DE2043440C3

DE2043440C3 - Verwendung eines aminoplastischen Holzleims als kalthärtender Holzleim

Info

Publication number: DE2043440C3
Application number: DE2043440A
Authority: DE
Inventors: Karl Christof 6700 Ludwigshafen Schmidt-Hellerau
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1970-09-02
Filing date: 1970-09-02
Publication date: 1980-10-30
Also published as: DE2043440A1; SE7410047L; DE2043440B2; SE398243B

Description

Das Patent 20 20 481 betrifft ein neuartiges härtbares aminoplastiscnes Bindemittel für die Holzverleimung auf der Grundlage eines Kondensates aus 1 Mol Melamin oder einer Mischung aus mindestens 15 Mol-% Melamin und bis zu 85 Mol-% Harnstoff, 1,7 bis 3,0 Mol Formaldehyd und 0,05 bis 0,2 Mol eines Phenols, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man in an sich bekannter Weise je 1 Mol Melamin und/oder Harnstoff und 14 bis 2,5 Mol Formaldehyd in wäßriger Lösung bis zu einer Wasserverträglichkeit von 0,5 bis 10 kondensiert und das Kondensat bei einem pH-Wert von 7,5 bis 10 und bei 45 bis 100⁰C mit je 0,05 bis 0,2 Mol eines Phenols, gegebenenfalls bis zu 0,5 Mol Formaldehyd und gegebenenfalls bis zu 0,5 Mol Melamin umsetzt, bis die wäßrige Lösung — gemessen bei einem Festsioffgehalt von ca 60% und bei 20⁰C — eine Viskosität von 300 bis 2000 cP erreicht.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine weitere Ausgestaltung der Erfindung nach dem Hauptpatent.

Es wurde nämlich gefunden, daß der neuartige Holzleim nach dem Hauptpatent sich nicht nur zur wetterfesten Heißverleimung, sondern auch zur fugenfüllenden und koch- und wetterbeständigen Kaltverleimung, insbesondere für das Gebiet des Ingenieurholzbauej besonders gut eignet, wenn man ein spezielles Härtungsmittel verwendet.

Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung eines 40 bis 70% Feststoffgehalt aufweisenden, wäßrigen, aminoplastischen Ho'zlcimes, der nach Patent 20 20 481 dadurch erhalten worden ist, daß man aus je 1 Mol Melamin und/oder Harnstoff und 1,5 bis 2,5 Mol Formaldehyd eine entsprechend konzentrierte wäßrige Kondensatlösung einer Wasserverträglichkeit von 0,5 bis 10 hergestellt und die Lösung bei einem pH-Wert von 74 bis 10 und bei 45 bis 100° C mit je 0,05 bis 0,2 Mol eines Phenols, gegebenenfalls bis zu 0,5 Mol Formaldehyd und gegebenenfalls bis zu 0,5 Mol Melamin umgesetzt hat, bis die wäßrige Lösung — gemessen bei einem Feststoffgehalt von 63% und bei 20⁰C — eine Viskosität von 300 bis 2000 cP erreichte, in Verbindung mit Ameisensäure als Härter und ggf. üblichen Zusätzen als kalthärtender Holzleim.

Zur weiteren Verbesserung der fugenfüllenden Eigenschaften kann der Holzleim zusätzlich ein Streckmittel, besonders zweckmäßig z. B. Kokosnußschalmehl enthalten.

Es ist schon aus der deutschen Patentschrift 8 75 568 bekannt, daß Melamin, Phenol und Formaldehyd ") miteinander kondensiert werden können, wobei Holzleime entstehen. Die nach der genannten deutschen Patentschrift erhaltenen Leime enthalten verhältnismäßig viel Phenol, z. B. etwa 0,5 Mol je Mol Melamin. Brauchbare Holzleime werden jedoch offenbar nur dadurch erhalten, daß die kondensierten Harzlösungen der Sprühtrocknung unterworfen und somit zu pulverförmigen, wieder auflösbaren Leimen verarbeitet werden. Auch ist bereits in der genannten deutschen Patentschrift beschrieben, daß es sich bei den Kondensäten wohl im allgemeinen nicht um Mischkondensate, sondern um Mischungen von Kondensaten, d. h. um nebeneinander vorliegende phenoplastische und aminoplastische Bindemittelanteile handelt.
Im übrigen wird die Aufgabe, Holzleime für

2() wetterfeste Verklebungen, die als wäßrige Lösungen beständig sind und sich zur Kaltverleimung eignen, durch die Lehre der genannten deutschen Patentschrift nicht gelöst. Wie das dort beschriebene Beispiel zeigt, läßt die Bindungsfestigkeit einer mit dem betreffenden

2'. Harz erzeugten Verleimung nach verhältnismäßig kurzer Zeit unter dem Einfluß von Feuchtigkeit stark nach.

