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Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung einer Zusammensetzung mit einer Einlagerungsverbindung zur Reduzierung des Formaldehydgehaltes in Holzwerkstoffen. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung polymergebundener, formaldehydreduzierter Holzwerkstoffe.
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Die einzulagernden Verbindungen zeichnen sich beispielsweise dadurch aus, dass sie ein bestimmtes Verhalten zeigen, z. B. schmelzen, verdampfen, erstarren, zersetzen, polymerisieren, absorbieren, adsorbieren, Materialien chemisch binden oder freisetzen usw. Die Hostmaterialien zeichnen sich dadurch aus, dass sie in der Lage sind, die Guestmaterialien einzulagern und zusammen mit dem Guest im Rahmen bestimmter erster Bedingungen eine stabile Einlagerungsverbindung ergeben, die unter bestimmten zweiten Bedingungen die oben genannten Reaktivitäten zeigen.
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Die Einlagerungsverbindung, bestehend aus Guest und Host, kann in der stabilen Form in andere Materialien eingebracht werden, z. B. in vernetzende Systeme, insbesondere in polymergebundenen Holzwerkstoffen. Die Einlagerungsverbindung zeigt darin ein bestimmtes Verhalten und führt zu deutlich verbesserten Eigenschaften z. B. im Hinblick auf die Freisetzung von Formaldehyd und somit Vorteile aus toxikologischer Sicht sowie aus Sicht des Umweltschutzes und schließlich gesundheitlicher Aspekte.
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US 3,309,211 offenbart ein Verfahren zur Behandlung von Ton sowie damit hergestellter Ton. Diese Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Ton und ist insbesondere auf ein Verfahren gerichtet, die Eigenschaften und Charakteristika von Ton durch Aufblähen des Kristallgitters oder -skelettes (danach als Gitter bezeichnet) zu verbessern sowie auf den durch ein derartiges Verfahren erhaltenen Ton.
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DE 103 43 130 A1 bezieht sich auf modifizierte Zweischicht-Tonminerale, Verfahren zu deren Herstellung und Ihre Verwendung. Die genannte Erfindung betrifft modifizierte Zweischicht-Tonminerale, dadurch gekennzeichnet, dass sie organische Moleküle eingelagert enthalten, Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung.
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DE 38 15 204 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstoffen mit verringerter Formaldehyd-Emission, vornehmlich solche aus zellulosehaltigen Materialien, wobei man Werkstoffteile mit einem wässrigen oder pulverförmigen vorkondensierten Formaldehydharz imprägniert, aus den imprägnierten Teilen einen Formkörper unter Verwendung eines Formaldehydfängers herstellt und den Formkörper anschließend härtet, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Härten in Gegenwart eines Formaldehydfängers in pulverförmiger Form oder in geprillter, mit einem wasserbeständigen und wasserundurchlässigen Überzug versehener Form erfolgt.
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Weiss, A.: „Eine Schichteinschlußverbindung von Kaolin mit Harnstoff”, Angew. Chem. 73 (1961), 22, S. 736) beschreibt, dass Harnstoff in Kaolin eingelagert werden kann und dass der eingelagerte Harnstoff mit Formaldehyd reagieren kann.
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Hofmann, U., Reingraber, R.: „Einlagerungsverbindung in Wasserarmen Hallosit”, Z. anorg. Allg. Chem, 369 (1969), S. 208–211 beschreiben Untersuchungen zu Einlagerungsverbindungen in Metahalloysit. Dabei wird insbesondere vergleichen, welche Substanzen in verschiedene entwässerte Halloysite (Metahalloysite) aus unterschiedlichen Lagerstädten eingelagert werden können. Als mögliche Guestverbindungen wurden Säureamide und Kalium- und Ammoniumacetat identifiziert, wobei der Wirt je nach Lagerstädte unterschiedlich zur Einlagerung verschiedener Substanzen geeignet ist.
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Die Druckschrift
DE 195 22 951 A1 offenbart die Möglichkeit des Abfangens von freiem Formaldehyd durch einen Formaldehydfänger zur Reduzierung der Formaldehydemission von Verbundwerkstoffen. Die in möglichen Formaldehydfänger werden gemäß dieser Druckschrift als Feststoff der noch nicht ausgehärteten Verbundstoffrohmasse zugegeben.
