based, the procedural task

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ren der eingangs beschriebenen Art so weiterzuentwickeln, dass sich bei Beibehaltung der Zugabe von Harnstoff zu dem Harnstoff-Formaldehydharz formaldehydarme (praktisch formaldehydfreie) Spanplatten mit guter Wirtschaftlichkeit herstellen lassen und dabei eine Verringerung der Aushärtegeschwindigkeit und eine Verschlechterung der Festigkeitseigenschaften der damit hergestellten Spanplatten vermeiden lässt. Auch die Quellung und Wasseraufnahme soll nicht verschlechtert werden. Ren of the type described in the introduction so that, while maintaining the addition of urea to the urea-formaldehyde resin, low-formaldehyde (practically formaldehyde-free) chipboards can be produced with good economy and a reduction in the curing speed and a deterioration in the strength properties of the chipboard produced therewith can be avoided. The swelling and water absorption should not be worsened either.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass sowohl in der Mittelschicht als auch in der Deckschicht Harn-stoff-Formaldehydharz und Harnstoff ohne Trägerstoff eingesetzt werden und dass in der Mittelschicht bei mässigen Gewichtsanteilen an Leimharz zusätzlich Isocyanat Verwendung findet und in der Deckschicht ein hoher Gewichtsanteil von Harnstoff-Formaldehydharz und Harnstoff ohne Trägerstoff Anwendung findet. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, in der Mittelschicht den schädlichen Auswirkungen des Harnstoffzusatzes durch die Verwendung von Isocyanat zu begegnen. Das wirkt sich in zweifacher Hinsicht vorteilhaft aus. Einmal wird der durch den Harnstoffzusatz bedingte Abfall der Klebekraft beseitigt, weil das Isocyanat auch in sich abgeschlossene Gruppen von Harnstoff-Formaldehydharz und Harnstoff wieder vernetzend zusammenfügt. Andererseits wird dabei kein zusätzliches Wasser eingetragen, also der Wasseranteil innen fertigungsgerecht kleingehalten. Weiterhin nutzt die Erfindung in geschickter Weise die Erkenntnis, in der Deckschicht höhere Gewichtsanteile an Leimharz und auch höhere Wasseranteile verkraften zu können, weil hier höhere Temperaturen einwirken und der Wasserdampf bei kurzer Presszeit abgeführt bzw. als Wärmeträger genutzt werden kann. Ausserdem kommt das der fertigungsbedingten Notwendigkeit. entgegen, die in der Deckschicht zwecks höherer Verdichtung beim Pressen notwendige höhere Feuchtigkeit zur Verfügung zu stellen. According to the invention, this is achieved in that urea-formaldehyde resin and urea without a carrier are used both in the middle layer and in the top layer and that isocyanate is additionally used in the middle layer with moderate proportions by weight of glue resin and in the top layer a high proportion by weight of urea -Formaldehyde resin and urea without a carrier is used. The invention is based on the knowledge that the harmful effects of the addition of urea in the middle class can be countered by using isocyanate. This has two advantages. On the one hand, the drop in adhesive force caused by the addition of urea is eliminated, because the isocyanate also crosslinks in self-contained groups of urea-formaldehyde resin and urea. On the other hand, no additional water is entered, i.e. the proportion of water inside is kept small for production purposes. Furthermore, the invention cleverly uses the knowledge of being able to cope with higher proportions by weight of glue resin and also higher proportions of water in the cover layer, because higher temperatures act here and the water vapor can be removed with a short pressing time or used as a heat carrier. In addition, there is the need for manufacturing. counter to provide the higher moisture required in the top layer for the purpose of higher compression during pressing.

In der Mittelschicht findet vorzugsweise 2 bis 7 Gew.-% nen, zur Bildung von Harnstoff-Formaldehydharz, Harnstoff 5 und 1 bis 3 Gew.-% Isocyanat Verwendung, während in der Deckschicht 10 bis 15 Gew.-% Harnstoff-Formaldehydharz zusammen mit 1 bis 3 Gew.-% Harnstoff eingesetzt werden. Die Leimharze und der Harnstoff können sowohl für die Mittelschicht als auch für die Deckschicht zu einer Leim-10 flotte vermischt angewandt werden. Für besonders niedrige Formaldehydabspaltung werden in der Mittelschicht etwa 2 Gew.-% Harnstoff-Formaldehydharz, 2 Gew.-% Isocyanat und 1 Gew.-% Harnstoff eingesetzt. Zur Verbesserung des Quellverhaltens kann in die Mittelschicht etwa 5 Gew.-% ls Harnstoff-Formaldehydharz mit 1 Gew.-% Isocyanat und 1 Gew.-% Harnstoff eingebracht werden. In the middle layer 2 to 7% by weight is preferably used to form urea-formaldehyde resin, urea 5 and 1 to 3% by weight isocyanate, while in the top layer 10 to 15% by weight urea-formaldehyde resin together with 1 to 3 wt .-% urea are used. The glue resins and the urea can be used mixed for both the middle layer and the top layer to form a glue liquor. For particularly low release of formaldehyde, about 2% by weight of urea-formaldehyde resin, 2% by weight of isocyanate and 1% by weight of urea are used in the middle layer. To improve the swelling behavior, about 5% by weight of urea-formaldehyde resin with 1% by weight of isocyanate and 1% by weight of urea can be introduced into the middle layer.

