DE69825792T2 - Geschäumtes klebstoffharz und dessen verwendung zum verkleben von tafeln und platten auf holzbasis - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen geschäumten Harzklebstoff und auf dessen Verwendung für das Verkleben von Platten auf Holzbasis, wie Sperrholz.
- In Bezug auf das Verkleben von Platten und Brettern auf Holzbasis haben die Qualitäts- und Umweltanforderungen in letzter Zeit deutlich zugenommen. Die hauptsächliche Absicht war die Reduzierung unvermeidbarer Emissionen in die Arbeitsumgebung infolge der Anwendung des Klebstoffes, beispielsweise bei der konventionellen Sprühtechnik. Andererseits besteht der Bedarf, die Menge des verwendeten Klebstoffes aus ökonomischen und ökologischen Gründen zu reduzieren. Darüber hinaus kann, wenn die Produktion derartiger Platten auf Holzbasis schwankt, das verfrühte Aushärten des Klebstoffes gelegentlich Probleme verursachen.
- Im Vergleich zu den traditionellen alternativen auftragenden Verfahren werden einheitliche und genügende Resultate beim Verkleben mit den gegenwärtigen Verfahren unter Verwendung wenig geschäumter Phenolharz-Klebstoffe erreicht. Das Aufschäumen der Phenolharze verhilft dazu, die Kontamination der Umgebung der Produktionslinien zu reduzieren. Ebenfalls bindet der Schaum mögliche Emissionen und Gerüche besser als gewöhnliche Verfahren. Das Aufschäumen des Harzes, um dessen Volumen zu erhöhen, reduziert den Bedarf des Wassers, und somit werden Misserfolge der Kleblinie infolge von übermäßiger Feuchtigkeit während des heißen Pressens verhindert. Geschäumter Phenolharz-Klebstoff kann äußerst gleichmäßig aufgetragen werden auf die zu verklebende Oberfläche, welche sogar rau und unregelmäßig sein kann. Der Klebstoff dringt weniger in die zu verklebenden Materialien ein und härtet langsamer aus. Bei den meisten gewöhnlichen Verfahren unter Verwendung von geschäumten Phenolharz als Klebstoff wird das Aufschäumen und die gleichzeitige Stabilisierung des Schaums bewerkstelligt mittels getrocknetem und gepulvertem tierischem Blut aus Schlachthäusern. Das Blut-Protein in Kombination mit einem oberflächenaktiven Mittel schäumt den Klebstoff schnell auf und stabilisiert den aufgeschäumten Klebstoff zu einer in einer erforderlichen Zeitspanne verwendbaren Form.
- U.S. Patent Nr. 3 905 921 beschreibt einen schnell aufschäumenden und aushärtenden Phenolharz-Klebstoff, insbesondere für das Verkleben von Sperrholz-Tafeln. Eine grundlegende 30-45% Harz-Lösung, als Harz enthaltend ein Kondensationsprodukt von einem Phenol und einem Aldehyd, insbesondere von einem Phenol und Formaldehyd, wird gemischt mit 5-30% getrocknetem pulverisiertem tierischem Blut, Wasser und einer geeigneten Menge von Glyoxal oder anderem Aldehyd, um die Viskosität des Klebstoffes zu regeln. Das Blut wurde gesammelt aus den Böden von Schlachthäusern, dann getrocknet und pulverisiert. Allerdings kann ein derartiges tierisches Blut aus Schlachthäusern eine potentielle Quelle von Mitteln sein, welche Krankheiten verursachen, die von diesem Blut auf Menschen übertragen werden. Demgemäss ist die Verwendung von derartigem tierischem Blut aus gesundheitlichen und ökologischen Gründen fragwürdig. Darüber hinaus schwankt die Qualität diese Blutes, und führt zu unkontrollierten Veränderungen bei den Eigenschaften des Klebstoffes.