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Die genannten Verfahren, Methoden oder Additive sind entweder teuer, aufgrund großer Partikel und dadurch niedriger Oberfläche nicht ausreichend wirksam, wirksam nur für einen sehr begrenzten Zeitraum, nicht in industriellen Maßstab einsetzbar, problematisch in der Ein- und Weiterverarbeitung, technisch und/oder ökonomisch nicht machbar, zeigen unerwünschte Nebenreaktionen, z. B. auch mit anderen eingesetzten Materialien.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Zusammensetzung zur Verfügung zu stellen, welche die beschriebenen Zielkriterien erfüllt und die genannten Nachteile nicht aufweist, also preiswert ist, sich leicht in einen bestehenden technischen Prozess der Holzverarbeitung einarbeiten lässt, toxikologisch unbedenklich ist und wirksam über einen langen Zeitraum die gewünschte Funktion zeigt. Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung polymergebundener, formaldehydreduzierter Holzwerkstoffe bereitzustellen.
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Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt in der Bereitstellung einer Verwendung einer Zusammensetzung umfassend wenigstens eine Einlagerungsverbindung bestehend aus mindestens einem Wirtsmaterial und mindestens einer eingelagerten Gastverbindung, wobei das Wirtsmaterial mindestens ein Zweischichtmineral aufweist, wobei das Zweischichtmineral ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Kaolin, Haloysit, Dickit und/oder Nakrit und Primärpartikelgrößen von < 50 μm (nach d50) aufweist und die Gastverbindung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Harnstoff, N-Methyl-Harnstoff, Thioharnstoff, Propylamin, Butylamin, Pentylamin, Hexylamin, Heptylamin, Octylamin, Decylamin, Dodecylamin, Stearylamin, sekundäre Amine, Ethylendiamin, Trimethylendiamin, Tetramethylendiamin, Pentamehtylendiamin und Hexamethylendiamin einzeln oder in beliebigen Mischungen daraus, zur Reduzierung des Formaldehydgehaltes in Holzwerkstoffen.
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Die röntgenographischen Gitterabstände des Zweischichtminerals in der Einlagerungsverbindung liegen mindestens 5%, bevorzugt mindestens 7%, meist bevorzugt mindestens 10% über den röntgenographischen Gitterabständen des nicht eingelagerten Zweischichtminerals.
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Bevorzugt wird die Guestverbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Harnstoff, N-Methyl-Harnstoff, Thioharnstoff, Diethylamin und Decylcetylamin, einzeln oder in beliebigen Mischungen daraus.
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Dabei liegt die Guestverbindung in dem Zwischichtmineral in einem Anteil größer 0,01 Ma-%, bevorzugt größer 0,05 Ma-%, mehr bevorzugt größer 0,1 Ma-%, meist bevorzugt größer 0,2 Ma-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Einlagerungsverbindung, vor.
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Bevorzugt liegt die Zusammensetzung in trockener, desagglomerierter Form vor.
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In einer weiteren Ausführungsform liegt die Zusammensetzung als Suspension, Aufschlämmung oder Dispersion vor.
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Weiterhin wird ein Holzwerkstoff offenbart, wobei dieser wenigstens eine Einlagerungsverbindung bestehend aus mindestens einem Wirtsmaterial und mindestens einer eingelagerten Gastverbindung, wobei das Wirtsmaterial mindestens ein Zweischichtmineral aufweist, wobei das Zweischichtmineral ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Kaolin, Haloysit, Dickit und/oder Nakrit und Primärpartikelgrößen von < 50 μm (nach d50) aufweist und die Gastverbindung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Harnstoff, N-Methyl-Harnstoff, Thioharnstoff, Propylamin, Butylamin, Pentylamin, Hexylamin, Heptylamin, Octylamin, Decylamin, Dodecylamin, Stearylamin, sekundäre Amine, Ethylendiamin, Trimethylendiamin, Tetramethylendiamin, Pentamehtylendiamin und Hexamethylendiamin einzeln oder in beliebigen Mischungen daraus.
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Weiterhin umfasst ein solcher Holzwerkstoff mindestens eine Polymerkomponente und/oder wurde unter Verwendung einer solchen Zusammensetzung hergestellt.
