DD149182B3 - METHOD FOR PRODUCING WOOD MATERIALS WITH VERY LOW FORMALDEHYDE LEAVE - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Holzwerkstoffen mit sehr geringer Formaldehydabgabe, die durch Verleimung entsprechender Rohstoffe mit Kondensationsprodukten aus Harnstoff und Formaldehyd, ggf. im Gemisch mit einem anderen Aldehyd, hergestellt werden.The invention relates to a process for the production of wood-based materials with very low formaldehyde release, which are prepared by gluing corresponding raw materials with condensation products of urea and formaldehyde, optionally in admixture with another aldehyde.
Es ist bekannt, daß Kondensationsprodukte des Formaldehyds mit Harnstoff bzw. Melamin sowohl während des Aushärtungsvorganges als auch nach dessen Beendigung Formaldehyd abgeben. Besonders die Formaldehydabgabe aus dem verleimten Werkstoff, die durch restlichen freien oder hydrolytisch gebildeten Formaldehyd verursacht werden kann, ist für die Verarbeiter und Verbraucher derartiger Werkstoffe von außerordentlicher Bedeutung, da sie zu gesundheitlichen Schäden führen kann.It is known that condensation products of formaldehyde with urea or melamine release formaldehyde both during the curing process and after its completion. In particular, the formaldehyde release from the glued material, which can be caused by residual free or hydrolytically formed formaldehyde, is of great importance to the processors and consumers of such materials, since it can lead to health problems.
Es ist weiterhin bekannt, daß die nachträgliche Abspaltung von Formaldehyd aus Holzwerkstoffen durch Verringerung des im Harnstoff-Formaldehyd-Harz gebundenen Formaldehyds oder durch Beimengung von Harnstoff zum Leim gesenkt werden kann. In beiden Fällen muß mit negativen Auswirkungen auf die physikalisch-technologischen Eigenschaften der Holzwerkstoffe gerechnet werden (Roffael, Holz als Roh- und Werkstoff 34 [1976] 385-390, EP 6486).It is also known that the subsequent elimination of formaldehyde from wood materials can be reduced by reducing the urea-formaldehyde resin bound formaldehyde or by adding urea to the glue. In both cases, negative effects on the physico-technological properties of wood-based materials must be expected (Roffael, Holz als Roh- und Werkstoff 34 [1976] 385-390, EP 6486).
Es ist weiterhin bekannt, daß die nachträgliche Formaidehydabgabe aus Holzwerkstoffen durch die Vorbehandlung der zu verleimenden Holzrohstoffe mit einer wäßrigen Dispersion eines in Wasser dispergierbaren Polymerisates oder Wachses und eines wasserverträglichen Mittels zur Bindung von Formaldehyd um 50-75% gesenkt werden kann. Trotz der erheblichen Vorzüge dieser Verfahrensweise gegenüber früheren Versuchen zur Verringerung der nachträglichen Formaldehydabgabe aus Holzwerkstoffen stellte sich als nachteilig heraus, daß z. B. bei der Spanplattenherstellung, bedingt durch die Zusammensetzung und Menge der Zusatzprodukte, ein erheblicher Kostenanstieg eintritt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Wirkung des Zusatzproduktes an dessen Versprühung auf den Holzrohstoff gebunden ist und das Verfahren damit nur für einen Teil der zur Herstellung von Spanplatten üblicherweise verwendeten Anlagen ohne deren Veränderung anwendbar ist (DE 2740207). Es bestand die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung von Holzwerkstoffen mit sehr geringer Formaldehydabgabe zu entwickeln, das die Kosten der Werkstoffherstellung nicht entscheidend erhöht und allseitig anwendbar ist. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung von Holzwerkstoffen mit sehr geringer Formaldehydabgabe, vorzugsweise von Holzspanplatten, die durch Verleimung entsprechender Rohstoffe, vorzugsweise von Holzspänen, mit an sich bekannten Kondensationsprodukten aus Harnstoff und Formaldehyd, gegebenenfalls im Gemisch mit anderen Aldehyden, hergestellt werden, gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß dem zu verleimenden Holzrohstoff oder dem Bindemittel Kondensationsprodukte aus Harnstoff und Formaldehyd im Molverhältnis 1,0:0,3 bis 1,0:1,0 zugefügt werden. Eine Variante besteht darin, daß die Kondensationsprodukte in Verbindung mit einem formaldehydbindenden Monomeren zugefügt werden. Die im Sinne der Erfindung zur Verleimung eingesetzten Kondensationsprodukte aus Harnstoff sind die üblichen, als Bindemittel insbesondere für die Herstellung von Holzwerkstoffen verwendeten Produkte, die sowohl als wäßrige Lösungen als auch als Pulver im Handel sind. Bei Kondensaten aus Formaldehyd und Harnstoff liegt das Molverhältnis dieser Verbindungen gewöhnlich zwischen 1,2 