Auch die Verwendung von Säuren oder Stoffen, die Säuren freisetzen können (wie z. B. Ammonchlorid), als

i<> Härter für aminoplastische Bindemittel ist an sich bekannt. Jedoch ha! sich überraschenderweise unter vielen untersuchten ergängigen technischen Säuren als Härtungsmittel für den vorliegenden speziellen Holzleim lediglich Ameisensäure als ausreichend geeignet

j^ri erwiesen, wenn der Holzleim für die wetterfeste Kaltverleimutig eingesetzt werden sollte; als Kaltleime für die wetterfeste Verleimung im Ingenieurholzbau kamen bisher wegen der beträchtlichen Anforderungen an die Leimqualität lediglich sogenannte Resorcinleime in Frage. Die Erfindung schließt hier demnach eine deutliche und fühlbare Lücke.

Der gebrauchsfertige, Harz und Härter enthaltende Leim kann in an sich bekannter Weise durch Zusammenbringung von Leimlösung und Härter —

4^ri auch dieser gegebenenfalls in Form einer verdünnten Lösung — erhalten werden. Besonders vorteilhaft ist es, den Leim mit dem Härter nach dem Untermischverfahren — im Gegensatz zu dem ebenfalls bekannten Vorstreichverfahren — anzuwenden. Beim Untermischverfahren wird der Leim mit dem Härter gemischt und unmittelbar danach — d. h. innerhalb der Topfzeit, die Verleimung mittels der härtenden Mischung vorgenommen. Da dieses Verfahren zum Stande der Technik gehört, wird für die spezielle Durchführung des Verleimungsverfahrens kein Schutz begehrt und dieses auch nicht weiter beschrieben.

Es ist jedoch empfehlenswert, etwa folgende Mischungsverhältnisse für Leim, Härter und gegebenenfalls das Streckmittel einzuhalten: auf 100 Teile der im

bo Hauptpatent beschriebenen, etwa einen Feststoffgehalt von 58 bis 63% aufweisenden Leimlösung werden z. B. 1 bis 8 Teile Ameisensäure, die z. B. in 30- bis 85%iger wäßriger Lösung vorliegt, und gegebenenfalls 10 bis 20 Teile des Streckmittels verwendet. Man erhält dann für

b5 das Untermischverfahren offene Zeiten, z. B. zwischen 30 bis 300 Minuten, die in geeigneten Vorversuchen der jeweiligen Aufgabenstellung genau angepaßt werden können. Außer dem schon erwähnten Kokosschalmehl

können als Streckmittel etwa Holzmehl, ausgehärtete und vermahlene Phenoplaste oder Aminoplaste, notfalls auch in geringen Prozentsätzen Getreide- oder Leguminosenmehle Verwendung finden.

Zusätzlich ist je nach Aufgabenstellung z. B. die Mitverwendung geeigneter Holzschutzmittel wie Fungizide oder Insektizide, kennzeichnender Farbstoffe, Verdickungsmittel u. ä. möglich.

Die in den folgenden Beispielen genannten Prozentangaben beziehen sich — wie auch in der vorausgegan- ι ο genen Beschreibung — auf das Gewicht.

Beispiel 1

Auf je 1 kg einer 59%igen wäßrigen Lösung eines Leimharzes nach Patent 20 20 481, das Melamin, π Harnstoff, Phenol und Formaldehyd im Molvcrhäl'nis (1 :3,2 :0,6 : 10) (Harz I) bzw. 1 : 1,8 : C,4 : 7,2 (Harz II) einkondensiert enthält und bis zu einer Viskosität von 60OcP kondensiert worden war, werden je 0,15 kg Kokosnußschalenmehl, wie es unter der Handelsbe- 2» zeichnung »Vavanite« derzeit erhältlich ist und je 30 g einer 34%igen wäßrigen Lösung von Ameisensäure gemischt und zum Verleimen benutzt. Die offene und geschlossene Wartezeit liegt dann zwischen 10 und 75 Minuten. r>

Als Prüfkörper wurden Fichten- und Buchenbrettchen der Abmessung 30x 14 χ 0,5 cm unter Einhaltung einer 1 mm starken Leimfuge verleimt. Die Prüfung auf Bindungsfestigkeit und Holzausriß erfolgte nach den Vorschriften der DIN 53 254 in trockenem Zustand, nach 96stündigem Wässern bei 20⁰C und die Prüfung auf Kochfestigkeit nach der Normvorschrift AW 100 der DlN 68 705. Die Ergebnisse sind in der Tabelle I dargestellt, wobei jeder angegebene Meßwert als Durchschnittswert von 30 Proben ermittelt wurde.

