DE2261800A1 - Haertbare aminoharze, verfahren zu deren herstellung und deren verwendung - Google Patents

Haertbare aminoharze, verfahren zu deren herstellung und deren verwendung

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DE2261800A1
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Walter Lawrence Pennie
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Description

Die Erfindung betrifft ein Zweikomponentensystem, das zur Herstellung härtbarer Klebstoffe (Bindemittel) für Holz- und Papierprodukte geeignet ist, und spezieller eine stabilisierte flüssige Masse, die eine der Komponenten darstellt. Die Erfindung ist auf irgendwelche härtbaren Klebstoffe oder Bindemittel anwendbar, die sich physikalisch wie nachfolgend angegeben verhalten. Insofern, als das Problem einer Stabilisierung jedoch stärker bei härtbaren Klebstoffen oder Bindemitteln auftritt, die Reaktionsprodukte von Verbindungen mit einer Aminogruppe und Aldehyden umfassen, wird die Erfindung in Verbindung
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Postscheck: Frankfurt/Main 6763 Bank: Dresdner Bsnk AG, Wiesbaden, Konto-Nr. 276807
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mit solchen Reaktionsprodukten beschrieben.
Reaktionsprodukte von Verbindungen, die eine Aminogruppe enthalten, und von Aldehyden, welche sonst bekannt und nachfolgend als "Aminoharze" bezeichnet werden, werden herkömmlichacweise durch teilweise Umsetzung von Harnstoff oder Melamin oder eines Gemisches hiervon mit Formaldehyd bei einer erhöhten Temperatur unter Bildung einer Methyloleinheiten umfassenden polymeren Form mit hoher Viskosität hergestellt. Eine solche polymere Form wird zusammen mit einem geeigneten Katalysator mit faserförmigen Teilchen vereinigt und unter Erhitzen weiter zu einem starren Harz polymerisiert.
Als ein Ergebnis mechanischer Mischprobleme, die durch die hohe Viskosität der polymeren Form und durch die daraus resultierende Neigung der Harzteilchen unerwünscht groß oder dünn zu werden, verursacht werden, muß die Anfangsreaktion zu der polymeren Form unter kontrollierten Bedingungen durchgeführt werden. Wenn einmal die polymere Form gebildet wurde, kann außerdem die Reaktion vorzeitig gehemmt werden und selbst in Abwesenheit des Katalysators ein starres Harz bilden, wenn eine bestimmte Kombination von Temperatur und Aciditätsbedingungen vorliegt. Verfahren, bei denen verdünnter Harnstoff, Formaldehyd und Melamin unter Erhitzen vereinigt und dann auf Raumtemperatur abgekühlt werden, verlängern die Topfzeit des Gemisches nicht merklich. Das Harz kann nicht leicht gelagert oder transportiert werden, sondern muß in situ von dem Endverbraucher ge-
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mischt werden. Das einzelne Vermischen erfordert seinerseits im wesentlichen eine Verdoppelung der Vorrichtungen, was mit höheren Kosten fur das Harz verbunden ist.
Die Erfindung liefert ein Zweikomponentensystem, das gelagert und transportiert werden kann und aus dem härtbare Aminoharze ohne ernsthafte Mischprobleme und Verdoppelung der Mischapparaturen leicht hergestellt werden können. Es wurde festgestellt, daß die Komponente I.und die Komponente II, die nachfolgend definiert werden, getrennt hergestellt werden können und stabil bleiben, wenn sie bis zu 60 Tage oder mehr bei Temperaturen im Bereich von -26 bis etwa +5O0C (-15 bis etwa + 12Q°F) gelagert ■ werden. Wenn etwa 40 bis etwa 60 Teile der Komponente I mit entsprechend etwa 60 bis etwa 40 Teilen der Komponente II vereinigt werden, beginnen die beiden Komponenten unmittelbar miteinander zu reagieren. Die Reaktion, die zu einem permanent starren Harz führt, kann in einer nachfolgend beschriebenen Weise bei der Anwendung von Hitze beschleunigt werden.
Die Komponente I ist eine neue stabilisierte flüssige Masse, die im wesentlichen aus etwa 15 bis etwa 25 Gew.-% Harnstoff, etwa 30 bis etwa 70 Gew.-% Formaldehyd, etwa 4,5 bis etwa 10 Gew.-% Melamin, etwa 10 bis etwa 30 Gew.-% Wasser und etwa 0/05 bis etwa 4,0 Gew.-% Stabilisator besteht. Vorzugsweise bestehen die Bestandteile der Komponente I im wesentlichen aus etwa 20 bis etwa 25 Gew.-% Harnstoff, etwa 45 bis etwa 60 Gew.-% Formaldehyd, etwa 4,5 bis etwa 6,5 Gew.-% Melamin, etwa 20 bis
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etwa 25 Gew.-% Wasser und etwa 0,1 bis 1,0 Gew.-% Stabilisator.