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Bevorzugt liegt im betreffenden Holzwerkstoff die Zusammensetzung zur Reduzierung des Formaldehydgehaltes in Konzentrationen > 0,01 Ma-%, bevorzugt > 0,1 Ma-% und < 40 Ma-%, bevorzugt < 30 Ma-%, bezogen auf die Gesamtmasse des Holzwerkstoffes, vor.
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Ein weiterer wichtiger Aspekt der Erfindung liegt in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung polymergebundener, formaldehydreduzierter Holzwerkstoffe dass sich auszeichnet durch die Zugabe einer losen Schüttung einer Zusammensetzung umfassend wenigstens eine Einlagerungsverbindung bestehend aus mindestens einem Wirtsmaterial und mindestens einer eingelagerten Gastverbindung, wobei das Wirtsmaterial mindestens ein Zweischichtmineral aufweist, wobei das Zweischichtmineral ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Kaolin, Haloysit, Dickit und/oder Nakrit und Primärpartikelgrößen von < 50 μm (nach d50) aufweist und die Gastverbindung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Harnstoff, N-Methyl-Harnstoff, Thioharnstoff, Propylamin, Butylamin, Pentylamin, Hexylamin, Heptylamin, Octylamin, Decylamin, Dodecylamin, Stearylamin, sekundäre Amine, Ethylendiamin, Trimethylendiamin, Tetramethylendiamin, Pentamehtylendiamin und Hexamethylendiamin einzeln oder in beliebigen Mischungen daraus, zu einem faserigen, harzversehenen Holzwerkstoff;
gleichmäßiges, intensives Verwirbeln der Materialien und
Verpressen der homogenisierten Schüttung zu einem Holzwerkstoff.
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Überraschender Weise wurde gefunden, dass harnstoffinterkalierter Kaolin in einem Holzwerkstoff in der Lage ist, Formaldehyd irreversibel zu binden. Diese Verbindung ist auch nach vielstündigem Kochen in Wasser am Rückfluss stabil, das heißt, der Schichtabstand nach Röntgenbeugung bleibt unverändert, während Harnstoff im Kaolin ohne Reaktion mit Formaldehyd bereits bei einfachem Kontakt mit Wasser aus dem Kaolin gelöst wird.
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Die Einlagerung der Wirksubstanz in das Zweischichtmineral schützt dabei die verschiedenen Wirksubstanzen, z. B. bei der Verarbeitung oder vor der Reaktion mit anderen enthaltenen Inhaltsstoffen der Matrix. Umgekehrt schützt das umgebende Schichtmineral den Holzwerkstoff vor den Guestverbindungen und ggf. unerwünschten Reaktionen dieser mit der Umgebung, außer eben der erwünschten Reaktion der Formaldehydaufnahme.
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Weiterhin ist Harnstoff in der Holzwerkstoffindustrie bekannt als wirksamer Formaldehydfänger. Mit der erfindungsgemäßen Verwendung von harnstoffinterkaliertem Kaolin ist also ein sofort wirksamer und, je nach Zusatzmenge und Formaldehydangebot, langzeitstabiler und wirksamer irreversibel reagierender Formaldehydfänger gegeben. Dies kann auch auf andere aminofunktionelle Guestmaterialien übertragen werden.
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Vorteilhaft ist bei den unten beschriebenen Materialien, dass diese keine negativen Effekte auf das Polymer und den Holzwerkstoff haben. Daneben sind diese Verbindungen und der möglichen Folgeprodukte aus toxikologischen Gründen unbedenklich, im Gegensatz zu z. B. chlorhaltigen Wirkstoffen. Neben den erwarteten technischen Vorteilen werden bei Verwendung der Einlagerungsverbindungen auch Kostenvorteile erwartet.
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Durch die eingelagerten Guestverbindungen können unterschiedliche Wirkungen erzeugt werden, neben der formaldehydsenkenden Wirkung beispielsweise auch ein besseres Verhalten des Holzwerkstoffs bei Feuchtigkeitseinwirkung und daraus resultierend erhebliche technische und ökonomische Vorteile, sowie Vorteile aus toxikologischer Sicht sowie aus Sicht des Umweltschutzes.