- Die Veröffentlichung von U.S. Patent Nr. 4 403 013 bezieht sich auf einen schäumbaren, in Wärme aushärtenden Klebstoff für die Produktion von Sperrholz. Dieser Klebstoff hat ein Phenolharz wie Phenol-Formaldehyd-Harz, gemischt mit einem Fettsäureamid oder einem tertiären Aminoxid als ein für das Aufschäumen notwendiges oberflächenaktives Mittel. Der Schaum wird mit Ton stabilisiert, beispielsweise Attabulgit, welches im Wesentlichen ein kristallines hydratisiertes Magnesiumaluminiumsilikat ist. Der Klebstoff hat des Weiteren ein Verdickungsmittel, wie zum Beispiel Mehl von Weizen, Roggen, Kartoffel, oder natürlichen Kautschuk u.s.w. Ein grundlegender Bestandteil wie zum Beispiel Natriumcarbonat wird ebenfalls zu dem Klebstoff hinzugefügt, um dessen pH oberhalb von 9 einzustellen. Die Bestandteile des Klebstoffes werden zusammengefügt und gemischt, anschließend wird Luft, Stickstoff oder irgendein anderes inertes Gas zu dem Gemisch unter heftigem Rühren hinzugefügt, um den Klebstoff aufzuschäumen.
- Eine zweckmäßige Extrusions-Apparatur für das Aufschäumen des Klebstoffes und für das Auftragen von diesem auf hölzerne Bretter ist offenbart in U.S. Patent Nr. 4 470 789. In dieser Apparatur wird ein flüssiges Klebstoffgemisch über eine Pumpe durch eine separate Linie zu einer aufschäumenden Einheit zugeführt, um ein Gas, typischerweise Luft, beizumischen. Der erhaltene Schaum wird über einen auftragenden Kopf auf die zu verklebenden Oberflächen gegeben.
- Der geschäumte Klebstoff konnte auch angewendet werden bei Brettern auf Holzbasis, gemäß dem Verfahren, beschrieben in U.S. Patent Nr. 4 115 178, des Weiteren mit den Schritten des mechanischen Vorpressens und dem eigentlichen heißen Pressen.
- U.S. Patent Nr. 4 258 088 offenbart ein Verfahren für das Produzieren von Sperrholz-Tafeln. In diesem periodischen Verfahren wird ein geschäumter Sperrholz-Klebstoff einheitlich auf bewegende Oberflächen, die verklebt werden, aufgetragen.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bereitzustellen einen aufschäumbaren Harz-Klebstoff für das Verkleben von Brettern auf Holzbasis wie Sperrholz-Tafeln, ohne jegliche tierische Produkte, um den Klebstoff aufzuschäumen und zu stabilisieren. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, bereitzustellen einen aufschäumbaren Klebstoff, der leicht und schnell aufgeschäumt werden kann, wobei die Stabilität, Dichte, Viskosität und andere Eigenschaften des aufgeschäumten Klebstoffes geeignet sind für das Verkleben insbesondere von Tafeln auf Holzbasis und Brettern wie Sperrholz, Spanplatte, Hartfaserplatte, Platte aus orientiertem Strang, und Waffelplatte.
- Die charakteristischen Merkmale des aufschäumbaren Harz-Klebstoffes und dessen Verwendung für das Verkleben hölzerner Bretter werden gemäß der vorliegenden Erfindung in den beigefügten Ansprüchen dargelegt.