Die Komponente II besteht im wesentlichen aus etwa 35 bis etwa 50 Gew.-% Harnstoff, etwa 0,5 bis etwa 3,0 Gew.-% Katalysator und etwa 45 bis etwa 65 Gew.-% Wasser. Vorzugsweise bestehen die Bestandteile der Komponente II im wesentlichen aus etwa 40 bis etwa 45 Gew.- % Harnstoff, etwa o,05 bis etwa 1,0 Gew.-% Katalysator und etwa 50 bis etwa 60 Gew.-% Wasser.
Der Harnstoff und der Formaldehyd der Komponente I können als im Handel erhältliches Konzentrat, wie ein solches unter der Bezeichnung UFC 85 (Handelsbezeichnung) zugesetzt werden, das aus 25 Gew.-% Harnstoff, 60 Gew.-% Formaldehyd und 15 Gew.-% Wasser besteht. Der Stabilisator kann irgendein geeignetes Puffermittel sein, das typischerweise in der Technik bekannt ist und, wenn es in der oben beschriebenen Menge vorhanden ist, den pH-Wert der Komponente lauf einem Wert im Bereich von etwa 4,0 bis etwa 7,5, vorzugsweise von etwa 5,0 bis etwa 6,5 hält. Geeignete Stabilisatoren sind beispielsweise Ammoniumsalze organischer Säuren, wie Ammoniumacetat, Ammoniumbenzoat, Ammoniumcitrat, Ammoniumcyanat, Ammoniumformiat, Ammoniumoxalat, Ammoniumsallcylat und Ammoniumsulfamat, Ammoniumsalze anorganischer Säuren, wie Ammoniumchlorat, Ammoniumfluoborat, Ammoniumhypophosphit, Ammoniumjodat, Ammoniumnitrit, Ammoniumperchlorat, Ammoniumperjodat, Ammoniumpermanganat, Ammoniumpersulfat und Ammoniumthiosulfat, anorganische Säuren, wie Salpetersäure, Jodsäure, Borsäure, Schwefelsäure und Chlorwasserstoff säure, organische Säuren, wie Essigsäure, Zitronensäure,
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Ameisensäure, Oxalsäure, Stearinsäure und Weinsäure, sowie Gemische von Ammoniumhydroxid und der obengenannten anorganischen Säuren. Von diesen Stabilisatoren sind Ammoniumacetat, Ammoniumeitrat, Ammoniumborat, Borsäure, Schwefelsäure, Chlorwasserstoff säure, Ameisensäure, Essigsäure, Stearinsäure und Gemische von Ammoniumhydroxid und Borsäure bevorzugt.
Der Katalysator der Komponente II kann irgendeiner dieser Katalysatoren sein, die beguemerweise in der Pappe herstellenden Industrie verwendet werden und die Umsetzung von Harnstoff, Melamin und Formaldehyd wesentlich fördern. Solche .Katalysatoren sind beispielsweise Salze einer schwachen Base und einer starken Säure, wie Ammoniumchlorid, Ammoniumnitrat, Ammoniumphosphat, Aluminiumphosphat, Ammoniumsulfat und Aluminiumammoniumsulfat.
Die Verwendung des Stabilisators hemmt die Bildung des Niederschlages, der sonst gebildet wird, wenn das Gemisch von Harnstoff, Formaldehyd, Melamin und Wasser der Komponente I gelagert wird. Außerdem vermindert der Stabilisator die Geschwindigkeit des Viskositätsanstiegs in der Komponente I. Folglich können die Komponenten I und II in relativ großen Volumenmengen getrennt voneinander gemischt und in getrennten Kesseln für künftige Verwandung gelagert werden, ohne daß wesentliche Reaktionsverluste auftreten, die aus einer Niederschlagsbildung und aus Viskositätsanstiegen resultieren. Die beiden Komponenten können spätei?hacheinander von den Kesseln abgezogen und in den erwünschten relativen Mengenverhältnissen unmittelbar vor dem
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Verwendungspunkt miteinander vereinigt werden. Die resultierenden Aminoharze mit niedriger Viskosität besitzen keine "Klebrigkeit". Sie können besser in Cellulosematerialien und andere faserförmige Materialien eindringen und diese binden. Es werden stärkere und innigere Bindungen gebildet· Die Betriebseffizienz kann verbessert, und die Transportkosten können herabgesetzt werden. Die Verminderung des Viskositätsanstieges und der Niederschlagsbildung gestatten, daß die Komponenten Iund II ohne unerwünschte Schwächung der Harzteilchen und ohne nutzlose Verdoppelung der Mischapparaturen, die so viel wie 7000 Dollar oder mehr kosten, in einem kleinen Mischer in Reihe (in-line-mixer) vereinigt werden.
