CH466557A

CH466557A - Verfahren zur Herstellung von hellen phenolharzgebundenen Holzwerkstoffen

Info

Publication number: CH466557A
Application number: CH29368A
Authority: CH
Inventors: Josten Friedrich Dipl-Chem Dr; Ulrich Schubert Hans
Original assignee: Rheinpreussen Ag
Priority date: 1967-02-08
Filing date: 1968-01-09
Publication date: 1968-12-15
Also published as: DE1653267A1; FR1556493A; DE1653267B2; BE710387A; AT293028B

Description

Verfahren zur Herstellung von hellen phenolharzgebundenen Holzwerkstoffen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von hellen phenolharzgebundenen Holzwerkstoffen, insbesondere Spanplatten.

Die Verwendung von flüssigen, wässerigen Phenolharzen auf den mannigfachsten Gebieten, z. B. der Holzindustrie zur Fertigung von Faserplatten, Spanplatten, Sperrholz oder zur Bindung von Sand in der Giesserei oder von Schleifmitteln in Schleifscheiben ist auf Grund der ausgezeichneten Eigenschaften der Phe nolharze - allgemein bekannt. Die Phenolharze härten mit einer dunkelbraun/roten Farbe durch. Diese dunkelbraun/rote Farbe wirkt überall da störend, wo zwar hervorragende Eingeschaften verlangt werden, gleichzeitig jedoch der äussere Eindruck, wie beispielsweise helle Oberflächen bei Schichtpresstoffen oder Spanplatten, farblich nicht beeinflusst werden sollen.

Erfindungsgemäss wird dieser Nachteil dadurch vermieden, dass die zur Bindung eingesetzten Phenolresole durch Zugabe von Säuren oder SäureEstern vor oder während des Pressvorganges auf pH-Werte von 6-8 eingestellt werden.

Es hat sich nämlich herausgestellt, dass man wässrige, alkalische Phenolharze, sog. Resole, durch Zusatz von Säuren oder Säure-Estern, vorzugsweise aromatischen Sulfonsäuren und Carbonsäuren, bei pH-Werten von 6-8, insbesondere von 7, zur Aushärtung bringen kann, wobei ohne vorherige Ausfällung der Harzsubstanz ein leichtes Arbeiten über längere Zeit ermöglicht ist. Der hierbei erzielte Resitzustand zeigt eine helle, fast weisse Farbe und ist somit ohne Einfluss auf die Farbe des Endproduktes. Die pH-Einstellung kann mit Sulfonsäuren oder Carbonsäuren selbst erfolgen, aber auch mit Mischungen aus beiden, als auch im Gemisch mit bekannten Säuren, wie Schwefelsäure, Salzsäure, Phosphorsäure usw. Die Lagerfähigkeit der klaren, wässrigen Phenolharze bei pH 7 ist überraschend gut und nicht beeinträchtigt.

Eine weitere Möglichkeit, die Neutralisation von Phenolharzen auf pH 7 durchzuführen, bietet die Einbringung von Estern der vorgenannten Säuren in die Phenolharze. Die Neutralistation erfolgt dann bei Temperatureinwirkung durch teilweise Aufspaltung der Ester in Säure und Alkohol sowie der Umsetzung der gebildeten Säure mit vorhandenen Alkalimengen. Die speziell mit Mono- und Diester von Dicarbonsäuren versetzten Phenolharzbindemittel zeigen insbesondere bei Spanplatten deutlich eine verbesserte Oberfläche. Derartige Platten sind geschlossener und glatter in der Oberfläche. Die bei normalen Spanplatten notwendige Schleifarbeit kann ganz entfallen oder zumindest stark herabgesetzt werden.

Beispiel I
1.000 g eines wässerigen Phenolformaldehyd-Harzes und einem Alkaligehalt von 5 O/o werden mit 215 g para Toluolsulfonsäure auf einen pH-Wert von 7 gebracht.

Fertigt man mit dem so neutralisierten Harz eine Spanplatte, so zeigt die fertige Platte eine hellgelbe, fast weisse Färbung, die der Eigenfärbung des eingesetzten Holzspanes entspricht.

Beispiel 2
Wie bei Beispiel 1, jedoch wurde zur Neutralisation die theoretisch notwendige Menge von 129 g Maleinsäuremonomethylester zugesetzt. Die völlige Neutralisation des Alkaligehaltes - erfolgte bei diesem Beispiel in der Presse durch Verseifung des Maleinsäuremonomethylesters. Die gefertigte Spanplatte zeichnete sich ebenfalls durch eine besonders helle Oberfläche aus.

