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Verfahren zur Herstellung von Formkörpern. Die vorliegende Erfindung
bezieht sich auf
zur Herstellung von Formkörpern, insbesondere Platten, durch Verleimung von Teilchen
bzw. faser- und schichtförmigen Materialien unter Anwendung von Druck sowie gegebenenfalls
Wärme.
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Es ist bereits seit langem bekannt, derartige Gebilde durch die Anwendung
von Pheno- bzw. Aminoplast-Vorkondensaten unter Anwendung von Druck und gegebenenfalls
auch Hitze herzustellen. So werden beispielsweise auf diese Art und Weise die bekannten
Spanplatten durch Verleimung von Holzspänen hergestellt; unter Verwendung des gleichen
Leimmaterials werden aber auch Sperrholzplatten erzeugt. Es hat nicht an Versuchen
gefehlt, den verwendeten Kondensaten, sei es durch Zusatz von Härtern, um bei niedrigen
Temperaturen arbeiten zu können, sei es durch Zusatz von hydrophobiernden Mitteln
für den jeweiligen Verwendungszweck, die optimalen Eigenschaften zu erteilen, doch
hat sich herausgestellt, daß dabei eine gewisse Grenze hinsichtlich Reaktionszeit
einerseits und hinsichtlich der gewünschten Eigenschaften am fertigen Produkt, insbesondere
in Bezug auf Wasserfestigkeit, nicht überschritten werden könnte.
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Die Aniino- bzw. Phenoplaste, die durch Reaktion von zwei Komponenten,
nämlich einerseits Harnstoff, Melamin oder Phenol und andererseits Formaldehyd,
hergestellt werden können, sind in der Literatur zahlreich beschrieben. Ebenso sind
in der Literatur einzelne Kondensationsharze des obigen Typs beschrieben, welche
anstelle des Formaldehyds oder zusätzlich zum Formaldehyd einen anderen Aldehyd
enthalten. Die Eigenschaften derartiger Harze sind in der zur Verfügung stehenden
Literatur jedoch nur spärlich beschrieben, und es findet sich kein Hinweis darauf,
daß Harze der obigen Art irgendwelche vorteilhaften Eigenschaften besitzen, die
sie zur Verwendung als Leün bei der Herstellung von Formkörpern, Spänen, schichtartigen,
faserförmigen Materialien oder dergleichen besonders geeignet machen könnten.
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Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß sich Harze, welche
die Komponenten Phenol und/oder Harnstoff undXoder Melamin, einen aliphatischen
Aldehyd mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise Formaldehyd enthalten, vorzüglich
zur Herstellung der oben genannten Preßkörper eignen, wobei innerhalb der üblichen
Härtungszeiten fertige Körper erhalten werden, die insbesondere hinsichtlich der
Wasserfestigkeit die bisher bekannten Körper dieser
Art, wie beispielsweise
Faserplatten, Spanplatten, Sperrholzplatten oder dergleichen weit übertreffen.
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Darüberhinaus wird bei den Harzen der angegeknen Type die Fällbarkeit
im sauren Bereich verbessert, sodaß nicht nur Fertigprodukte mit besseren Eigenschaften
als dies bisher möglich war, hergestellt werden können, sondern darüberhinaus fabrikationstechnische
Probleme, wie insbesondere das Abwasserproblem, wesentlich vermindert werden.
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Es ergibt sich daraus, daß durch den erfindungsgemäßen Vorschlag
Vorteile in doppelter Hinsicht erzielt werden. Insbesondere gute Ergebnisse werden
bei der Verwendung von Isobutyraldehyd-Formaldehyd-Kondensationsprodukten mit Phenolen,
Harnstoff bzw.
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Melamin erhalten.
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Auf Grund der ausgezeichneten Hydrophobierungseigenschaften der erfindungsgemäß
eingesetzten Harze ist es sogar möglich, beispielsweise bei der Herstellung von
Holzfaser- bzw. Spanplatten auf einen Zuatz der bisher verwendeten Paraffinemulsion
teilweise zu verzichten.