Nachfolgend werden die Erfindung und deren Vorteile anhand einer bevorzugten Ausführungsform im einzelnen beschrieben.
Die stabilisierte flüssige Masse, die die Komponente I darstellt, kann bei Temperaturen im Bereich von etwa 10 bis 93°C (50 bis 200°F) und bei einem Druck im Bereich von etwa 0,35 bis 3,5 kg/
cm (etwa 5 bis 50 psi) hergestellt werden, obwohl Temperaturen im Bereich von etwa 21 bis 66°C (70 bis 15O°F) und Atmosphärendruck bevorzugt sind. Bei diesen Bedingungen werden der Harnstoff, der Formaldehyd, das Melamin, das Wasser nid der Stabilisator in irgendeiner bequemen Reihenfolge und in den oben beschriebenen Mengen miteinander vermischt. Während des Vermischens werden die Bestandteile gerührt und vorzugsweise auf eine ausreichende Temperatur erhitzt, um das Melamin schnell zu lösen,
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wie beispielsweise innerhalb des bevorzugten Bereiches von etwa 21 bis 66°C. Wenn das Melamin gelöst ist, wird das Gemisch auf
etwa 21°C für die Lagerung oder den Transport abgekühlt«
Die Reaktion verläuft leichter in Abwesenheit des Stabilisators. Aus diesem Grund ist es bevorzugt, den Stabilisator an einem
frühen Rankt in dem Mischverfahren zuzugeben, wie beispielsweise, indem man zunächst den Stabilisator in einen Kessel gibt und sodann getrennt . zu dem Stabilisator die beschriebenen Mengen an Harnstoff, Formaldehyd, Melamin und Wasser zusetzt. Wenn das Melamin und der Stabilisator gelöst sind, wird das Gemisch auf Raumtemperatur abgekühlt.
Die vereinigten Bestandteile der Komponente I können bis zu
60 Tage oder mehr bei Temperaturen im Bereich von etwa -26 bis etwa +460C (etwa -15°F bis etwa +1150F) gelagert und transportiert werden. Aus diesem Grund ist die Komponente I besonders
geeignete füajüie Verwendung in einem Zweikomponentensystem, aus dem härtbare Aminoharze hergestellt werden.
Die Masse der Komponente II kann bequem bei Umgebungstemperatur und Atmosphärendruck hergestellt werden, indem man den Harnstoff, das Wasser und den Katalysator in den oben angegebenen Mengen
miteinander vermischt. Die Komponente II ist eine stabile Masse und kann über ähnliche Zeiträume von bis zu 60 Tagen oder mehr für die Verwendung zusammen mit der Komponente I gelagert und
transportiert werden.
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— β—
Bevor die Komponenten I und Ii miteinander vereinigt werden, sind sie jeweils flüssige Massen, die, wie angegeben, getrennt gelagert und zu der künftigen Verwendung transportiert ■■ werden können. Somit können die Komponen-ten I und II in relativ großen Mengen getrennt hergestellt, als ein Zweikomponentensystem verkauft und vpn dem Bndverbraucher in einem einfachen Mischer unmittelbar vor dem Verwendung»punkt miteinander vereinigt werden. Wenn Harnstoff, Formaldehyd, Melamin, Wasser und Katalysator als eine einzige Beschickung miteinander vereinigt werden, resultiert eins mild exotherme Reaktion, und es bildet sich in einer relativ kurzen Zeit ein gehärtetes Aminoharz. Das letztere System kann daher nicht gelagert oder tu einem künftigen Verwendungspunkt, wie als ein Klebstoff für Holz* oder Papierprodukte, transportiert werden.
Indem man die Bestandteile zur Herstellung von Aminoharzen in der oben beschriebenen Weise in zwei getrennt« Komponenten ,auf· teilt, von denen jede Harnstoff und Wasser enthält, eine einen Stabilisator, Formaldehyd und Melamin und die ander« den Katalysator aufweist, wird ein neuartiges System gebildet, aus dem härtbare Aminoharze ohne Verarbeitungen oder LagerSchwierigkeiten gewonnen werden können. Das System umfaßt die Komponente I und die Komponente II, von denen jede ausreichend stabil ist, um gelagert und zu dem Platz der künftigen Verwendung transportiert werden zu können.
