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Feuchtebeständigkeit und Hydrolyseresistenz von Holz-zu-Holz-Bindungen in Spanplatten, hergestellt mit formaldehydarmen modifizierten Harnstoff-Formaldehydharzen unter Einsatz verschiedener Härtungsbeschleunigersysteme

Moisture and hydrolysis resistance of particleboards, bonded with unmodified and modified low formaldehyde UF-resins using different catalyst systems

Teil 1: Eigenschaften von unmodifizierten und modifizierten Harnstoff-Formaldehydharzen (UF-Harze)

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Holz als Roh- und Werkstoff Aims and scope Submit manuscript

An Erratum to this article was published on 01 July 1993

Zusammenfassung

Zwei formaldehydarme UF-Harze (UF 1 und UF 2) mit deutlichen Unterschieden in der Viskosität ihrer 50% igen Lösungen (UF 1: 70 mPa·s, UF 2: 46 mPa·s), annähernd gleichem Molverhältnis F: U (UF 1: 1,11∶1, UF 2: 1,12∶1) und geringen Unterschieden im Gehalt an freiem Formaldehyd (UF 1: 0,07%, UF 2: 0,09%) und in der Wasserverträglichkeit (UF 1: 1∶0,90, UF 2: 1∶1,18) wurden auf einige ihrer technologisch relevanten Eigenschaften vor und nach einer Modifizierung mit Melaminharz (F:M=1,6∶1), Resorcin, Tannin und PMDI unter Einsatz von verschiedenen Härtungsbeschleunigersystemen (Ammoniumchlorid,-sulfat,-nitrat, Härterkombination Ammoniumsulfat/Ameisensäure) geprüft. Die Ergebnisse lassen folgende Schlußfolgerungen zu:

  1. 1.

    Die unmodifizierten UF-Harze unterscheiden sich unwesentlich in der Gelierzeit; in der Grundtendenz hat jedoch das Harz mit dem vergleichsweise höheren Gehalt an freiem Formaldehyd kürzere Gelierzeiten, insbesondere bei hoher Verdünnung.

  2. 2.

    Die Daten der Thermoanalyse mittels DSC (Dynamische Differenzkalorimetrie) lassen weder in der Temperatur des Härtungsmaximums noch in der Reaktionsenthalpie bedeutende Unterschiede zwischen den Harzen erkennen.

  3. 3.

    Die Härtungsbeschleuniger Ammoniumchlorid,-sulfat und-nitrat beeinflussen die Temperatur des Härtungsmaximums und die Reaktionsenthalpie wenig. Das Härtungsbeschleunigersystem Ammoniumsulfat/Ameisensäure setzt dagegen die Temperatur des Härtungsmaximums und die Reaktionsenthalpie herab.

  4. 4.

    Trotz der geringen Unterschiede in den konventionellen Eigenschaften treten deutliche Differenzen in der Formaldehydabgabe der gehärteten Harze auf. So wies das Harz mit dem höheren Gehalt an freiem Formaldehyd im gehärteten Zustand eine weitaus niedrigere Formaldehydabgabe nach der WKI-Flaschen-Methode und dem Perforator-Verfahren auf.

  5. 5.

    Die Modifizierung der UF-Harze mit Melaminharz, Resorcin, Tannin und PMDI verringert die Formaldehydabgabe deutlich, wobei die Wirkung des Melaminharzes und des Resorcins besonders ausgeprägt ist.

  6. 6.

    Die Lagerstabilität der UF-Harze wird durch Melaminharz und Resorcin nicht beeinträchtigt, jedoch durch Tannin und PMDI herabgesetzt.

Abstract

Two different UF-resins (UF 1 and UF 2) with significant differences in their viscosity of their 50% solutions (UF 1: 70 mPa·s, UF 2: 46 mPa·s), but almost the same molar ratio F:U (UF 1: 1,11∶1, UF 2: 1,12∶1) and small differences in the content of free formaldehyde (UF 1: 0,07%, UF 2: 0,09%) and water tolerance (UF 1: 1∶0,90, UF 2: 1∶1,18) were modified with a melamine resin (F:M=1,6∶1), resorcinol, tannin and PMDI. The unmodified and modified resins were tested for some of their technological properties before and after curing using different catalyst systems (ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium nitrate, ammonium sulfate/formic acid). The results show:

  1. 1.

    There are no remarkable differences between the gelation time of the unmodified resins, however, the resin with the higher content of free formaldehyde shows higher reactivity especially at high dilution.

  2. 2.

    The thermoanalytical data of the two resins (temperature curing maximum and reaction enthalpy) are more or less the same, when the same hardener is used.

  3. 3.

    The catalyst has a definite influence on the temperature of curing maximum and on the enthalpy of the curing reaction. A big difference in curing temperature was noticed between ammonium chloride, ammonium sulfate and ammonium nitrate on the one side and ammonium sulfate/formic acid on the other side.

  4. 4.

    The unmodified resins show big differences in the formaldehyde release after curing. UF 1 releases more formaldehyde after curing compared to UF 2, as measured by the WKI-flask-method and the Perforator method.

  5. 5.

    Modification of UF-resins with melamine resin, resorcinol, tannin and PMDI decreases the formaldehyde release of the cured resin significantly. The effect of melamine resin and resorcinol are extremly huge.

  6. 6.

    Melamine resin and resorcinol have no negative effect on the shelf life of UF-resins, however, tannin and PMDI do negatively affect the storage stability of the UF-resins.

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Authors and Affiliations

  1. Institut für Holztechnologie Dresden gGmbH (ehemals Wissenschaftlich-Technisches Zentrum der holzverarbeitenden Industrie-WTZ Holz GmbH), Zellescher Weg 24, O-8020, Dresden

    E. Kehr, M. Scheithauer & E. Hoferichter

Authors
  1. E. Kehr
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  2. M. Scheithauer
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  3. E. Hoferichter
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Herrn Prof. Dr. H. Schulz anläßlich seines Ausscheidens aus dem Dienst gewidmet

Das dieser Veröffentlichung zugrundeliegende Vorhaben wurde zum Teil mit Mitteln der AIF (AIF-Nr. 96 D) gefördert.

Ein Erratum zu diesem Beitrag ist unter http://dx.doi.org/10.1007/BF02629367 zu finden.

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Kehr, E., Scheithauer, M. & Hoferichter, E. Feuchtebeständigkeit und Hydrolyseresistenz von Holz-zu-Holz-Bindungen in Spanplatten, hergestellt mit formaldehydarmen modifizierten Harnstoff-Formaldehydharzen unter Einsatz verschiedener Härtungsbeschleunigersysteme. Holz als Roh-und Werkstoff 51, 197–207 (1993). https://doi.org/10.1007/BF02628280

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