und 1,7. Auch wenn das Kondensat weitere Bestandteile, wie z.B. Melamin, Phenol oder Melamin und Phenol bzw. andere Aldehyde als Formaldehyd enthält, bleibt das Verhältnis zwischen der Carbony !gruppe und der mit dieser zur Reaktion befähigten Gruppierung meist in dem Bereich, der dem genannten Molverhältnis Formaldehyd/Harnstoff zugrunde liegt.It is also known that the postformaldehydabgabe of wood materials by the pretreatment of the wood raw materials to be bonded with an aqueous dispersion of a water-dispersible polymer or wax and a water-compatible agent for binding of formaldehyde by 50-75% can be reduced. Despite the considerable advantages of this procedure compared to previous attempts to reduce the subsequent formaldehyde release from wood materials turned out to be disadvantageous that z. B. in chipboard production, due to the composition and amount of the additional products, a significant increase in costs occurs. Another disadvantage is that the effect of the additional product is bound to the spray on the wood raw material and the process thus only for a part of the plants commonly used for the production of chipboard without their modification is applicable (DE 2740207). The object was to develop a process for the production of wood materials with very low formaldehyde release, which does not significantly increase the cost of material production and is universally applicable. This object is achieved by a process for the production of wood materials with very low formaldehyde release, preferably of wood chipboard, which are prepared by gluing corresponding raw materials, preferably wood chips, with known condensation products of urea and formaldehyde, optionally in admixture with other aldehydes , which is characterized in that condensation products of urea and formaldehyde in the molar ratio of 1.0: 0.3 to 1.0: 1.0 are added to the wood raw material or the binder to be bonded. One variant is that the condensation products are added in conjunction with a formaldehyde-binding monomer. The urea condensation products used in the context of the invention for gluing are the customary products used as binders, in particular for the production of wood-based materials, which are commercially available both as aqueous solutions and as powders. For condensates of formaldehyde and urea, the molar ratio of these compounds is usually between 1.2 and 1.7. Even if the condensate contains other constituents, such as Contains melamine, phenol or melamine and phenol or other aldehydes as formaldehyde, the ratio between the carbonyl group and the group capable of reacting with it usually remains in the range which underlies the mentioned molar ratio of formaldehyde / urea.
Die erfindungsgemäß zur Herstellung von Holzwerkstoffen mit sehr geringer Formaldehydabgabe eingesetzten Kondensationsprodukte aus formaldehydbindenden Monomeren, wie Harnstoff und Formaldehyd oder anderen Aldehyden haben ein im Vergleich zu den üblichen Leimen verringertes Verhältnis zwischen derCarbonylgruppe und der mit dieser zur Reaktion befähigten Gruppierung. Zum Beispiel liegt das Molverhältnis von Harnstoff/Formaldehyd-Kondensaten, die zur Herstellung von Holzspanplatten mit sehr geringer Formaldehydabgabe Verwendung finden, zweckmäßigerweise zwischen 1:0,3 und 1:1,0. Wird die Formaldehydmenge darüber hinaus verringert, sind Festigkeitsverluste der Spanplatte bei sonst gleichen Verleimungsbedingungen nicht auszuschließen. Bei Erhöhung des Formaldehydanteils über den genannten Wert wären zur Erreichung vergleichbarer Effekte größere Mengen des Kondensationsproduktes erforderlich, die jedoch durch gleichzeitige Zugabe eines formaldehydbindenden Monomeren verringert werden können.The condensation products of formaldehyde-binding monomers such as urea and formaldehyde or other aldehydes used according to the invention for the production of wood materials with very low formaldehyde release have a reduced ratio compared with the conventional glues between the carbonyl group and the group capable of reacting with it. For example, the molar ratio of urea / formaldehyde condensates used to make chipboard with very low formaldehyde release is desirably between 1: 0.3 and 1: 1.0. If the amount of formaldehyde is also reduced, strength losses of the chipboard can not be ruled out given otherwise identical bonding conditions. When the formaldehyde content is increased above the stated value, larger amounts of the condensation product would be required to achieve comparable effects, which however can be reduced by the simultaneous addition of a formaldehyde-binding monomer.