Bei einer speziellen Ausführungsform der Erfindung kann die Topf-
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zeit des Aminoharzes, die im allgemeinen in der Größenordnung von etwa 12 Stunden liegt, auf mindestens etwa 36 Stunden gesteigert werden, indem man zu der Komponente I, der Komponente II oder zu beiden Komponenten Ammoniumhydroxid in einer Gesamtmenge im Bereich von etwa 0,25 bis etwa 2,0, vorzugsweise von etwa 0,25 bis etwa 1,5 Gew.-% der vereinigten Komponenten I und II zusetzt.
Die Methode zur Herstellung von Aminoharzen aus dem Zweikomponentensystem ist herkömmlich und erfolgt bei Umgebungstemperatur und Atmosphärendruck. Die Komponenten I und II werden von getrennten Behältern mit geeigneten Einrichtungen, wie Pumpen oder dergleichen, abgezogen. Die beiden Komponenten werden dann unter heftigem Rühren in einem geeigneten in der Leitung angeordneten Mischer nach einer Rezeptur miteinander vereinigt, die etwa 40 bis etwa 60 Teile der Komponente I und entsprechend etwa 60 bis etwa 40 Teile der Komponente II, vorzugsweise etwa 45 bis etwa 55 Teile der Komponente I und entsprechend etwa 55 bis etwa 45 Teile der Komponente II umfaßt. Wenn die bevorzugten Mengenverhältnisse der Komponenten I und II verwendet werden, liegt das Molverhältnis von Formaldehyd zu Harnstoff plus Melamin in den Komponenten im allgemeinen im Bereich von etwa 0,7 bis 1,0 : 1.
Der in die Lefcung geschaltete Mischer (in-line-mixer) kann eine mit Luft angetriebene Turbine oder eine andere geeignete Mischapparatur sein. Wenn die beiden Komponenten in flüssiger Form
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vorliegen, können sie in Abwesenheit von Hitze bei Temperaturen im Bereich von etwa 10 bis etwa 32°C (50 bis 90°F), vorzugsweise von etwa 24 bis etwa 29°C (75 bis 85°F) schnell miteinander vereinigt werden. Die Mischzeit variiert je nach der Type der verwendeten Mischapparatur und der Ansatzgröße.
Aminoharze können aus dem Zweikomponentensystem in der oben beschriebenen Weise nach einem kontinuuerlichen Verfahren hergestellt werden. In einem solchen Verfahren werden die beiden Komponenten getrennt von ihren betreffenden Behältern abgezogen und durch eine geeignete Leitung zu dem in die Leitung eingeschalteten Mischer gepumpt. Das Aminoharz, das aus der Kombination der beiden Komponenten resultiert/ wird von dem Mischer abgezogen und beispielsweise mit Hilfe von Drehpumpeinrichtungen zum Punkt der Verwendung bewegt. Im Falle, daß das Harz als ein Klebstoffbinder für faserartige Materialien verwendet wird, wie bei der Herstellung von Faserstoffplatten, können die vereinigten Bestandteile von dem Mischer zu einer geeigneten Anlage zur Aufbringung auf das Fasermaterial gepumpt werden.
Die folgenden Beispiele, in denen Teile jeweils Gewichtsteile sind, dienen dem weiteren Verständnis der Erfindung. Die speziellen Methoden, Bedingungen, Materialien, Mengenverhältnisse und Werte dienen lediglich den Erläuterung der Prinzipien und der Durchführung der Erfindung.
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Beispiel 1
Ein Reaktionskessel, der mit einem mechanischen Rührer ausgestattet war, wurde bei Atmosphärendruck mit 23 Teilen Wasser, 21 Teilen Harnstoff, 50,7 Teilen Formaldehyd und 5 Teilen Melamin beschickt. Diese Bestandteile wurden unter heftigem Rühren auf eine Temperatur von 66°C (1500F) erhitzt. Das' Rühren wurde 20 Minuten fortgesetzt, wobei die Temperatur auf 66°C (150°F) gehalten wurde, wobei sich das Melamin löste. Das Gemisch wurde auf 27°C (800F) abgeküHt, und 0,3 Teile Ammoniumacetat wurden zugesetzt. Die resultierende klare Lösung, die die Komponente I darstellte, wurde auf Raumtemperatur abgekühlt und dann in zwei gleiche Teile geteilt und nachfolgend jewelsl als Teil A und Teil B bezeichnet. Nach dieser Trennung besaß die Lösung eine Viskosität von 175 cP bei 25°C (77°F).