- Der Harz-Klebstoff der vorliegenden Erfindung hat ein in Wärme aushärtendes Harz wie Phenol-Formaldehyd, Resorcinol-Formaldehyd, Harnstoff-Formaldehyd, oder Melamin-Formaldehyd-Harz, oder Gemische oder Kombinationen daraus, ein organisches Füllmaterial oder – materialien, ein kationisches Acrylamid-Copolymer, ein oberflächenaktives Mittel, Wasser, und eine Base. Diese Bestandteile werden auf konventionelle Weise vermischt, beispielsweise gemäß der Veröffentlichung von U.S. Patent 4 403 013. Der Anteil des Harzes, der vorzugsweise hinzugefügt wird als wässrige Phenol-Formaldehyd-Harz-Lösung ist im Bereich von 40-80%, bevorzugt 50-75%. Der Anteil der Trockenmasse dieses Phenol-Formaldehyd-Harzes ist zwischen 35 und 65%, vorzugsweise zwischen 40 und 50%, und das Molverhältnis von Formaldehyd zu Phenol schwankt zwischen 1,8 und 2,8. Das Harz wurde hergestellt unter Verwendung von anorganischen Alkali-Katalysatoren mit Hydroxyl-Korrelation von 3-10%. Bevorzugte anorganische Alkali-Katalysatoren beinhalten Alkali- und Erdalkalimetall-Hydroxide, Oxide und Salze von schwachen Säuren. Das Füllmaterial wie Weizen-, Roggen-, oder Kartoffelmehl, Stärke, natürlicher Kautschuk, Holzmehl, Cellulose-Derivate oder Alginate wird hinzugefügt in einer Menge von 2-10%, vorzugsweise 5-8%. Der Anteil des kationischen Acrylamid-Copolymers ist zwischen 1 und 10%, vorzugsweise 2 bis 5%, wobei dieses Copolymer typischerweise hinzugefügt wird als 10-50% wässrige Lösung mit einem kationischen Verhältnis von 20-100, vorzugsweise 30-80%, einem Molekulargewicht von 10000-300000, vorzugsweise mehr als 50000, und mit einem pH-Wert zwischen 2 und 4. Des Weiteren wird bevorzugt, zu dem Klebstoff ein anionisches oder neutrales oberflächenaktives Mittel hinzuzufügen wie Natriumalkylsulfat, sulfonisiertes Alkohol-Ethoxylat, alfa-Olefin-Sulfonat, oder Alkylbenzolsulfonat. Das kationische Acrylamid-Copolymer kann hergestellt werden aus Monomeren mit Acrylamid oder Monomeren in einer copolymeren kationischen Form wie zum Beispiel quartäres Alkyl-N-Alkylamin von Acrylamid, sekundäres oder tertiäres Alkyl-N-Alkylamin von Acrylamid oder primäres Acrylamin, Ester einer Akrylsäure, wobei der Alkohol-Rest von welchen ist ein quartäres N-Alkylamin-Alkoxid, oder sekundäres oder tertiäres N-Alkylamin-Alkoxid oder primäres Aminalkoxid. Das insbesondere bevorzugte oberflächenaktive Mittel ist Natrium(2-ethylhexyl)sulfat, das hinzugefügt wird in einem Anteil von 0,05-1%, vorzugsweise 0,1-0,5%. Darüber hinaus kann eine Base wie Natriumhydroxid, Natriumcarbonat oder jede andere basische Verbindung, mit welcher der pH des Gemisches oberhalb von 9 eingestellt werden kann, und 5-50% Wasser zu diesem Klebstoff-Gemisch hinzugefügt werden. Das Aufschäumen des Gemisches wird vorzugsweise. bewerkstelligt unter Verwendung einer hohen Scherung, beispielsweise durch bekannte aufschäumende Vorrichtungen, durch Einführen eines inerten Gases zu diesem Gemisch, wie Stickstoff oder Luft, vorzugsweise Luft.
- Die Erfindung wird nun ausführlich beschrieben in dem folgenden Beispiel, welches sich bezieht auf eine bevorzugte Ausführungsform, die als veranschaulichend, nicht die Erfindung einschränkend betrachtet werden sollte.
- Beispiel 1
- 60 Gew.-% einer wässrigen Phenol-Formaldehyd-Harz-Lösung mit einem Gehalt an Feststoffen von 40-50%, Molverhältnis von 1,8-2,8, hergestellt unter Verwendung von anorganischen Alkali-Katalysatoren mit einer Hydroxyl-Korrelation von 3-10%, 7% Stärke, 3% kationisches Acrylamid-Copolymer (25% wässrige Lösung, mit einem kationischen Verhältnis von 45%, Molekulargewicht von mehr als 100000, pH=3), 0,5% Natrium(2-ethylhexyl)sulfat, 29,5 Wasser und Natriumhydroxid wurden zusammen auf konventionelle Weise und in einer konventionellen Reihenfolge vermischt, um eine homogene Dispersion zu erhalten. Das Klebstoff-Harz wurde mit Luft vermischt, um einen stabilen Schaum bereitzustellen, welcher durch einen Extruder geführt wurde, um Bretter auf Holzbasis zusammenzukleben. Die aufschäumenden Eigenschaften des Klebstoffes dieser Erfindung, Schaum-Stabilität und Dichte waren vergleichbar mit kommerziellen Produkten, aufgeschäumt mit tierischem Blut.