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Als Host sind prinzipiell alle einlagerungsfähigen Materialien (z. B. 2,3,4-Schichtminerale) geeignet. Tab. 3 enthält eine Beschreibung der erfindungsgemäßen Hosts.
| Parameter | Einheit | Kaolin | Halloysit | Nakrit | Dickit |
| Mineralanteil | Ma-% | > 40 | > 40 | > 40 | > 40 |
| Mineralanteil bevorzugt | Ma-% | > 50 | > 50 | > 50 | > 50 |
| Mineralanteil mehr bevorzugt | Ma-% | > 55 | > 55 | > 55 | > 55 |
| Mineralanteil meist bevorzugt | Ma-% | > 60 | > 60 | > 60 | > 60 |
| Korngröße 1, < 50 μm | Ma-% | > 50 | > 50 | > 50 | > 50 |
| Korngröße 1, < 50 μm, bevorzugt | Ma-% | > 60 | > 60 | > 60 | > 60 |
| Korngröße 1, < 50 μm, mehr bevorzugt | Ma-% | > 70 | > 70 | > 70 | > 70 |
| Korngröße 1, < 50 μm, meist bevorzugt | Ma-% | > 80 | > 80 | > 80 | > 80 |
| Korngröße 2, < 50 μm | Ma-% | > 50 | > 50 | > 50 | > 50 |
| Korngröße 2, < 50 μm bevorzugt | Ma-% | > 60 | > 60 | > 60 | > 60 |
| Korngröße 2, < 50 μm mehr bevorzugt | Ma-% | > 70 | > 70 | > 70 | > 70 |
| Korngröße 2, < 50 μm meist bevorzugt | Ma-% | > 80 | > 80 | > 80 | > 80 |
| Aspektverhältnis | | > 1 | > 1 | > 1 | > 1 |
| Aspektverhältnis mehr bevorzugt | | > 2 | > 2 | > 2 | > 2 |
| Aspektverhältnis meist bevorzugt | | > 3 | > 3 | > 3 | > 3 |
| Weißgrad, R 457 | % | > 50 | > 50 | > 50 | > 50 |
| Weißgrad, R 457 mehr bevorzugt | % | > 55 | > 55 | > 55 | > 55 |
| Weißgrad, R 457 meist bevorzugt | % | > 60 | > 60 | > 60 | > 60 |
| Gelbwert, Elrepho | | < 30 | < 30 | < 30 | < 30 |
| Gelbwert, Elrepho, mehr bevorzugt | | < 25 | < 25 | < 25 | < 25 |
| Gelbwert, Elrepho, meist bevorzugt | | < 20 | < 20 | < 20 | < 20 |
| Feuchtigkeit (100°C) | Ma-% | < 70 | < 70 | < 70 | < 70 |
| Feuchtigkeit (100°C), mehr bevorzugt | Ma-% | < 60 | < 60 | < 60 | < 60 |
| Feuchtigkeit (100°C), meist bevorzugt | Ma-% | < 50 | < 50 | < 50 | < 50 |
| Chem. Inhalt (außer Al, Si, H, O) | Ma-% | < 60 | < 60 | < 60 | < 60 |
| Chem. Inhalt (außer Al, Si, H, O), mehr bevorzugt | Ma-% | < 50 | < 50 | < 50 | < 50 |
| Chem. Inhalt (außer Al, Si, H, O), meist bevorzugt | Ma-% | < 40 | < 40 | < 40 | < 40 |
| BET | m2/g | > 0,1 | > 0,1 | > 0,1 | > 0,1 |
| BET, mehr bevorzugt | m2/g | > 0,3 | > 0,3 | > 0,3 | > 0,3 |
| BET, meist bevorzugt | m2/g | > 0,5 | > 0,5 | > 0,5 | > 0,5 |
| Oberflächenbeschichtung | Ma-% | < 5 | < 5 | < 5 | < 5 |
| Oberflächenbeschichtung, mehr bevorzugt | Ma-% | < 3 | < 3 | < 3 | < 3 |
| Morphologie, REM | | platy | fiber | platy | platy |
Tabelle 3. Beschreibung der Hosts Korngröße 1 = gemessen mittels Sedimentationsmethode, z. B. Sedigraph
Korngröße 2 = gemessen mittels Laserbeugung, z. B. mittels Cilas
** Kristallinität, z. B. via Hinkley-Index oder via Röntgenbeugungsanalyse, z. B. relativer Vergleich verschiedener Kaoline aus unterschiedlichen Lagerstätten.