Der Reaktionskessel wurde gereinigt und getrocknet, um alle Verunreinigungen daraus zu entfernen, und sodann wurde die Komponente II hergestellt, indem man den Kessel mit 56,5 Teilen Wasser und 42,2 Teilen Harnstoff beschickte, wozu unter heftigem Rühren noch 1,3 Teile Ammoniumsulfat zugesetzt wurden. Das Rühren wurde 20 Minuten fortgesetzt, während welcher Zeit sich das Ammoniumsulf ät löste. Die resultierend Lösung, die die Komponente II war, wurde dann in zwei gleiche Teile geteilt, die nachfolgend als Teil C und Teil D bezeichnet werden. Nach dieser Trennung besaß die Lösung der Komponente II eine Viskosität von 10 cP bei 25°C.
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Die Teile A und C wurden in getrennten Behältern 60 Tage bei Umgebungstemperatur gelagert. Die Teile B und D wurden unmittelbar bei der Herstellung eines Aminoharzes verwendet, wie nachfolgend im einzelnen beschrieben wird.
Der Reaktionskessel wurde gereinigt und getrocknet, um alle Verunreinigungen daraus zu entfernen, und ein härtbares Aminoharz wurde hergestellt, indem man den Kessel bei Atmosphärendruck und Raumtemperatur mit 52 Teilen des Anteil* B beschickte, wozu 48 Teile des Anteils D unter heftigem Rühren zugesetzt wurden. Dieses Rühren wurde 5 Minuten fortgesetzt, wobei eich eine Aminoharzlösung mit einer Viskosität von 25.CP bei 25°C und mit einem Feststoffgehalt von 50 Gew.-% bildete·
Die Harzlösung, die nachfolgend als Harz R bezeichnet wird, wurde dann auf Teilchen mechanisch zerkleinerter Holzfasern gesprüht, bis die Teilchen mit dem Harz R imprägniert waren. Die Menge der Sprühflüssigkeit wurde so reguliert, daß der Harzfeststoffgehalt der Fasern 8% des ofentrockenen Gewichtes der Fasern (OT) betrug. Die imprägnierten Fasern wurden zu einer Matte verformt. Eine solche Matte wurde 1 Minute zwischen Pressplatten, die unter Verwendung einer Hochfrequenzheizung (H.F.J auf 138 C erhitzt waren, komprimiert. Dabei erhielt man eine, faserstoffplatte mit einer Dicke von 1,3 cm. Die Platte, die anschliessend als Platte H bezeichnet wird, besaß eine gleichförmige Dichte von 753 kg/m (47 Pfund je Kubikfuß) und war frei von Grenzflächenschwäche.
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60 Tage später wurde ein härtbares Aminoharz durch Vereinigung der Anteile A und C in dem Reaktionskesser nach dem gleichen Verfahren, mit den gleichen Temperaturen, Mengenverhältnissen und Bedingungen, die für Harz R verwendet wurden, hergestellt. Die resultierende Aminoharzlösung, die anschliessend als Harz S bezeichnet wird, besaß eine Viskosität von 30 cP bei 25°C und einen Feststoffgehalt von 50 Gew.-%. Eine Faserstoffplatte wurde dann aus Harz'S unter Verwendung des gleichen Verfahrens, der gleichen Materialien, Temperaturen, Mengenverhältnisse und Bedingungen wie bei der Herstellung der Platte H gefertigt, Die resultierende Platte, die anschliessend als Platte I bezeichnet wird, besaß eine gfeichförmige Dichte von
753 kg je m (47 Pfund.je Kubikfuß) und war frei von Grenzflächenschwäche.
Eine Reihe weiterer Versuche wurde unter Verwendung der gleichen Verfahren durchgeführt, die zur Herstellung der Komponente I, Komponente II, der Anteile A-D, der Harze R und S und der Platten H und I in dem obigen Beispiel angewendet wurden. Die jeweiligen Bestandteile, Bedingungen und resultierenden Werte von Beispiel 1 und der nachfolgenden Versuche (Beispiele 2 bis 7) sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.
