DE3115846C2 - Process for the production of three-layer and multi-layer chipboard using phenol-formaldehyde cover layer resins - Google Patents

Process for the production of three-layer and multi-layer chipboard using phenol-formaldehyde cover layer resins

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DE3115846C2 DE19813115846 DE3115846A DE3115846C2 DE 3115846 C2 DE3115846 C2 DE 3115846C2 DE 19813115846 DE19813115846 DE 19813115846 DE 3115846 A DE3115846 A DE 3115846A DE 3115846 C2 DE3115846 C2 DE 3115846C2
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Abstract

Verfahren zur Herstellung drei- und mehrschichtiger Spanplatten unter Einsatz von Phenolformaldehyd-Decklagenharzen, in weiterer Ausgestaltung des Verfahrens nach Patent Nr. (P 2944178.9-43), indem die Decklagenspäne mit einem Phenolformaldehydharz verleimt werden, das bei einer Verarbeitungsviskosität bis zu maximal 3000 mPas einen Feststoffgehalt zwischen 20 und 30 und einen Alkaligehalt unter 8 aufweist.Process for the production of three-layer and multi-layer chipboard using phenol-formaldehyde cover layer resins, in a further development of the process according to patent no Has a solids content between 20 and 30 and an alkali content below 8.

Description

Decklagen von drei- und mehrschichtigen Spanplatten werden in der Regel mit den gleichen Phenolharzen hergestellt, die auch zur Verleimung der Mittellagenspänt· benutzt werden. Während die hohe Reaktivität dieser 45-48%igen wäßrigen Harze in den Mittellagen voll zur Geltung kommt, führt sie in den Deckschichten zu der bekannten Versprödung der Oberfläche. Hinzu kommt, daß die hohe Alkalität dieser Harze, weiche zur Schaffung rasant abbindender Mittellagenharze üblicher Feststoffgehalte und Viskositäten erforderlich ist, zu alkalireichem Schleifstaub führt, der bei der Verbrennung das bekannte Problem der Zerstörung der Verbrennungsöfen aufwirftThe top layers of three-layer and multi-layer chipboard are usually made with the same phenolic resins which are also used to glue the middle layer chips. While the high reactivity of this 45-48% aqueous resins come into their own in the middle layers, it leads to the in the outer layers known embrittlement of the surface. In addition, the high alkalinity of these resins, soft to Creation of rapidly setting middle layer resins with usual solids contents and viscosities is required, too alkali-rich grinding dust, which causes the well-known problem of the destruction of the incinerator during incineration poses

Aufgrund dieser Schwierigkeiten hat man vor einigen Jahren spezielle Decklagen-Phenolharze entwickelt, welche die geschilderten Nachteile nicht mehr zeigen. Das Problem wurde dadurch gekost, daß der Alkaligehalt der 45 -48%igen Harze von 9 und mehr % gesenkt und der Formaldehydanteil zur Verminderung der Reaktivität und zur Erzielung ausreichender Lagerstabilitäten ebenfalls reduziert wird.Due to these difficulties, a few years ago special phenolic resins for the top layer were developed, which no longer show the disadvantages described. The problem was offset by the alkali content of the 45-48% resins of 9% and more and the formaldehyde content to reduce the reactivity and is also reduced to achieve sufficient storage stability.

Diese Maßnahmen führen zu einer etwa 40%igen Anhebung des Phenolanteiles in den Harzen und somit zu einer wesentlichen Verteue-ung der neuen Decklagenharze und damit auch zu einer Verteuerung der Spanplatten, da zur Erhaltung der Spanplatteneigenschaften die auf den Span aufgebrachte Festharzmenge trotz des stark erhöhten Phenolanteiles der Harzlösungen nicht gesenkt werden kann.These measures lead to an approximately 40% increase in the phenol content in the resins and thus to a substantial increase in the cost of the new cover layer resins and thus also an increase in the cost of chipboard, because to maintain the chipboard properties, the amount of solid resin applied to the chip despite the greatly increased phenol content of the resin solutions cannot be reduced.

In Patent 2944 '78 ist ein Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen Spanplatten offenbart, indem die Decklagenspäne mit einem Phenolformaldehydharz verleimt werden, das bei einer Viskosität von 30-90 im 4-mm-DIN-Becher, entsprechend 140-500 mPa ■ s, einen Feststoffgehalt zwischen 30 und 41% und einen Alka· ■irgehalt unter 8% aufweist.In patent 2944 '78 a method of making multilayer particle board is disclosed by the Top layer chips are glued with a phenol-formaldehyde resin, which has a viscosity of 30-90 im 4 mm DIN beaker, corresponding to 140-500 mPa ■ s, a solids content between 30 and 41% and an Alka ■ has an ir content below 8%.

