DE1653266C - Verfahren zur Herstellung von Holzwerkstoffen mit hoher Heißwasser bestandigkeit - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Holzwerkstoffen mit hoher Heißwasser bestandigkeitInfo
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Description
Es ist bekannt, die Heißwasserbeständigkeit von Holzwerkstoffen, die mit Phenolharzen als Bindemittel
hergestellt werden, durch Zugabe von Carbonaten der Elemente der ersten drei Hauptgruppen des Periodensystems
zu verbessern.
Da diese Heißwasserbeständigkeit, die durch die Querzigfestigkeit nach 2stündigem Kochen in Wasser
gemessen wird, vielfach als ein Maß für die Wetterbeständigkeit der Platten oder Formlinge angesehen
wird, besteht großes Interesse an der Herstellung von Holzwerkstoffen mit noch höherer Heißwasserbeständigkeit,
wobei diese aus Gründen der Wirtschaftlichkeit nach einer möglichst kurzen Preßzeit, entsprechend
einem niedrigen Preßfaktor, erreicht werden soll.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht also darin, ein Verfahren zu entwickeln, mit
dessen Hilfe es möglich ist, Holzwerkstoffe mit erhöhten Querzugfestigkeiten und niedrigeren Quellwerten
in kaltem Wasser in noch kürzerer Preßzeit herzustellen. Außerdem soll das Auskristallisieren des Härters
und das Ausblühen der Alkalisalze möglichst weitgehend verhindert werden.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur Hers'ellung von Holzwerkstoffen mit hoher Heißwasserbeständigkeit
durch Beleimen von Holzmehl, Holzspänen, Holzfurnieren oder Holzpapieren mit alkalisch
kondensierten Phenol-Aldehyd-Harzen mit einem Aldehyd-Phenol-Verhältnis von mindestens
1,6: 1, einer Viskosität bei einem Feststoff gehalt von 48 °/0 von über 200 cP, gemessen im Höppler-Viskosimeter
bei 200C, einem Alkaligehalt von 0,05 bis 2 Mol
pro Mol Phenol und einem Gehalt an freiem Phenol von weniger als 6°/0, das dadurch gekennzeichnet ist,
daß den Phenolharzen vor oder während der Beleimung 0,01 bis 1 Mol Alkylencarbonat pro Mol Phenol zugesetzt v/ird. Vorzugsweise wird Propylencarbonat verwendet.
Liegt das Aldehyd-Phenol-Molverhältnis des Phenolharzes unter 1,6: 1, so erhält man keine zufriedenstellenden physikalisch-technischen Eigenschaften der
Holzwerkstoffe, weil die Härtungsgeschwindigkeit zu gering ist.
Wesentlich für die Eigenschaften ist auch ein ausreichend hoher Kondensationsgrad der Phenolharze.
Bei einem Feststoff gehalt von 48°,; O soll die Phenolharzlösung
mindestens eine Viskosität von 20OcP, entsprechend 50 Sekunden, gemessen im 4-mm-DIN-Becher
bei 20cC, aufweisen.
Größere Mengen an freiem Phenol und Formaldehyd in der Phenolharzlösung sind nicht zuträglich. Der
Gehalt an freiem Phenol soll unter 6°/0, nach Möglichkeit
unter 10/ 0. liegen.
Besonders vorteilhaft bei der Verarbeitung der Phenolhurzbindemittel
ist es, wenn die Alkylencarbonate erst kurz vor der Beleimung zugemischt oder in Form
ihrer Lösungen getrennt vom Bindemittel auf das Holz.
die Holzteile oder Holzspäne aufgedüst werden. Dadurch wird vermieden, daß die als Bindemittel verwendeten
Phenolharzlösungen durch den Zusatz der Alkylencarbonate
bereits wänrend der Zeit bis zu ihrer Verarbeitung zu stark altern. Außerdem hat die Zugabe des
so Carbonats kurz vor der Verarbeitung auch noch den
großen Vorteil, daß man den Mittel- und Deckschichten, z. B. bei der Herstellung von Spanholzplatten,
unterschiedliche Härtemengen zumischen und dadurch die verschiedenen Härtungszeiten der einzelnen Schichten
ausgleichen kann.