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• Bei- • (CP) 1 2 ,00 3 ,00 4 5 ,21 6 ,89 7 ,61
spiel
Wasser (Teile)		 [Tage) 23,00 23 ,09 23 ,09 23,00 18 ,50 22 ,09 16 ,09
Harnstoff (Teile) (cP) 21,00 21 ,62 21 ,62 21,09 22 ,00 21 ,62 21 ,00
Formaldehyd (Teile) (1) 50,70 50 ,96 50 ,96 50,62 54 ,96 50 ,30 54 ,30
Melamin (Teile) (2) 5,00 4 ,33 4 ,33 4,96 4 ,33 5 ,10 5 ,00
Stabilisator +(Teile) (3) 0,30 0 66 0 66 0,33 0 66 0 66 3 66
Mischtemperatur, C 66 20 20 66 20 20 20
Mischzeit (min) 20 400 400 20 443 400 3125
Anteil A - Viskosität
nach Lagerung		 950 30 30 1100 6 30
- Lagerzeit < 60 232 232 60 160 16Ο
Anteil B- Viskosität 175 (Ammoniumacetat 232
Beispiel: NH.Ac
4		 (4) NH 4AC
NH4Ac (5) NH 4AC (6) Borsäuire Cl Teil)
NH4AC 60
222
NH4OH ( 2 Teile)
Beispiel 1 '2 3 4 5 6 7
Komponente II Wasser (Teile) ' 56,50 56,89 56,89 56,89 56,89 56,89 56,89
Harnstoff (Teile) 42,20 42,00 42,00 42,00 42,00 42,00 42,00
Katalysator ++(Teile) 1,30 1,11 1,11 1,11 1,11, 1,11 1,11
Mischtemperatur (0C) 24 24 24 24 24 24 24
Mischzeit (min) 20 20 20 20 20 20 20
Anteil G - Viskosität(cP)
nach Lagerung 10,0 15,0 15,0 15,0 7,5 15,0 15,0
■ ~ Lagerzeit(Tage) 60 30 30 : 60 6 30 60
co ■ ■ '
Ni Anteil D - Viskosität(cP) 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5
Beispiel: (1) (NH4)2SO4 (4) NH4NO3
(2) (KH4) 2SO4 (5) (NH4) 2SO4
(3) (NH4J2SO4 (6) (NH4) 2SO4
KJ CD ^
Bei
spiel		 Anteil B -(Teile) 1 2 3 1 4 5 6 7 1 1
Harz R Anteil D -(Teile) 52,0 52,0 52,0 22,5 52,0 52,0 52,0 52,0 .0 27,5
Misahtemperatur,(0C) 48,0 48,0 48,0 50,3 48,0 48,0 48,0 48,0 ,0
,0		 50,0
Mischzeit (min) 24 24 24 24 24 24 24 ,0
Viskosität (cP) 5 1 1 1 1 1 24
Feststoffe im Harz (%)
Anteil A - (Teile)		 25,0 20,0 2O,O 20,0 21,0 20,0 15
<*>
OHarz S
KO 		Anteil C - (Teile) 50,0
52,0		 50,5
52,0		 50,5
52,0		 50,5
52,0		 51,0
52,0		 50,5
52,0		 5O
52
00
N>		 Mischtemperatur (0C* 48,0 48,0 48,0 48,0 48,0 48,0 48
-«3
•«v		 Mischzeit (min) 24 24 24 24 24 24
O Viskosität (cP) 5 1 1 1 1
-a Feststoffe im Harz (%) 30,0 22,5 32,5 25,0 25,0
50,0 50,3 50,0 51,0 51,0
OD O CD
Fasertype
Platte H Harzgehalt (Gew.-% der trockenen
Fasern)
Mattendicke (cm) Preßplattentemperatur ( C)
Preßzelt (min) (Hochfrequenz-„*» Reizung)
to ' . "
oo . Plattendicke (cm)
*a Plattendichte (kg/m4 0,T;)
"^t Bruchmodul (kg/cm )
^ Innere Bindung (kg/cm )
Festhalten von Schauben (kg) nach 24-stündigem Eintauchen
- Quel!dicke (%)
- Wasserabsorption (%)
Bei
spiel 1		 (%) 2 3
gemischte
Harthölzer		 Holz,der süd
lichen Fichte		 gemischte
Harthölzer
enen
8		 8 8
10 10 10
. 138 163 , 163
1 1 1
1,3 1,3 1,3
753 - 737 715
- 189 331
- 9,3 12,9
- 184 • 185
4,5 3,8
10,8 17,5
(Fortsetzung)
Fasertype Bei
spiel		 4
gemischte
Harthölzer		 5
Holz der Süd
lichen Fichte		 6
Holz der süd
lichen Fichte		 7
gemischte
Harthölzer		 I 226'
Platte H Harzgehalt (Gew.-% der trockenen
Fasern)		 8 8 8 8 I-
00		 1800
Mattendicke (cm) 10 10 10 10
Preßplattentemperatur (0C) 163 163 188 163
309827/ Preßzeit (min) (Hochfrequenz
heizung)
Plattendicke (cm)
Plattendichte (kg/m3 O.T.)		 1
1,3
713		 1
1,3
744		 1
1,3
736		 1
1,3
635
1027 2
Bruchmodul (kg/cm )
2
Innere Bindung (kg/cm )		 238
11#8		 198
9,5		 226
10,3		 214
12,7
Festhalten von Schrauben (kg) 217 196 192 136
nach 24-stündigem Eintauchen
in Wasser
-Quelldicke (%)		 3,9 4,5 1,7 3,5
-Wassserabsorption (%) 12,6 10,1 11,0 12,9
f
O Bei
spiel 1		 2 3 4 5 ΐ 239
7,0		 6 7 σ?