In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens nach Patent 29 44 178 wird ein Verfahren bereitgestellt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Decklagenspäne mit einem Phenolformaldehydharz verleimt werden, das bei einer Viskosität bis zu maximal 3000 mPa ■ s einen Feststoffgehalt zwischen 20 und 30%, vorzugsweise zwischen 25 und 30%, und einen Alkaligehalt unter 8%, vorzugsweise zwischen 2-6%, aufweist.In a further embodiment of the method according to patent 29 44 178 a method is provided that thereby is characterized in that the top layer chips are glued with a phenol-formaldehyde resin, which is a Viscosity up to a maximum of 3000 mPas a solids content between 20 and 30%, preferably between 25 and 30%, and an alkali content below 8%, preferably between 2-6%.

Es wurde gefunden, daß durch Molekülvergrößerung dieser Harze Decklagenphenolharze entstehen, die neben den genannten Vorteilen alkaliarmer Harze eine solche qualitative Verbesserung erfahren, daß der Feststot !anteil, bezogen auf Span, um 30% und mehr gesenkt werden kann. Die neuartigen Spanplatten-Decklagenbindemittel werden somit dadurch geschaffen, daß sie bei praktisch gleichen Alkaligehalten und Viskositäten der Harzlösungen, nämlich 20-100 see, besonders 30-90 see und insbesondere 30-70 see im 4-mm-DIN-Becher, /u seh' großen Molekülen kondensiert werden und nicht wie heute üblich 45-48, sondern nach Patent 29 44 178 nur noch 30-41 % Feststoffund in weiterer Ausgestaltung von Patent 29 44 178 sogar nur noch 20 - 30%, vorzugsweise 25-30% Feststoff enthalten. Die durch die wesentlich vergrößerte Molekülstruktur verringerte Lagerstabilität kann durch Senkung des Formaldehydanteiles der Harze kompensiert werden. Der Formaldehydgehalt ist somit durch die gewünschte Lagerstabilität vorgegeben.It has been found that the molecular enlargement of these resins gives top-layer phenolic resins which In addition to the advantages of low-alkali resins mentioned, such a qualitative improvement is experienced that the solid death ! share, based on chip, can be reduced by 30% and more. The new type of chipboard top layer binders are thus created in that they have practically the same alkali contents and viscosities the resin solutions, namely 20-100 seconds, especially 30-90 seconds and especially 30-70 seconds in the 4 mm DIN cup, / u see large molecules are condensed and not 45-48, as is common today, but according to patent 29 44 178 only 30-41% solids and in a further development of patent 29 44 178 even only 20-30%, preferably contain 25-30% solids. The reduced by the significantly enlarged molecular structure Storage stability can be compensated for by lowering the formaldehyde content of the resins. The formaldehyde content is thus predetermined by the desired storage stability.

Der Feststoffgehalt eines Harzes ist der Rück-tand, der nach Verdunsten des Wassers und möglicher niedrigmolekularer Verbindungen unter genau festgelegten Bedingungen (1 g, 1200C, 2 h) erhalten wi(j. Inder Regel kann man sagen, daß er bei Spanplattenbindemitteln gegenüber dem theoretischen FeststolTwert um 5-7% niedriger liegt, hauptsächlich bedingt durch da< Freiwerder, von Reaktionswasser.The solid content of a resin is the back-tand which, after evaporation of the water and possibly low molecular weight compounds under specified conditions (1 g, 120 0 C, 2 h) obtained wi (j. Indian rule, one can say that it faces in chipboard binders the theoretical solids value is 5-7% lower, mainly due to the fact that the water of reaction is free.

Anstelle des Phenolformaldehydharzes können auch Harze aus Formalaehyd oder anderen niederen Aldehyden mit 1 -4 C-Atomen und Alkylderivatendes Phenols mit 1 -9, bevorzugt 1-4 C-Atomen, in der Alkylgruppe eingesetzt werden.Instead of the phenol-formaldehyde resin, resins made from formaldehyde or other lower aldehydes can also be used with 1-4 carbon atoms and alkyl derivatives of phenol with 1-9, preferably 1-4 carbon atoms in the alkyl group can be used.