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Besonders bevorzugt sind in diesem Zusammenhang auch feine Zweischichtminerale (z. B. 80 Ma-% < 2 μm), welche aus groben gut kristallinen Zweischichtmineralen z. B. durch Mahlung hergestellt wurden, im Vergleich zu Zweischichtmineralen, die als sehr feine natürliche Minerale vorkommen und hier eher eine niedrig ausgeprägte Kristallinität zeigen.
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Beschreibung der Guestverbindungen:
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Direkte Einlagerung:
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Eine große Anzahl an chemischen Verbindungen wurde zur Bildung von Kaolinit-Interkalationverbindungen für geeignet befunden, hinsichtlich des Zweckes der Ausdehnung des Gitters des Tons. Derartige geeignete chemische Verbindungen können üblicherweise wie folgt klassifiziert und gruppiert werden:
- (a) Die Ammonium-, Kalium-, Rubidium- und Caesiumsalze niederer Carbonsäuren, wie beispielsweise Ammoniumacetat, Kaliumacetat, Rubidiumacetat, Caesiumacetat, Ammoniumpropionat, Kaliumpropionat und Kaliumcyanoacetat;
- (b) Säureamide mit nicht mehr als 4 Kohlenstoffatomen, wie beispielsweise Harnstoff, Thioharnstoff, Formamid, Acetamid, Chloroacetamid, Kaliumamidophosphat, Kaliumamidosulfonat und Sulfonamid;
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Indirekte Einlagerungsverbindungen:
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Derartige zusätzliche Substanzen, welche in den Ton inkorporiert werden, können wie folgt gruppiert oder klassifiziert werden:
- (1) Gesättigte aliphatische Amine, wie beispielsweise Propylamin, Butylamin, Pentylamin, Hexylamin, Heptylamin, Octylamin, Decylamin, Dodecylamin und Stearylamin;
- (2) Sekundäre und tertiäre Amine, wie beispielsweise Diethylamin und Decylcetylamin;
- (4) Diamine, wie beispielsweise Ethylendiamin, Trimethylendiamin, Tetramethylendiamin, Pentamehtylendiamin und Hexamethylendiamin;
- (5) Polyimine, wie beispielsweise Diethylentriamin, Triethylentetramin und Polyethylenimin;
- (6) Ungesättigte Amine, wie beispielsweise Oleylamin;
- (7) Einfache und substituierte aromatische Amine, wie beispielsweise Anilin, Bromoanilin, Benzidin;
- (8) Heterozyklische Amine, wie beispielsweise Pyridin, alpha-Aminopyridin, 3-Picolin, 4-Picolin, Collidin, Quinolin und Lutiklin;
- (9) N-substituierte Säureamine, wie beispielsweise Dimethylformamid und N-Methylacetamid;
- (11) Metallsalze von Carbonsäuren (kohlenstoffsubstituierte Acetate), wie beispielsweise die Natrium-, Kalium-, Lithium-, Ammonium-, Magnesium-, Strontium-, Barium-, Aluminium-, Brom-, Eisen-, Kobalt- und Nickelsalze von Essigsäure, Propionsäure, Glykol, Alanin, Lysin, Maleinsäure und Milchsäure;
- (12) Laktame und Lactone, wie beispielsweise E-Caprolaktam;
- (13) Ammoniumfluorid;
- (16) Die Alkalimetallnitrate und die Erdalkalimetallnitrate;
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Weiterhin sind die Guests z. B. auch dadurch gekennzeichnet, dass diese organische Moleküle sind aus der Gruppe bestehend aus Verbindungen mit den funktionellen Gruppen -ON, -SH, =NH, -NR1R2, -CO-NR1R2, =0, -0- und/oder X sind, wobei X für ein beliebiges Halogen und R1 und R2 jeweils unabhängig voneinander für Wasserstoff oder einen gegebenenfalls substituierten Alkyl- oder Alkylenrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen steht, insbesondere Methyl- oder Vinylrest, steht.