Platte I 827/1 Harzgehalt (Gew.-%
der trockenen Fasern) 8 		8 8 8 8 8 8
ο
ΙΌ		 Mattendicke (cm) 10 10 10 10 10 182 10 10
Preßplattentemperatur (0C) 138 163 163 163 163 i
5,0		 163 163
Preßzeit (min) (Hoch
frequenzheizung) l		 1 1 1 1 17,0 1 1
Plattendicke (cm) 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3
Plattendichte (kg/m3 O.T.) 753 .758 790 806 767 64,9
2
Bruchmodul (kg/cm ) -
2
Innere Bindung (kg/cm )		 257
9,8		 288
13,4		 281
14,1		 252
13,8		 247
U,9
Festhalten von Schrauben
(kg) 162 224 263 227 162
Nach 24stündigem Eintauchen
in Wasser
-Quelldicke (%)		 4,5 4,1 3,5 1,3 1,2
-Wasserabsorption 11,3 10,2 11,1 10,8 11,4
OQ
Die obigen Werte zeigen, daß die Komponenten I und Il getrennt für sofortige oder künftige Verwendung hergestellt und dann leicht miteinander vermischt werden können und dabei ein härtbares Aminoharz ergeben, das als Klebstoff oder Bindemittel brauchbar ist. Eine Lagerung verändert die Viskosität der Komponenten nicht nachteilig. Insofern als die Komponenten I und II unabhängig davon, ob sie gelagert oder unmittelbar verwendet werden, unmittelbar vor dem Punkt der Verwendung vereinigt werden, neigen die Harzteilchen dazu, eine kleinere Größe zu haben als die teilweise umgesetzten Teilchen herkömmlicher Amlnoharze mit hoher Viskosität. Folglich gestattet das aus dem Zweikomponentensystem nach der Erfindung hergestellte Harz mit hohem Feststoffgehalt und niedriger Viskosität, daß eine größere Zahl von Harzteilchen mit jedem Faserteilchen sich verbindet. Die Plattenfestigkeiten werden so erhöht und Mischprobleme vermindert. Das Zweikomponentensystem liefert ein industriell praktikables Mittel zur Herstellung eines besseren härtbaren Aminoharzes in sehr viel kürzerer Zeit, mit größerer Leichtigkeit und geringeren Kosten als dies bisher bei Harzen dieses Typs möglich war.
Die nach der vorliegenden Erfindung gewonnenen Aminoharze können als Klebstoffe verwendet werden, um die Festigkeitseigenschaften von Papier zu verbessern und um Materialien zu laminieren, wie beispielsweise Sperrholz. Das Harz kann sowohl an organische wie auch an anorganische Fasern gebunden werden einschließlieh solcher Fasern, die (1) aus gedämpftem mechanisch und/oder chemisch reduziertem Cellulose- oder Lignocellulosematerial,
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wie Holz, Zeitungspapier, Baumwolle, Stroh, Bambus, Bagasse und Sisal, und (2) anorganischen Materialien, wie Asbest oder Mineralwolle, gebildet sind. Im allgemeinenlann das Harz in Verbindung mit irgendeinem Fasermaterial verwendet werden, indem die Fasern eine Breite und Dicke besitzen, die etwa gleich oder merklich kürzer als ihre Länge ist.
Mit den Fasern können in herkömmlicher Weise Zusastzstöffe, wie Leime, natürliche und synthetische Wachse, Fungizide, Pestizide, natürlicher und synthetischer Kautschuk, Asphalt und/ oder Kohleteeröle sowie trocknende öle, vereinigt werden. Vorzugsweise werden solche Zusatzstoffe mit der Faser während der Imprägnierung der Faser mit dem Harz vereinigt.
Qie Viskosität des härtbaren Aminoharzes kann von etwa 20 cP bei 25°C bis etwa 500 cP bei 25°C variieren, je nach der Rezeptür der Komponenten I und II und dem Zeitraum zwischen dem Vermischen und der Aufbringung. Die Plattendicken sowie die Mischzeit und die Preßzeit, die Mischtemperatur und die Preßtemperatur, können ehenfalls ohne Abweichung vom Erfindungsgedanken variiert werden.
