METHOD OF DECREASING THE FORMALDEHYDE EMISSION OF VENEERED CHIP AND FIBRE BOARDS

Abstract: Method of decreasing the formaldehyde emission of chip and fibre boards of emission class E1 which are veneered with refining layers, characterised in that, before veneering, the boards are treated in a manner known per se with aqueous solutions of urea and/or other ammonia-eliminating compounds, and in that the refining layers are subsequently applied in a manner known per se.

Description: Verfahren zur Verminderung der Formali:?iydabgabe von furnierten Span- und Faserplatten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung der Formaldehydabgabe von mit Veredelungsschichten furnierten Span- und Faserplatten, wobei die Span- oder Faserplatten der Emissionsklasse El angehören. Unter Holzspanplatten versteht man Platten aus Holzspänen, die mit einem Bindemittel aus Kunstharzleim heissgepresst werden. Durch Grösse, Form und Anordnung der Späne und die Menge des Kunstharzanteils, die im allgemeinen im Bereich von 5 bis 10% liegt, können die Eigenschaften der Holzspanplatten stark variiert werden. Die Holzspanplatten lassen sich mit Dekorfilmen, Grundierfilmen und Furnieren, beispielsweise mit wertvollen Hölzern, beschichten. In der Bundesrepublik Deutschland ist der Verbrauch an Holzspanplatten in den letzten Jahren sehr stark gestiegen. Während die Produktion von Holzspanplatten 1969 bei 3,4 Millionen Kubikmeter lag, stieg sie 1971 auf 4,3 Millionen Xtbik- meter an und betrug 1980 bereits 6,2 Millionen Kubikmeter. Harnstoffharze oder Aminoplaste sind die weitaus am meisten benutzten Spanplattenbindemittel. Sie zeichnen sich durch günstigen Preis und hohe Festigkeit der Verleimung aus und ermöglichen zudem sehr kurze Presszeiten. Die Harnstoffharze besitzen jedoch den grossen Nachteil, dass sie während des Gebrauchs der Spanplatten Formaldehyd abgeben, der nicht nur einen unangenehmen Geruch besitzt sondern auch gesund heitsbedenklich ist, und daher unterliegt die Verwendung von Harnstoffharzen als Bindemittel bestimmten Beschränkungen. Es ist heute bereits möglich, auch nach anderen Verfahren aminoplastgebundene Holzspanplatten mit einer Formaldehydabgabe - gcirojesen nach dem Perforatorvorfahron (DIN L'N 120; Bestimmung von Formaldehyd in Spanplatten, Perforatormetho do, Beuth-Vorlag, Dorlin, Köln? - von hunter 10 mg/100 g atro Platte herzustellen. Bauspanplatten dieser Emissionsklasse (El) dürfen unbeplankt und unbeschichtet uneingeschränkt in wohnräumen eingesetzt werden (vgl. ETB-Richtlinie 1980: Richtlinie über die Verwendung von Spanplatten hinsichtlich der Vermeidung unzumutbarer Formaldehydkonzentration in der Raumluft, Fassung April 1980, Beuth-Verlang, Berlin, Köln). Isocyanate werden bisher nur in geringem Umfang als Bindemittel für Spanplatten verwendet. Speziell Diphenylmethandiisocyanat hat sich aber als ausgezeichnetes Bindemittel erwiesen, mit dem sich Platten von hoher Dauerhaftigkeit herstellen lassen. Der Preis dieser Produkte hat bisher jedoch eine breitere. Anwendung verhindert. In der veröffentlichten europäischen Patentanmeldung 0 012 169 werden mehrschichtige, vorwiegend aminoplastgebundene Span- oder Faserplatten beschrieben, die in einem Innenbereich, vorzugsweise in der Mittelschicht, als Bindemittel einen nicht ur Gruppe der Aminoplaste gehörenden Kleber, zum Beispiel Diisocyanat, aufweisen und die dadurch gekennzeichnet sind, dass für diesen Innenbereich nur solche Bindemittel verwendet werden, deren Aushärtung durch die Anwesenheit von zusätzlichen formaldehydreaktiven Stoffen nicht beeinträchtigt wird, wobei dem Bindemittel diese zusätzlichen Stoffe in Form von Ammoniak, Ammoniumcarbonat, Harnstoffen, Thioharnstoffen, Melamin oder Dicyandiamid beigemischt sind, die mit dem nach dem Pressen der Platte noch vorhandenen oder freiwerdenden FoSmaldehyd unter Feuchte- und/oder Wärmeeinwirkung direkt, gegebenenfalls auch indirekt über Spalt- produkte, ihn abbindend reagieren. Die veröffentlichte europäische Patentanmeldung 0 006 486 betrifft ein Verfahren zur Verminderung der Formaldehydabgabe von aminoplastgebundenen Span- oder Faserplatten, bei dem auf die Oberfläche der Platten im heissen Zustand unmittelbar in kurzem Zeitabstand nach deren Entnahme aus der Heizpresse llarn- stoffe oder andere Ammoniak abspaltende Stoffe in Form einer wässrigen Lösung aufgebracht werden. Diese E1-Platten werden aber in der Sperrholzindustrie in vielen Fällen mit Veredelungsschichten furniert, zum ±3ei- spiel mit Mahagoni, beispielsweise für die Herstellung