Die Vorteile der Zugabe von Alkylencarbonaten als Härter zu den Phenolharzen gegenüber der Zugabe von
Carbonaten der Elemente der ersten drei Gruppen des Periodensystems sind
1. Kürzere Gelierzeiten, dadurch schnelleres Härten und kürzere Preßzeiten der Holzwerkstoffe.
2. Erhöhte Biegefestigkeit der Holzwerkstoffe.
3. Erhöhte Querzugfestigkeit der Holzwerkstoffe, vor allem nach 2stiindigem Kocher..
4. Kein Auskristallisieren der Härter.
5. Vermindertes Ausblühen von Alkalisalzen.
6. Gute Mischbarkeit des Härters mit den Phenolharzen.
94,1 g Phenol (1 Mol), 234,6 ml einer 30%igen Formalinlösung
(2,55 Mol CH2O) und 28,9 ml einer 33%igen Natronlauge (0,325 Mol NaOH) werden in
einem Glaskolben unter Rühren vermischt und innerhalb von 40 Minuten auf 900C aufgeheizt, Dann werden
weitere 28,9 ml 33°/oige Natronlauge zugegeben. Darauf läßt man 60 Minuten bei 900C reagieren, destilliert
70 ml Wasser ab und kondensiert bis zu einer Viskosität von 60 Sekunden, gemessen im 4-mm-DIN-Becher
bei 2O0C. Anschließend wird die 48°/0ige Harzlösung
in mehrere Proben aufgeteilt und mit den in der Tabelle aufgeführten Härtern versetzt.
Mit diesen Phenolharzlösungen werden Spanholzplatten hergestellt. Dazu werden Holzspäne auf einen
Feuchtigkeitsgehalt von 6°/B getrocknet und in einer Mischvorrichtung mit 9 Gewichtsteilen Phenolharz auf
100 Gewichtsteile Holz bedüst. Die beleimten HoIzspäne werden dann zu Spanmatten gestreut und in
einer hydraulischen Presse bei einer Temperatur von 165° C und einem Druck von 20 kp/cm2 zu Spanholzplatten
mit einer Wichte von 0,7 verpreßt.
Die erhaltenen Spanholzplatten weisen die in der Tabelle aufgeführten Eigenschaften auf.
Die erhaltenen Spanholzplatten weisen die in der Tabelle aufgeführten Eigenschaften auf.
Daraus geht klar hervor, daß das Propylencarbonat im Vergleich zu Kaliumcarbonat eine kürzere Gelierzeit
und damit eine kürzere Härtung bzw. Preßzeit be-
wirkt. Die mit Propylencarbonat gehärteten phenolharzgebundenen
Spanholzplatten zeichnen sich weiter durch besonders hohe Biege- und Querzugsfestigkeiten,
vor allem aber durch wesentlich verbesserte Querzugsfestigkeiten nach dem Kochen aus, wie die Werte der
Tabelle 1 zeigen.
Härterzusatz auf 100 g Phenolharzlösung in g
Ohne
Härterzusatz
Härterzusatz
4 g 50%ige K2CO3-Lösung
4 g 50"/„ige
Propylencarbonat-
lösung
Feststoff in % (L g/2 h/120°C)
Viskosität im 4-mm-DIN-Becher bei 20; C
Wichte bei 20°C
Gelierzeit bei lOO'C
Härtezeit bei ! 10° C
Härtezeit bei 1300C
P"fttemper.itur in 0C
P iaktor in Min./mm
Wichte etwa
Biegefestigkeit in kp/cm2
Querzugfestigkeit in kp/cm2
Querzugfestigkeit in kp/cm2 nach V 100 etwa 48
63 Sekunden
63 Sekunden
1,22
27,3 Minuten
106 Sekunden
45 Sekunden
165°
0,4
0,70
219
4,6
1,5
106 Sekunden
45 Sekunden
165°
0,4
0,70
219
4,6
1,5
etwa 48
58 Sekunden
1,25
58 Sekunden
1,25
17,3 Minuten 93 Sekunden
42 Sekunden
165°
0,4
0,69
316
7,4
2,1
42 Sekunden
165°
0,4
0,69
316
7,4
2,1
etwa 48
117 Sekunden
1,23
8,1 Minuten 78 Sekunden 35 Sekunden 165°
0,4
0,69 347
8,9
3,1
In einem geeigneten heiz- und kühlbaren Rührautoklav im. Kühlervorlage und den eiforderlichen
Zuläufen werden 941 g (ent: prechend 10 Mol) Phenol,
2550 g 30°/oiges Formdin (enthaltend 25,5 Mol Formaldehyd)
und 578 ml 33%ige Natronlauge (enthaltend 6,5 Mol Natriumhydroxid) bei 20 bis 25° C miteinander
vermischt. Diese Mischung wird dann in 20 Minuten auf 35 bis 400C aufgeheizt, unter Kühlung 40 Minuten
bei 40 bis 50° C gehalten und in 20 Minuten auf 900C aufgeheizt. Danach läßt man weitere 578 ml der
33°/oigen Natronlauge zulaufen und bei 90°C 20 Minuten
reagieren. Anschließend destilliert man so viel Wasser bzw. flüchtige Bestandteile im Vakuum ab, daß
der Feststoffgehalt bei 48 ± 1 °/0 liegt. Nun wird die Lösung bei 70° C nachkondensiert, bis eine Viskosität
von 600 cP erreicht ist.