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Claims (13)

  1. Patentansprüche
    / IJ Zweikomponentensystem zur Herstellung eines Aminoharzes, gekennzeichnet durch
    a) eine erste Komponente, die im wesentlichen aus etwa 15 bis 25 Gew.-% Harnstoff, etwa 30 bis 70 Gew.-% Formaldehyd, etwa 4,5 bis 10 Gew.-% Melamin, etwa 10 bis 30 Gew.-% Wasser und etwa 0,05 bis 4,0 Gew.-% Stabilisator, der aus einem solchen puffernden Mittel besteht, welches den pH-Wert der Masse im Bereich von etwa 4,0 bis etwa 7,5 hält, besteht, und
    b) eine zweite Komponente, die im wesentlichen aus etwa 35 bis 50 Gew.-% Harnstoff, etwa 45 bis 65 Gew.-% Wasser und etwa 0,5 bis 3,0 Gew.-% Katalysator zur Unterstützung der Reaktion zwischen Harnstoff, Melamin und Formaldehyd besteht.
  2. 2. Zweikomponentensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich? net, daß die erste Komponente als Stabilisator ein oder mehrere Ammoniumsalze organischer und/oder anorganischer Säuren enthält, die den pH-Wert der Masse im Bereich von etwa 4*0 bis etwa 7,0 halten.
  3. 3. Zweikomponentensystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn-
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    zeichnet, daß die erste Komponente als Stabilisator Ammoniumacetat oder Borsäure enthält.
  4. 4. Zweikomponentensystem nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn-
    aus
    zeichnet, daß die erste Komponente etwa 20 bis 25 Gew.-% Harnstoff, etwa 45 bis 60 Gew.-% Formaldehyd, etwa 4,5 bis etwa 6,5% Melamin, etwa 20 bis 25 Gew.-% Wasser und etwa 0,1 bis 1,0 Gew.-% Stabilisator, der ein pufferndes Mittel - ist, welches den pH-Wert der Masse auf etwa 5,0 bis etwa 6,0 hält, besteht.
  5. 5. Zweikomponentensystem nach Anspruch 4 e dadurch gekennzeichnet, daß die erste Komponente als Stabilisator Ammoniumaeetat, Ammoniumborat, Borsäure, Schwefelsäure, Chlorwasserstoffsäure, Ameisensäure, Essigsäure, Stearinsäure und/oder Gemische von Ammoniumhydroxid und Borsäure enthält.
  6. 6» Zweikomponentensystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Komponente als Stabilisator Ammoniumacetat enthält. ·
  7. 7. Zweikomponentensystem nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Komponente als Katalysator Ammonium- , chlorid, Ammoniumnitrat, Ammoniumphosphat, Aluminiumphosphat, Ammoniumsulfat und/oder Aluminiumammoniumsulfat enthält.
  8. 8. Verfahren zur Herstellung eines.Zweikomponentensystems nach
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    Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die Bestandteile der ersten Komponente und der zweiten Komponente jeweils in einer Temperatur im Bereich von etwa 10 bis 66°C (50 bis 15O°F) miteinander vermischt.
  9. 9. Verwendung eines Zweikomponentensystems nach Anspruch 1 bis 7, zur Bindung eines faserartigen Materials.
  10. 10. Verwendung nach Anspruch 9 in einem Mischungsverhältnis von etwa 40 bis 60, vorzugsweise etwa 45 bis 55 Teilen der ersten Komponente und etwa 60 bis 40, vorzugsweise etwa 55 bis 45 Teilen der zweiten Komponente.
  11. 11. Verwendung nach Anspruch 9 und 10 unter Vermischen bei einer Temperatur im Bereich von etwa 10 bis 32°C (50 bis 90°F).
  12. 12. Verwendung nach Anspruch 9 bis 11 zur Herstellungvon Faserplatten durch Imprägnierung des Fasermaterials mit dem Gemisch der beiden Komponenten des Zweikomponentensystems, Verformung des imprägnierten Fasermaterials zu einer Matte und Komprimierung der Matte zwischen Preßplatten, die auf einer Temperatur oberhalb 138°C (28O°F) und bei einem Druck oberhalb 35 kg/cm (5PP psi) gehalten werden, bis zu der erwünschten Dicke.
  13. 13. Verwendung nach Anspruch 12, wobei das durch Vermischen der beiden Komponenten des Zweikomponentensystems gebildete härtbare Aminoharz einen Feststoffgehalt im Bereich von etwa
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    45 bis etwa 60% und eine Viskosität im Beieich von etwa 10 bis etwa 300 cP bei 25°C besitzt«
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