Durch die qualitative Überlegenheit der neuen Decklagenharze kann der sogenannte Beleimungsfaktor, d. h. der Festharzanteil pro atro Span (absolute Trockenheit), von 10-12% ohne Qualitätseinbuße auf 6 -8% reduziert werden. Der Wasserhaushalt des Soan-Rohformlings kani< sich je nach Feststoffgehalt der Harzlösung und Beleimungsfaktor bei vorgegebener Spanfeuchte zu höheren oder auch niedrigeren Feuchtegehalten der beleimten Späne verändern So entspricht praktisch der Beitrag eines 37%igen Harzes bei 8%iger Beleimung mit 13,6 kg I euchte/lüO kg atro bpan dem eines herkömmlichen 45°/oigen Phenolharzes bei ll,2%iger Beleimung, bzw. der Beitrag eines 29%igen Harzes bei 6%iger Beleimung mit 14,7 kg Feuchte/100 kg atro dem eines herkömmlichen 45%igen Phenolharzes bei 12%iger Beleimung. Die qualitativen Untersuchungen der neuartigen hochmolekularen Spanplattendecklagen-Phenolharze im ™Due to the qualitative superiority of the new top layer resins, the so-called gluing factor, ie the solid resin content per atro chip (absolute dryness), can be reduced from 10-12% to 6-8% without any loss of quality. The water balance of the Soan-Rohformlings Kani <vary depending on the solids content of the resin solution and Beleimungsfaktor with a predetermined clamping humidity higher or lower moisture contents of glued chips So practically corresponds to the contribution of a 37% resin at 8% sodium gluing with 13.6 kg I Moisture / 10 kg atro bpan that of a conventional 45% phenolic resin with 11.2% gluing, or the contribution of a 29% resin at 6% gluing with 14.7 kg moisture / 100 kg atro that of a conventional 45 % phenolic resin with 12% glue. The qualitative investigations of the new high-molecular-weight particle board top layer phenolic resins in the ™

Vergleich zu einem herkömmlichen 45%igen Decklagen-Phenolharz wurden an dreischichtigen Spanplatten durchgeführt, wobei die Mittelschichten der Spanplatten mit einem herkömmlichen alkalireichen 45%igen wäßrigen Phenolharz aufgebaut wurden.Compared to a conventional 45% top layer phenolic resin, three-layer chipboard carried out, the middle layers of the chipboard with a conventional alkali-rich 45% aqueous phenolic resin were built up.

31 15 34631 15 346

Die überlegene Qualität derneuen Phenolharze in den Spanplattendecklagen geht aus den folgendenBeispielen eindeutig hervor:The superior quality of the new phenolic resins in the chipboard cover layers is evident from the following examples clearly shows:

BeispieleExamples Tabelle ITable I.

Harzzusammensetzungen (Gew.-Teile)Resin compositions (parts by weight)

Harzresin AA. BB. CC. VergleichsComparison harzresin Phenolphenol 234234 218218 174174 284284 Formalin 37%igFormalin 37% 403403 394394 300300 547547 Natronlauge 50%ig50% sodium hydroxide solution 9898 9393 5858 9494 Wasserwater 265265 295295 468468 7575 KenndatenCharacteristics Feststoff %Solid% 3737 3535 2727 4545 Viskosität secViscosity sec ΛΊΛΊ 2<:2 <: 4141 4545 4-mm-DIN-Becher4 mm DIN cup Gelierzeit min bei 100° CGel time min at 100 ° C 2727 2121 2424 2525th

Die Herstellung dieser Harze kann nach herkömmlichen, bekannten Verfahren erfolgen.These resins can be produced by conventional, known methods.

Herstellung des Decklagenharzes A:Production of the top layer resin A:

234 Teile Phenol und 403 Teile Formalin 37%ig werden in einem Kolben vorgelegt und auf 70° C aufgeheizt Zu dieser Mischung werden innerhalb 60 min 98 Teile 50%ige Natronlauge zugegeben. Nach Chargierung von 265 Teilen Wasser wird die Temperatur auf 80° C gesteigert. Nach Erreichen der Viskosität von 35 sec/4-mm-DIN-Becher wurde der A-isatz a-igekühlt. - Die Decklagenharze B und C wie auch das Vergleichsharz wurden entsprechend hergestellt234 parts of phenol and 403 parts of 37% formalin are placed in a flask and heated to 70.degree 98 parts of 50% strength sodium hydroxide solution are added to this mixture in the course of 60 minutes. After charging The temperature is increased to 80.degree. C. in 265 parts of water. After reaching the viscosity of 35 sec / 4 mm DIN cup the A-batch was a-cooled. - The top layer resins B and C as well as the comparative resin became manufactured accordingly

35 Herstellung des Mittellagenharzes: 35 Production of the middle layer resin:

203 Gew.-Teile Phenol und 463 Gew.-Teile Formalin 37%ig werden in einem Kolben auf 80°C aufgeheizt Innerhalb von 2 h werden dann 98 Gew.-Teile Natronlauge 50%ig in die Reaktionsmischung eingetragen. Die Harzlösung wird anschließend auf 70° C abgekühlt und bei einer Viskosität von 50 see im 8-mm-DIN-Bechermit 174 Teilen Natronlauge 50% und 62 Teilen Wasser verdünnt und abgekühlt. Das so erhaltene 45%ige Harz wurde in den Versuchen als Mittellagen-Bindemittel eingesetzt.203 parts by weight of phenol and 463 parts by weight of 37% formalin are heated to 80 ° C. in a flask 98 parts by weight of 50% sodium hydroxide solution are then introduced into the reaction mixture over the course of 2 hours. the Resin solution is then cooled to 70 ° C and with a viscosity of 50 seconds in an 8 mm DIN beaker Diluted 174 parts of 50% sodium hydroxide solution and 62 parts of water and cooled. The 45% resin thus obtained was used in the tests as a middle layer binder.