Das erhaltene Spanholzbindemittel hat die folgenden Eigenschaften:
Feststoffgehalt in Gewichtsprozent (bestimmt mit 1 g,
2 Stunden bei 1200C) 48 ± 1 %
Viskosität bei 200C (Höpplei). 600 cP
Härtezeit bei 110° C, gemessen
an 1 g Harzlösung durch
Rühren in der Vertiefung einer
Durotest-Platte bis zur Resit-
Härtezeit bei 110° C, gemessen
an 1 g Harzlösung durch
Rühren in der Vertiefung einer
Durotest-Platte bis zur Resit-
bildung 58 Sekunden
Gelierzeit der Mischung bei
1000C 28Minuten.
Dem auf diese Weise erhaltenen Bindemittel werden nun 2 Cewichtsprozent Äthylencarbonat und 2 Gewichtsprozent Wasser zugemischt. Die bei 1000C gemessene Gelierzeit der Harzmischung erniedrigt sich
dadurch auf 7 Minuten. Der beträchtlichen Gelierzeiterniedrigung von 28 auf etwa 7 Minuten entspricht eine
starke Beschleunigung des Härtungsvorganges, die sich auch durch eine Verbesserung der physikalisch-technischen Daten der aus dem Harz gepreßten Platten ausdrückt.
Zur Herstellung der Spanholzplatten werden 104 Gewichtsteile
des mit Äthylencarbonat versetzten Bindemittels mit 20 Gewichtsteilen Wasser vermischt, wobei
eine 40°/0ige Flotte mit einer Viskosität von 65 cP erhalten
wird. Weiterhin werden Buchenholzspäne auf eine Restfeuchte von 2 bis 4 Gewichtsprozent getrocknet
und dann mit 25 Gewichtsteilen der 40°/oigen Flotte, entsprechend einem Beleimungsfaktor von 10%,
bezogen auf atro-Späne, gleichmäßig in einer Trommel beleimt.
Die so beleimten Späne «erden dann in einer Laboratoriumspresse bei 165° C mit einem Druck von
20 kp/cm2 mit Preßfaktoren von 0,3 und 0,5 Minuten pro mm zu 8 mm dicken Spanholzplatten mit einer
Dichte von 0,75 g pro cm3 verpreßt und nach einem Tag auf ihre phvsikalisch-technischen Eigenschaften
geprüft.
Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:
Spanfeuchte 2 bis 4°/0
Beleimungsfaktor 10%
Plattendicke 8 mm
Plattendichte . 0,75 g pro cm3
Preßtemperatur 165° C
Preßdruck 20 kp/cm2
Preßfaktor in Minuten
pro mm 0,3 0,5
Dickenquellung in % nach
2 Stunden bei Prüfung gemäß DIN-Entwurf 52 364
2 Stunden bei Prüfung gemäß DIN-Entwurf 52 364
vom November 1961 13,6 10,5
cm2 gemäß DIN-Entwurf
52 362vomNovemnerl961 289 344
cm2 gemäß DIN-Entwurf
52 365 vom November 1962 7,6 9,2
nach V100 2,2 3,2
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung von Holzwerkstoffen mit hoher Heißwasserbeständigkeit durch
Beleimen von Holzmehl, Holzspänen, Holzfurnieren oder Holzpapieren mit alkalisch kondensierten
Phenol-Aldehyd-Harzen mii einem Aldehyd-Phenol-Mo!verhältr.is
von mindestens 1.6:1, einer Viskosität bei einem Feststoff gehalt von 48 0Z0 von
über 200 cP, gemessen im Höppler-Viskosimeter bei 20° C, einem Alkalihydroxidgehalt von 0,05 bis
2 Mol pro Mol Phenol und einem Gehalt an freiem Phenol von weniger als 6°/0, dadurch gekennzeichnet,
daP den Phenolhai zen vor oder während der Beleimung 0,01 bis 1 Mol Alkylencarbonat
pro Mol Phenol zugesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Alkylencarbonat Propylencarbonat
zugesetzt wird.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DER0045050 | 1967-01-11 | ||
| DER0045050 | 1967-01-11 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1653266A1 DE1653266A1 (de) | 1972-02-03 |
| DE1653266B2 DE1653266B2 (de) | 1973-01-18 |
| DE1653266C true DE1653266C (de) | 1973-08-16 |
Family
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