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In den folgenden Tabellen sind die oben angegebenen Vorteile des
erfindungsgemäßen Verfahrens zahlenmäßig zusammengesteDX
Tabelle
I: Vergleich der Fällbarkeit von reinem Phenolformaldehydharz mit Phenol-Isobutyraldehyd-Formaldehydharzen,
Phenol-n-Butyraldehyd-Formaldehydharzen, Phenol-Isononyl-Formaldehydharz bei vergleichbarem
Kondensationsgrad (Harzgehalt, Viskosität) bei einem pH-Wert von 4,5.
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1.Komponente Molverhältnis wrerwendete(r) Mol-t C2-C12 % Vorfällung
Phenol 1.Komponente Aldehyd(e) Aldehyd bez. bez. auf zu Gesamtalde auf Formalde-
Harzgehyde hyd halt Phenol 1:1,75 Formaldehyd 0 85 Phenol 1:1,75 n-Butyr/ Formaldehyd
18 92 Phenol 1:1,75 n-Butyr-/ Formaldehyd 28 93 Phenol 1:1,75 Isobutyr-/ Formaldehyd
9 91 Phenol 1:1,75 Isobutyr-/ Formaldehyd 25 91 Phenol 1:1,75 Isobutyr-/ Formaldehyd
30 92 Phenol 1:1,75 Isobutyr-/ Formaldehyd 40 92 Phenol 1:1,75 Isononyl-/ Formaldehyd
5 94 Tabelle II: Vergleich der Faserplatteneigenschaften bei Verwendung eins reinen
Phenol-Formaldehydharzes mit einem Phenol-Isobutyraldehyd-Formaldehydharz (mit 25
Mol-t Isobutyraldehyd bezogen auf Formaldehydl Harz Mol-Verhältnis Verleimung: %
Wasseraufnahme Phenol zu Ge- % Festharz/ nach 24 Stunden samtaldehyde atro Holz
Phenol-Formaldehyd 1:1,75 1,5 21 Phenol-Isobutyraldehyd-Formak d 1:1,75 1,5 15 Phenol-Forrnaldehyd
1:1,75 0,25 26
Phenol-Isobutyraldehyd-Formaldehyd 1:1,75 0,25 20
Tabelle III: Vergleich der Platteneigenschaften bei Verwendung eines reinen Phenol-Formaldehydharzes
mit einem Phenol-Isobutyraldehyd-Formaldehydharz bei gleicher Wichte und gleichem
Festharzgehalt.
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Harz Mol-Verhältnis Mol-% Iso- V 100 Querzugs-Phenol zu Ge- butyraldehyd
festigkeit samtaldehyde bezogen auf kp/cm2 Formaldehyd Formaldehydharz 1;2,5 0 1,0
Phenol- Isobutyraldehyd- Formaldehydharz 1:2,5 5 3,4 Tabelle IV: Vergleich der Spanplatteneigenschaften
unter Verwendung eines reinen Harnstoff-Formaldehydharzes mit einem Harnstoff-Isobutyraldehyd-
Formaldehydharz.
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Harz Mol-Verhältnis Mol-% Iso- Quellung % Harnstoff zu butyraldehyd
(2 Stunden) Geamt-Aldehyde bezogen auf Formaldehyde Harnstoff-Formaldehydharz 1:2,0
0 8 Harnstoff-Isobutyraldehyd-Formaldehydharz 12-,0 5 6
Tabelle
V; Vergleich der Kochfetigkeit von Sperrholzleimen bei Verwendung eines reinen Harnstoff-Formaldehydharzes
mit einem Harnstoff-Isobutyraldehyd-Formaldehydharz.