Claims (10)
- Schäumbarer Harzklebstoff für das Verkleben von Brettern auf Holzbasis, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff zu 40-80% eine wässrige Harzlösung, zu 2-10% einen organischen Füllstoff oder Füllstoffe, zu 1-10% ein kationisches Acrylamidcopolymer und zu 0,05-1% ein oberflächenaktives Mittel hat.
- Harzklebstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er zu 50-75% eine wässrige Harzlösung, zu 5-8% einen organischen Füllstoff oder Füllstoffe, zu 2-5% ein kationisches Acrylamidcopolymer, zu 0,1-0,5% ein oberflächenaktives Mittel, zu 5-50% Wasser, und eine Base hat.
- Harzklebstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Harz ein Phenol-Formaldehyd, Resorcinol-Formaldehyd, Harnstoff-Formaldehyd oder ein Melamin-Formaldehyd-Harz, oder ein Gemisch oder eine Kombination davon ist.
- Harzklebstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Phenol-Formaldehyd-Harz mit einem Feststoffgehalt von 35-60%, vorzugsweise 40-50%, wobei das molare Verhältnis von Formaldehyd zu Phenol 1,8-2,8 ist, durch Verwendung von anorganischen alkalischen Katalysatoren mit einer Hydroxylkorrelation von 3-10% hergestellt wird.
- Harzklebstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der organische Füllstoff ein Stärke enthaltendes Material ist.
- Harzklebstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der kationische Anteil des kationischen Acrylamidcopolymers 20-100%, vorzugsweise 30-80%, und das Molekulargewicht zwischen 10000 und 300000 variiert, wobei es vorzugsweise mehr als 50000 ist.
- Harzklebstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das kationische Acrylamidcopolymer hergestellt wird aus Monomeren mit Acrylamid oder Monomeren in einer Copolymerkationenform wie einem quartären Alkyl-N-alkylamin von Acrylamid, oder einem primären Acrylamin, einem sekundären oder tertiären Alkyl-N-alkylamin von Acrylamid, einem Ester einer Acrylsäure, wobei dessen Alkoholrest ein quartäres N-Alkylamin-alkoxid, oder ein sekundäres oder tertiäres N-Alkylamin-alkoxid, oder ein primäres Aminalkoxid ist.
- Harzklebstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das oberflächenaktive Mittel eine anionische oder neutrale Verbindung wie Natriumalkylsulfat, sulfonisiertes Alkohol-Ethoxylat, α-Olefin-Sulfonat, oder Alkylbenzol-Sulfonat ist, wobei das oberflächenaktive Mittel vorzugsweise Natrium(2-ethylhexyl)sulfat ist.
- Verwendung eines schäumbaren Harzklebstoffes für das Verkleben von Brettern auf Holzbasis und Platten, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff zu 40-80% eine wässrige Harzlösung, zu 2-10% einen organischen Füllstoff oder Füllstoffe, zu 1-10% ein kationisches Acrylamidcopolymer und zu 0,05-1% ein oberflächenaktives Mittel hat.
- Verwendung eines kationischen Acrylamidcopolymers für das Aufschäumen eines Harzklebstoffes und für die Stabilisierung des Schaumes, dadurch gekennzeichnet, dass dieses kationische Acrylamidcopolymer in einer Menge von 1-10% zum Harzklebstoff hinzugefügt wird, der zu 40-80% eine wässrige Harzlösung, zu 2-10% einen organischen Füllstoff oder Füllstoffe, zu 1-10% ein kationisches Acrylamidcopolymer, zu 0,05-1% ein oberflächenaktives Mittel, zu 5-50% Wasser, und eine Base hat.
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