Tabelle 1

Kaltverleimung von Buchenbrettchen mit dicker Leimfuge (1 mm) - offene Liegezeit 30 Minuten bei 4« 24 C -

Leim enthielt auf 1 kg Harz 1 30 g 34%ige Ameisensäure und 200 g Kokosnußschalenmehl. Die angegebenen Zahlenwerte sind, wie vorstehend beschrieben, Mittelwerte aus 30 Einzelmessungen.

Tabelle 2

Kaltverleimung von Brettchen mit dicker Leimfuge (1 mm) - offene Liegezeit 15 Minuten bei 20C-

	Buche	Fichte
Reißwert trocken, kp/cm²	80,90	63,20
llolzausriß in %	86	94
Reißwert nach 96^h Wässern	64,00	48,10
bei 20 C, kp/cm²
Holzausriß in %	77	92
Reißwert nach AW 100	53,40	43,07
(Kochwechseltest), kp/cm²
Holzausriß in %	72	84

Beispiel 3

Es wurde wie vorstehend beschrieben aus 1 kg Harz I, 200 g Kokosschalenmehl und 30 g Härter ein Leim angesetzt und üur Verleimung von Fichtenbi ettchen mit enger Leirnfuge (0,1 mm) benutzt. Dabei wurde die offene Liegezeit variiert und die Bindungsfestigkeit der Verleimung sowie der Holzausriß, der ein Maß für die relative Festigkeit von Holz und Leimfuge darstellt, ermittelt. Das Ergebnis ist in Tabelle 3 aufgetragen.

Tabelle 3

Fichtenbrettchen mit dünner Leimfuge (0,1 mm), Kaltverleimung bei 20 C/65% rel. Luftfeuchte und gestaffelter offener Liegezeit

Liegezeit

(Minuten)

Festigkeit

Holzausriß

(kp/crn²) (%)

Harz 1

Harz Π

Reißwert (Bindungsfestigkeit) 75,80
trocken, kp/cm²

Holzausriß in % 87

Reißwert nach 96 h Wässern 58,11
bei 20 C

Holzausriß in % 99

Reißwert nach AW 100 50,85

(Kochwechseltest)

HolzausrilJ in % 77

₄- Trocken 77,63

76
67,05

98

55,25 ₉₆i' Wässern

55

Aus der Tabelle geht u. a. hervor, daß für das erfindungsgemäße Verfahren der Kondensationsgrad des Holzleims nach Patent 20 20 481 eine gewisse Rolle spielt. Besonders empfehlenswert als Kaltleim sind z. B. Leime, deren Kondensationsgrad durch eine Viskosität der 59%igen Lösung von 500 bis 80OcP bei 20⁰C gekennzeichnet ist.

Beispiel 2

Es wurden mit dem in Beispiel 1 näher beschriebenen Harz I vergleichend Verleimungsversuche durchgeführt an zwei verschiedenen Holzarten. Der verwendete

60 Kochwechseltest (AW 100)

15
30
45
60
75
Durchschnitt

37,83 37,50 33,00 35,83 26,33

34,09

25,00 33,33 26,50 28,83 21,66

27,06

31,00 33,75 24,87 24,62 18,25 26.49

100 100 100 100 100

100

100 93 23

100 53

55 100 83 68 95 80

Claims

Patentanspruch:

Verwendung eines 40 bis 70% Feststoffgehalt aufweisenden, wäßrigen, aminoplastischen Holzleimes, der nach Patent 20 20 481 dadurch erhalten worden ist, daß man aus je 1 Mol Melamin und/oder Harnstoff und 14 bis 2,5 Mol Formaldehyd eine entsprechend konzentrierte wäßrige Kondensatlösung einer Wasserverträglichkeit von 0,5 bis 10 hergestellt und die Lösung bei einem pH-Wert von 74 bis 10 und bei 45 bis 100°C mit je 0,05 bis 0,2 Mol eines Phenols, gegebenenfalls bis zu 0,5 Mol Formaldehyd und gegebenenfalls bis zu 0,5 Mol Melamin umgesetzt hat, bis die wäßrige Lösung — gemessen bei einem Feststoffgehalt von 63% und bei 20° C - eine Viskosität von 300 bis 200OcP erreichte, in Verbindung mit Ameisensäure als Härter und ggf. üblichen Zusätzen als kalthärtender Holzleim.