Der Vorteil der hellen Durchhärtung ist in besonderer Weise bei der Verarbeitung von Celluloseprodukten gegeben. Beispielsweise werden erfindungsgemäss hergestellte Phenolharzspanplatten sehr hell und sich von einer Harnstoffplatte kaum zu unterscheiden. Ebenfalls führen Leimdurchschläge, wie sie in der Sperrholzindustrie vorkommen, nicht mehr zu den bekannten braun/roten Flecken und somit zu Ausschussware, sondern können - bedingt durch die helle Aushärtung - ohne weiteres weiterverarbeitet werden. Pressformteile und Schichtpresstoffe werden farblich von Phenolharzen, die auf pH 7 gebracht wurden, nicht mehr beeinflusst. Die aromatischen Sulfonsäuren und Carbonsäuren gestatten bei Phenolharzen eine optimale Einstellung des EndpH-Wertes für die Durchhärtung, nämlich 7.

So zeigt es sich, dass beispielsweise bei Spanplattenfertigungen bei bestimmten Systemen der pH-Wert 7 die besten Platten ergibt mit der höchsten Biegefestigkeit. pH-Werte leicht oberhalb oder unterhalb 7, etwa 8-9 bzw. 6-5, führten eindeutig zu Platten, mit geringerer Festigkeit.

Die Helligkeit der Platten ist allerdings schon bei pH Werten des Bindemittels um 7 gleich.

Beispiel 3
500 g atro Späne wurden mit 10% Festharz wie üblich beleimt und in einer hydraulischen Presse bei 160-170 C in 10 Min. mit entsprechenden Drucken auf ein gamma von 0,7 verdichtet. Die so-hergestellten Spanplatten wurden
I) mit einem üblichen alkalischen Phenolformaldehydresol mit-einem pH-Wert von 13,
II) mit dem gleichen Formaldehydresol in neutralisiertem Zustand (pH 7), wobei die Neutralisation mit para-Toluolsulfonsäure durchgeführt wurde,
III) mit dem gleichen Formaldehydresol in neutralisiertem Zustand (pH 7), wobei die Neutralisation mit einem Gemisch aus para-Toluonsulfonsäure/Salzsäure vorgenommen wurde, dessen Mischungsverhältnis para Toluonsulfonsäure und Salzsäure 4 :

3 betrug, be leimt,
IV) Bei Versuch IV wurde die Neutralisation mit Salizylsäure vorgenommen.

V) Bei Versuch V wurde die theoretischen Mengen Phthalsäure-Monoäthylester zugegeben, die zur Neutralisation in der Wärme auf pH 7 notwendig sind.

VI) Die Platte 6 ist als Vergleichsmodell eine harnstoffleimgebundene Spanplatte.

Nach üblicher Klimatisierung wurden folgende physikalischen Prüfmethoden durchgeführt und miteinander verglichen: 1 II III IV | V | VI Biegefestigkeit 380 364 319 338 280 kg/cm2 280 Querzugsfestigkeit 7,3 7,1 7,0 7,1 6,8 kg/cm2 6,0 Kochquellung 17,2 O/o 17,9 O/o : 19,4 0/o 17,8 O/o zerfällt 2 h/100 C 16,0 O/o Kaltquellung 12,8 o/o 12,8 O/o : 11,7 O/o 12,0 % 12,00/0 2 h/20 C 10,5 % Aussehen/Farbe rötl. braun sehr helle Oberflächen wie bei
Phenolharz üblich
Die in der Tabelle unter II-V aufgeführten Spanplatten zeigen sehr helle, von Harnstoffleim (VI) gebundenen Spanplatten kaum zu unterscheidende Oberflächen.

Es ist zu bemerken, dass durch die pH-Einstellung auf 7 die sehr guten Phenolharzeigenschaften nicht verlorengehen und somit die mechanischen Werte keinesfalls negativ beeinflusst werden.

Claims

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von hellen phenolharzgebundenen Holzwerkstoffen, insbesondere Spanplatten, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Bindung eingesetzten Phenolresole durch Zugabe von Säuren oder Säure Estern vor oder während des Pressvorganges auf pH Werte von 6-8 eingestellt werden.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Phenolresole auf den pH-Wert 7 neutralisiert werden.

2. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die Neutralisation durch aromatische Carbonsäuren oder deren Gemische und/oder Sulfonsäuren und/oder andere wasserlösliche Säuren, insbesondere Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Essigsäu re, vor und/oder während des Pressvorganges auf pH 7 durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Neutralisation para-Toluolsulfon- säure verwendet wird.

4. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Neutralisation Phthalsäure oder deren Ester verwendet.

5. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Neutralisation Maleinsäure oder deren Ester verwendet.