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Harz Mol-Verhältnis Mol-t Isobutyr- % Dickenquellung Harnstoff zu
aldehyde bezo- nach 30 min. La-Gesamt-Aldehyde gen auf Formal- gerung in Wasser
dehyde bei 1000C Harnstoff-Formaldehydharz 1:2 0 zerfällt Harnstoff-Isobutyraldehyd-Formaldehydharz
1:2 5 Wie aus den obigen Tabellen ersichtlich ist, werden durch das erfindungsgemäße
Verfahren wesentliche Vorteile erzielt. Das erfindungsgemäße Verfahren bringt diese
Vorteile nicht nur bei der Herstellung von Körpern aus Einzelspänen, wie beispielsweise
bei der Herstellung von Spanplatten, Holzfaserplatten, Platten aus anderen Fasern
u.dgl., sondern auch bei der Herstellung von Schicht stoffen, wobei nicht nur.Sperrholz,
sondern auch andere beschichtete Stoffe, wie beispielsweise mit Kunstharzplatten
beschichtete Holzplatten, Schichtstoffe aus Papier bzw. Pappenschichten od.dgl.
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hergestellt werden können.
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Die folgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung näher erläutern,
ohne daß diese jedoch hierauf beschränkt sein soll.
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B e i s p i e 1 1: Faserplattenerzeugung: Die für die Faserplattenherstellung
geeigneten Holzsorten werden auf sogenannte Hackschnitzel zerkleinert. Diese werden
meist mittels pneumatischer Förderung dem Defibrator zugeführt, wo die Hackschnitzel
unter Wasserzusatz, unter Druck und Wärme zum sogenannten iiolzfaserstoff aufgeschlossen
werden. Zu dem Holzfaserstoff werden dann Phenolharze, wie in Tabelle II angeführt,
in verdünnter Form zugesetzt. Nach einer guten Durchmischung und Verteilung wird
das Harz durch dosierten Zusatz von verdünnter Schwefelsäure in einem pI1-Bereich
von 4,5 bis 4,0 auf die Faser ausgefällt.
Der Faserbrei gelangt
dann weiter über Pumpen auf die sogenannte Langsiebmaschine, wo eine teilweise Entwässerung
stattfindet. Die auf Pressenformat zugeschnittenen Faserkuchen werden dann mit den
Preßblechen in eine Mehretagenpresse geführt und je nach Faserplattenstärke, Reaktivität
des Harzes ca. 8 bis 12 min.
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bei 170 bis 205 °C und Drücken bis zu 70 kp/cm² verpreßt. Die Platten
werden ausgefahren und meist in einer Nachhärtekammer mehrere Stunden bei 130 bis
1700C nachgehärtet. Anschließend wenn die Platten klimatisiert.
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B e i s p i e 1 2: Spanplattenherstellung: Die für die Spanplattenherstellung
geeigneten Holzsorten werden auf Hackschnitzel und anschließend in sogenannten Zerspanem
auf die gewünschte Spangröße, d.h. für die Mittelschicht zu Grobspan und für die
Deckschicht zu Feinspan bzw. Feinstspan verarbeitet. Die Späne werden auf einen
Feuchtigkeitsgehalt von 2 bis 4 % gebseknet und mit den in den Tabellen III oder
IV aufgezeichneten Harztypen beleimt. Durch Zusatz von Hydrophobierungsmitteln werden
die Quellurgseigenschaften der Fertigprodukte niedrig gehalten.
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Bei Verwendung von Harnstoff- oder Melaminharzen wird dem Harz ein
Härter zugesetzt, der den pH-Wert der Leimflotte erniedrigt bzw. bei Verpressung
temperaturflüchtige Säuren abspaltet und somit den pH-Wert der Leimflotte in den
Bereich maximaler Reaktionsfähigkeit bringt.
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Die verleimten Mittelschicht- bzw. Deckschichtspäne werden z.B. sogenannten
Streukästen zugeführt. Mit Hilfe des Streukastens ist eine Dosierung des Deck-.
bzw. Mittelschichtanteils möglich und dienen so- zur Herstellung des sogenannten
Spankuchens.
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Der Spankuchen, der volumensmäßig im allgemeinen aus 2/3 Deckschicht
und 1/3 Mittelschicht besteht, wird im allgemeinen vorgepreßt und anschließend in
einer Mehretagenpresse bei 150 bis 1800C, je nach Schichtstärke 4 bis 8 min. und
Drücken von etwa 30 kp/cm2 verpreßt. Die Platten werden anschließend ausgefahren,
geschliffen und klimatisiert.