Wesentliche Voraussetzung für die Verwendbarkeit der Kondensationsprodukte ist neben der Formaldehydbindung deren Lagerstabilität. Die in den Anwendungsbeispielen beschriebenen Versuche wurden mit Produkten durchgeführt, die nicht handelsüblich sind. Die formaldehydbindenden Kondensationsprodukte können sowohl dem Bindemittel als auch dem zu verleimenden Rohstoff zugefügt werden. Bezogen auf die Herstellung von Spanplatten ergeben sich daraus die Möglichkeiten, das Kondensat entweder dem zur Verleimung vorgesehenen Bindemittel bzw. der Leimflotte zuzusetzen oder die unbeleimten Späne einzusprühen. Die Menge des Zusatzes ist von der Formaldehydabgabe des verwendeten Bindemittels und der Größe des gewünschten Effektes abhängig. Werden z.B. Spanplattenleime mit FESYP-Formaldehyd-Werten von 0,06 und 0,03% als Bindemittel eingesetzt, so ist zur Erreichung des gleichen Endwertes der Formaldehydabgabe für den erstgenannten Leim die größere Menge des erfindungsgemäßen Zusatzproduktes erforderlich.An essential prerequisite for the usability of the condensation products is, in addition to the formaldehyde binding, their storage stability. The experiments described in the application examples were carried out with products that are not commercially available. The formaldehyde-binding condensation products can be added both to the binder and to the raw material to be glued. Based on the production of chipboard resulting from the opportunities to add the condensate either intended for gluing binder or the glue liquor or spray the unglued chips. The amount of additive depends on the formaldehyde release of the binder used and the size of the desired effect. If e.g. Particleboard glues with FESYP-formaldehyde values of 0.06 and 0.03% used as binders, so to achieve the same final value of the formaldehyde release for the former glue, the larger amount of the inventive additive is required.
Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel) Aus einem handelsüblichen Harnstoff/Formaldehyd-Bindemittel wird eine Leimflotte der ZusammensetzungExample 1 (Comparative Example) A commercially available urea / formaldehyde binder forms a size liquor of the composition
bereitet und in einer Menge von 8% Harz, bezogen auf atro Holz, auf Kiefer-Schneidspäne (Länge: 15-20 mm. Breite: 3-5 mm, Dicke: 0,2-0,4mm) aufgebracht. Die beleimten Späne werden unter den Bedingungenprepared and applied in a quantity of 8% resin, based on atro wood, on pine chips (length: 15-20 mm, width: 3-5 mm, thickness: 0.2-0.4 mm). The glued chips are under the conditions
Preßtemperatur 160-1650CPressing temperature 160-165 0 C
Preßdruck 1,5 N/mm2 Pressing pressure 1.5 N / mm 2
Preßzeit 7 minPressing time 7 min
zu Spanplatten von 20 mm Stärke verarbeitet, die die folgenden, nach üblichen Methoden bestimmten Eigenschaften aufweisen:into chipboard of 20 mm thickness, having the following properties determined by conventional methods:
Dichte g/cm3 0,610Density g / cm 3 0.610
Biegefestigkeit N/mm2 25,1Bending strength N / mm 2 25.1
Querzugsfestigkeit V 20 N/mm2 0,63Transverse tensile strength V 20 N / mm 2 0.63
Quellung nach 2h % 3,3Swelling after 2h% 3.3
Formaldehydabgabe FESYP % 0,035Formaldehyde release FESYP% 0.035
Ein Harnstoff/Formaldehyd-Kondensat des Molverhältnisses 1:0,5 wird bei der Herstellung von Spanplatten gemäß Beispiel 1 eingesetzt. Vom Beispiel 1 abweichende Bedingungen sowie die Ergebnisse der Ausprüfung enthält Tab.A urea / formaldehyde condensate of the molar ratio 1: 0.5 is used in the production of particle board according to Example 1. Deviating from Example 1 conditions and the results of the test contains Tab.
Ein Gemisch aus 40% Leim gemäß Beispiel 1,40% Harnstoff und 20% Wasser wird bei der Spanplattenherstellung gemäß Beispiel 1 als Zusatzprodukt verwendet. Vom Beispiel 1 abweichende Bedingungen sowie die Ergebnisse der Ausprüfung enthält Tab. 2.A mixture of 40% glue according to Example 1.40% urea and 20% water is used in the particle board production according to Example 1 as an additional product. Conditions deviating from Example 1 and the results of the test are given in Tab. 2.
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