In der Mittelschicht und/oder in der Deckschicht können zur Bildung von Harnstoff-Formaldehydharz Harnstoff und Formaldehyd im Molverhältnis zwischen 1 : 1,4 und 20 1 : 1,0 eingesetzt werden. Überraschenderweise lassen sich damit doch Platten mit den gewünschten Eigenschaften herstellen. Setzt man die Leimharze nur in den äusseren Schichten, also in den Deckschichten ein, dann nutzt man dort die einwirkende höhere Temperatur über eine relativ längere 25 Zeit, als dies vergleichsweise in der Mittelschicht der Fall ist. Daher kommt es in den äusseren Schichten auch bei diesen formaldehydarmen Leimharzen noch zu einer zu-frienstellenden Verklebung. Setzt man die formaldehydarmen Leimharze in der Mittelschicht ein, so wird ein Aus-30 gleich durch die Anwesenheit des Isocyanats geschaffen, d.h. dem Abfall der mechanischen und hygroskopischen Eigenschaften wird durch den Zusatz von Isocyanat entgegengewirkt. Darüber hinaus bindet das Isocyanat auch den als Formaldehydfänger eingesetzten Harnstoff. In the middle layer and / or in the top layer, urea and formaldehyde can be used in a molar ratio between 1: 1.4 and 20 1: 1.0 to form urea-formaldehyde resin. Surprisingly, it can be used to produce panels with the desired properties. If the glue resins are only used in the outer layers, i.e. in the outer layers, then the higher temperature acting there is used over a relatively longer period of time than is the case in the middle layer. This is why the outer layers of these low-formaldehyde glue resins are still freezing. If the low-formaldehyde glue resins are used in the middle layer, an out-30 is created immediately by the presence of the isocyanate, i.e. the drop in mechanical and hygroscopic properties is counteracted by the addition of isocyanate. In addition, the isocyanate also binds the urea used as a formaldehyde scavenger.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

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1. Verfahren zur Herstellung von Spanplatten mit verminderter Formaldehydabspaltung durch Heissverpressen von mit Harnstoff-Formaldehydharz als Leimharz versehenen Holzspänen, wobei als formaldehydabsorbierendes Mittel Harnstoff zugesetzt und mitverpresst wird, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl in der Mittelschicht als auch in der Deckschicht Harnstoff-Formaldehydharz und Harnstoff ohne Trägerstoff eingesetzt werden und dass in der Mittelschicht bei mässigen Gewichtsanteilen an Leimharz zusätzlich Isocyanat Verwendung findet und in der Deckschicht ein hoher Gewichtsanteil von Harnstoff-Formaldehydharz und Harnstoff ohne Trägerstoff Verwendung findet. 1. Process for the production of chipboard with reduced elimination of formaldehyde by hot pressing wood chips provided with urea-formaldehyde resin as glue resin, urea being added and compressed as a formaldehyde-absorbing agent, characterized in that urea-formaldehyde resin and urea are present in both the middle layer and the top layer are used without a carrier and that isocyanate is additionally used in the middle layer with moderate proportions by weight of glue resin and that a high proportion by weight of urea-formaldehyde resin and urea without carrier is used in the top layer.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mittelschicht 2 bis 7% Gew.-% Harnstoff-Formaldehydharz und 1 bis 3 Gew.-% Harnstoff und 1 bis 3 Gew.-% Isocyanat Verwendung finden, und dass in der Deckschicht 10 bis 15 Gew.-% Harnstoff-Formaldehydharz zusammen mit 1 bis 3 Gew.-% Harnstoff eingesetzt werden. 2. The method according to claim 1, characterized in that 2 to 7% by weight urea-formaldehyde resin and 1 to 3% by weight urea and 1 to 3% by weight isocyanate are used in the middle layer, and in that Top layer 10 to 15 wt .-% urea-formaldehyde resin can be used together with 1 to 3 wt .-% urea.

2 2nd

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leimharze und der Harnstoff sowohl für die Mittelschicht als auch für die Deckschicht je zu einer Leimflotte vermischt angewendet werden. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the glue resins and the urea are used both for the middle layer and for the top layer mixed to form a glue liquor.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mittelschicht etwa 2 Gew.-% Harnstoff-Formaldehydharz, 2 Gew.-% Isocyanat und 1 Gew.-% Harnstoff eingesetzt werden. 4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that about 2 wt .-% urea-formaldehyde resin, 2 wt .-% isocyanate and 1 wt .-% urea are used in the middle layer.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mittelschicht etwa 5 Gew.-% Harn-stoff-Formaldehydharz, 1 Gew.-% Isocyanat und 1 Gew.-% Harnstoff Verwendung finden. 5. The method according to claim 1 or 2, characterized in that about 5 wt .-% urea-formaldehyde resin, 1 wt .-% isocyanate and 1 wt .-% urea are used in the middle layer.

6. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mittelschicht und/oder in der Deckschicht ein Harnstoff-Formaldehydharz mit einem Molverhältnis des Harnstoffs zu dem Formaldehyd zwischen 1:1,4 und 1:1,0 eingesetzt wird. 6. The method according to claims 1 to 4, characterized in that a urea-formaldehyde resin with a molar ratio of urea to formaldehyde between 1: 1.4 and 1: 1.0 is used in the middle layer and / or in the top layer.