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Beispielsweise können dies sein:
- A) hydroxylfunktionelle Verbindungen, insbesondere Ethylenglykol, Glycerin, Triethylenglykol und Polyethylenglykole, weniger bevorzugt Triethylenglykolmonomethylether;
- B) Mercaptoverbindungen, insbesondere Ethan-1,2-dithiol;
- C) imino- bzw. aminogruppenhaltige Verbindungen, insbesondere N-Methylformamid, N-Vinylacetamid und Acrylamid;
- D) halogenfunktionelle Verbindungen, insbesondere Brommaleinsäureanhydrid, N-Bromsuccinimid, Diethylmeso-25-dibromadipat, 4-Chlorkatechol, Tetrabromcatechol und 3-Chlorpropansulfonylchlorid;
- E) allyl- und/oder vinylgruppenhaltige Verbindungen, insbesondere Methylenbernsteinsäure, 2-Hydroxylethylenmethacrylat, Poly(ethylenglykol)methacrylat, bevorzugt mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht M von 360.
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Beschreibung der Einlagerungsverbindungen:
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Mittels Röntgendiffraktion lassen sich die oben genannten Guest-Host-Verbindungen über ein spezifisches Peakmuster bzw. eine bestimmte Lage der Peaks (entsprechend der jeweiligen Gitterabstände) identifizieren. Beispielsweise beträgt ein charakteristischer Gitterabstand bei Kaolin etwa 7 A. Durch die fortschreitende Einlagerung einer bestimmten Menge an Host kommt es zu einer Änderung dieses Gitterabstandes, im Falle der Einlagerung von Harnstoff beispielsweise zu einem Peak bei ca. 10,7 A, wobei bei vollständiger Interkalierung von Harnstoff der ursprüngliche Peak bei 7 A vollständig verschwinden kann.
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Durch diesen Effekt der Verschiebung der ursprünglichen Gitterabstände der Hostmaterialien durch die Guests können die Einlagerungsverbindungen auch charakterisiert werden. Erfindungsgemäß werden solche Einlagerungsverbindungen eingesetzt, wenn die Gitterabstände der unbehandelten Hostmaterialien sich durch die Guests um mehr als 1, bevorzugt 3, mehr bevorzugt mehr als 5 und meist bevorzugt mehr als 7% des ursprünglichen Wertes der Röntgenbeugung verändert haben.
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Weiterhin können erfindungsgemäße Einlagerungsverbindungen dadurch charakterisiert werden, dass die chemische Analyse (oder Elementaranalyse) eine Einlagerung eines entsprechenden Hosts mit mehr als 0,01 Ma-%, bevorzugt 0,05 Ma-%, mehr bevorzugt 0,1 Ma-%, meist bevorzugt mehr als 0,2 Ma-% zeigen.
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Darreichungsformen der Einlagerungsverbindungen:
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Die oben genannten Einlagerungeverbindungen können zur erfindungsgemäßen Anwendung in verschiedenen Formen dargereicht und danach weiterverarbeitet werden:
- a) in trockener Form (mit oder ohne eingelagertem Wasser), z. B. als:
– Pulver
– Granulat, Sprühgranulat
– Pellet
- b) als Suspension (mit oder ohne eingelagertem Wasser), in anorganischen Flüssigmedien als Suspension, Aufschlämmung, Dispersion, Wasser oder in anderen anorganische Lösemittel
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Auswahl von Vorteilen durch die erfindungsgemäße Verwendung der genannten Einlagerungeverbindungen in Holzwerkstoffen:
- a) als Formaldehydfänger
– preiswerte Rohstoffe
– in technischen Mengen verfügbar
– hohe und lang andauernde Wirksamkeit
– geringe Reversibilität, kaum Rückreaktion i
- b) In der Verwendung/Verarbeitung
– gute Verarbeitungseigenschaften
– helle Eigenfarbe
– gute thermische Stabilität
– bessere Langzeitstabilität
– besseres Verhalten bei Feuchtigkeitseinwirkung
– nicht toxisch und gesundheitlich unbedenklich
– keine unerwünschten Nebenreaktionen
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Es hat sich gezeigt dass es im technischen Maßstab besonders vorteilhaft ist, dass die erfindungsgemäßen interkalierten Zweischichtminerale als trocken desagglomerierte Pulver den harzbeschichteten Fasern kontinuierlich in loser Schüttung zugegeben und Pulver und Faser mit den bestehenden Aggregaten intensiv verwirbelt und dabei gleichmäßig vermischt werden bevor diese lose Schüttung im weiterhin kontinuierlich ablaufenden Prozess dann unter Druck und Temperatur schließlich zu Holzwerkstoffplatten verarbeitet werden.