Die Prüfung der Harze wurde an dreischichtigen i6 mm starken Spanplatten durchgeführt, deren Deckschicht-Mittelschicht-Span-Verhältnis 35 :65 betrug. Die Beleimung der auf etwa 5% Feuchte zurückgetrockneten Späne betrug bei den Harzen A und B jeweils 8% Feststoff/atro Holz, bei Harz C 6% und bei dem Vergleichsharz 11%. Der eingesetzte Mittellagenspan wurde in allen Fällen mit 8% Feststoffeines alkalireichen, herkömmlichen Phenolharzes beleimt. Die Feuchte des beleimten Mittellagenspans betrug vor der Verpressung 11,6%. Die Hydrophobierung der Späne erfolgte in allen Fällen mit 1% Paraflin/atro Holz.The testing of the resins was carried out on three-layer chipboard, 16 mm thick, with a top layer / middle layer chip ratio of 35:65. The gluing of the chips, which had dried back to about 5% moisture, was 8% solids / absolutely dry wood for Resins A and B, 6% for Resin C and 11% for the comparative resin. The middle layer chip used was glued in all cases with 8% solids of an alkali-rich, conventional phenolic resin. The moisture content of the glued middle layer chip was 11.6% before pressing. In all cases, the chips were made water-repellent with 1% paraflin / dry wood.

Die Verpressung der Rohlinge erfolgte in vier Minuten bei 180° C. Die Rohdichte der so hergestellten Platten betrug 680-690 kg/m3.The blanks were pressed in four minutes at 180 ° C. The bulk density of the boards produced in this way was 680-690 kg / m 3 .

Tabelle Π
SpanplatteneigenschaftenTable Π
Chipboard properties

Decklagenharz ABC Vergleichs-Cover layer resin ABC comparative

harzresin

Harzauftrag % atro/atro Holz 8 8 6 11Resin application% dry / dry wood 8 8 6 11

Spanfeuchte % 17,3 18,3 18,6 17.4Chip moisture% 17.3 18.3 18.6 17.4

Biegefestigkeit N/mm2 20,5 21,2 21,9 19,7Flexural strength N / mm 2 20.5 21.2 21.9 19.7

Dickenquellung % nach 24 h 9,6 9,5 9,6 9,6Thickness swelling% after 24 h 9.6 9.5 9.6 9.6

Es werden somit bei wesentlich vermindertem Feststoffgehalt und damit vermindertem Harzauftrag gleiche Festigkeitseigenschaften der erfindungegemäß hergestellten Spanplatten erzielt.It is thus the same with a significantly reduced solids content and thus reduced resin application Achieved strength properties of the chipboard produced according to the invention.

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung drei- und mehrschichtiger Spanplatten unter Einsatz von Phenolformaldehyd-Decklagenhaizen, in dem die Decklagenspäne mit einem Phenolformaldehydharz verleimt werden, das bei einer Viskosität von 30 -90 s im 4-mm-DIN-Becher, entsprechend 140 bis 500 mPa · s, einen Feststoffgehalt zwischen 30 und 41% und einen Alkaligehalt unter 8% aufweist, nach Patent 2944178 dadurch gekennzeichnet, daß die Decklagenspäne mit einem Phenolformaldehydharz verleimt werden, das bei einer Viskosität bis zu maximal 3000 mPa ■ s einen Feststoffgehalt zwischen 20 und 30% aufweist1. Process for the production of three-layer and multi-layer chipboard using phenol-formaldehyde cover layers, in which the top layer chips are glued with a phenol-formaldehyde resin, the at a viscosity of 30-90 s in a 4 mm DIN cup, corresponding to 140 to 500 mPa · s, a solids content between 30 and 41% and an alkali content below 8%, according to patent 2944178 thereby characterized in that the top layer chips are glued with a phenol-formaldehyde resin, which at a viscosity up to a maximum of 3000 mPas has a solids content between 20 and 30% 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Decklagenspäne mit einem Phenolformaldehydharz verleimt werden, das einen Feststoffgehalt zwischen 25 und 30% und einen Alkaligehalt zwischen 2-6% aufweist2. The method according to claim 1, characterized in that the top layer chips with a phenol-formaldehyde resin be glued, which has a solids content between 25 and 30% and an alkali content between 2-6%
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