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Beispiele
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3.1 Material
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3.1.1 Bindemittel
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- – UF-Harz K 350, BASF, Lieferung 11/2008, IHD-Code 1073, Bereitstellung durch AN
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3.1.2 Additive
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- – Additiv K1 HSI 2 von AG
- – Härter Ammoniumnitrat (15%ige Lösung), Bereitstellung durch AN, Härteranteil 1,5%, bezogen auf Rohleim
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3.1.3 Späne
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Für alle Versuche kamen vom AN hergestellte Fichtenspäne der Fraktion B + C (Herstellung 01/08) zur Anwendung, Mischungsverhältnis:
60% Fraktion B (> 0,5 mm bis ≤ 2,0 mm)
40% Fraktion C (> 2,0 mm bis ≤ 4,0 mm).
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3.1.4 Hilfsmittel
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- – 60%-ige Paraffin-Dispersion HydroWax 138 (SASOL), Bereitstellung durch AN, Dosierung 1% Festparaffin auf atro Späne
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3.2 Spanplattenherstellung
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Die Testung der Bindemittel bzw. geeigneter Bindemittelkombinationen erfolgte durch die labortechnische Herstellung von Holzspanplatten nach den folgenden Versuchsparametern:
| • Versuchsmaterial: | Laborspäne B + C (IHD, 60% B + 40% C) |
| • Plattenformat/-aufbau: | 580 mm × 520 mm × 17,5 mm (≈ 16 mm geschliffen) jeweils einschichtig |
| • Zielrohdichte: | 680 kg/m3 |
| • Bindemittelzugabe: | Sprüh-Umwälzverfahren |
| • Vorpressen: | 60 s bei Raumtemperatur und 10 bar Pressdruck (spezifisch) |
| • Heißpressen: | hydraulische 1-Etagen-Oberkolbenpresse mit Thermoölheizung
– Presszeitfaktor 12 s/mm
– Heizplattentemperatur 220°C ± 2 K |
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Dabei stellen die oben verwendeten Bezeichnungen „UF-Harz K 350” für das Bindemittel und „K1 HSI 2” Abkürzungen bzw. Handelsbezeichnungen dar. Bei dem Bindemittel „UF-Harz K 350” handelt es sich um ein Harnstoff-Formaldehyd-(Urea-Formaldehyde-)Harz der BASF SE mit dem Handelsnamen Kaurit K 350. Die Abkürzung „K1 HSI 2” steht für Kaolin K1 der Fa. Gebrüder Dorfner GmbH, Kaolin und Kristallsandwerke KG, welches in eine Harnstoff-Interkalalationsverbindung (Muster 2) umgesetzt wurde.
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3.3 Prüfungen
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Die Prüfungen erfolgten nach Klimatisierung der Platten und Prüfkörper bis zur Ausgleichsfeuchte im Normalklima (20°C/65% rel. LF). Geprüft wurden folgende Eigenschaften:
- – Plattendicke nach DIN EN 324,
- – Rohdichte nach DIN EN 323,
- – Querzugfestigkeit trocken nach DIN EN 319,
- – Dickenquellung und Wasseraufnahme nach 2 und 24 h Wasserlagerung nach DIN EN 317,
- – Formaldehydabgabe nach der Prüfkammer-Methode DIN EN 717-1,
- – Formaldehydgehalt nach der Perforatormethode DIN EN 120.
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3.4 Versuchsprogramm
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Die Versuche wurden im März 2009 durchgeführt und 3 unterschiedliche Varianten an Laborspanplatten hergestellt. Pro Variante wurden 2 Platten erzeugt.
| Bindemittel/Zugabemenge bzw. Konzentration | Variante |
| 10% UF | 3609 | | |
| +5% Additiv K1 HSI-2,
IHD-Code 1249 | | 3610 | |
| +15% Additiv K1 HSI-2,
IHD-Code 1249 | | | 3611 |
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Die Ergebnisse sind aus 1 und 2 ersichtlich.
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Der Perforatorwert und der Prüfkammerwert konnten gemäß 1 gesenkt werden.
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Die mechanische Festigkeit wird gemäß 2 nicht nachteilig beeinflusst.
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Die Ergebnisse zeigen, dass sowohl der Perforatorwert als auch der Prüfkammerwert abgenommen haben und die mechanischen Werte nicht negativ beeinflusst werden.
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Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