von Paneelen. In der Sperrholzindustrie ist es üblich, zum Furnieren Harnstoff-Formaldehyd-Harze mit hohem Formaldehydgehalt (Molverhältnis Harnstoff : Formaldehyd 1 : 1,G bis 1 z 1,8) als Bindemittel zwischen dem.Furnier und der Platte einzusetzen. Auch bei der Aufbringung von Kunststoffoberflächen für den Möbelbau werden heisshärtende formaldehydreiche Harnstoff-Formaldehyd-Harze verwendet. Durch die Anwendung dieser Bindemittel kann sich die Formaldehydabgabe der furnierten bzw. anderweitig beschichteten Platten je nach Beschichtungstyp, Holzart, Dicke, Schnittrichtung und Herstellungsbedingungen so erhöhen, dass die ge setzlichen Erfordernisse nicht mehr erfüllt werden. Auc die formaldehydmindernde Wirkung des Absperrens (zum Beispiel durch das Furnier) geht verloren und wird völlig überdeckt (vgl. Marutzky, R., Mehlhorn, L. und Wenzel, W., 1981: "Empfehlungen zur Verwendung von Spanplatten im Möbelbau", Vortrag, gehalten anlässlich des Symposiums der Mobil Oil AG in Grainau am 18. September 1981). Dies trifft insbesondere zu, wenn die Formate der furnierten Platten bzw. der Paneele sehr klein sind (vgl. ETB-Richtlinien). Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, gemäss dem es möglich ist, die Formaldehydabgabe von Span- und Faserplatten mit aufgebrachten Veredelungsschichten zu verringern, wobei die Platten selbst der Emissionsklasse Ei angehören, die Veredelungsschichten insbesondere wertvolle Furnierhölzer sind und unter Verwendung von Harnstoff-Formaldehyd-Harzen mit hohem Formaldehydgehalt aufgebracht worden sind. Das in der oben erwähnten europäischen Patentanmeldung 79 101 728.8 beschriebene Verfahren eignet sich zur Lösung dieser Aufgabe nicht, da durch das Aufsprühen auE die bereits furnierten Platten von Harnstoff oder anderen Anmo- niak abspaltenden Stoffen in Form einer wässrigen Lösung die Veredelungsschichten beschädigt und stark verfürbt würden. Überraschenderweise wurde jetzt gefunden, dass die oben ge- nannte Aufgabe dadurch gelöst werden kann, dass die Platten vor dem Furnieren in an sich bekannter Weise mit wässrigen Lösungen von Harnstoff und/oder anderen Ammoniak abspal- tenden Verbindungen behandelt werden und dass anschliessend in an sich bekannter Weise die Veredelungsschichten aufge- bracht werden. Die erfindungsgemäss behandelten Platten werden vorzugsweise mit Mahagoniholz furniert. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren werden als formaldehydreaktive Stoffe Harnstoff und/oder andere Ammoniak abspaltende Verbindungen, wie zum Beispiel Ammoniumcarbonat, Ver- wendet. Solche Stoffe sind in der europäischen Patentanmel dung 79 103 902.7 {entsprechend der DE-PS 28 29 021) beschrieben. Durch das erfindungsgemässe Verfahren soll nicht die Formaldehydabgabe der Rohrplatten selbst vermindert werden, da bei dem erfindungsgemässen Verfahren Platten der Eiis- sionsklasse El verwendet werden, für deren Verwendung es im Bauwesen keiner weiteren Verringerung in ihrer Formaldehydemission bedarf. Erfindungsgemäss ist es möglich, Platten, die kaum Formaldehyd abgeben, unter Verwendung von Harnstoff Formaldehyd-Harzen zu furnieren, ohne dass die fertige furnierte Platte unzulässige Mengen an Formaldehyd abgibt. Die Spanplatte fungiert als Träger für den Formaldehydfänger. Durch die räumliche Trennung zwischen dem Harnstoff-Formaldehyd-Harz und dem Formaldehydfänger geht die Härtung des Harzes ungestört vonstatten, während der freie Formaldehyd in der Platte abgefangen wird (vgl. Erörterung des Standes der Technik in der DE-PS 28 51 589). Beim Furniervorgang wandert der frei vorliegende Formaldehyd von den Oberflächen der Platten in das Platteninnere,wo sich die Formaldehydfänger befinden (vgl. hierzu die Lehre der DE-PS 28 51 589). Dort reagiert der hineindiffundierende Fonal- dehyd mit den Formaldehydfängern. Auf diese Weise lässt sich die Formnldehydabgabe der furnierten Platten drastisch vernitfldern. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren werden wässrige Lösungen von Harnstoff und/oder anderen Ammoniak abspaltenden Verbindungon verwendet. Dio wässrigen Lösungen können Konzentratio- nen im Bereich von 5% bis 60%, vorzugsweise von 30% bis 50% e aufweisen. Sie werden auf einfache Weise hergestellt, indem man die entsprechenden Verbindungen in Wasser löst. Als Ammoniak abspaltende Verbindungen können Ammoniumcarbonat, Ammoniumbicarbonat verwendet werden. Bevorzugt wird Harnsoff in Abmischung mit Ammoniumcarbonat verwendet. Der Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung ist nicht auf aminoplastharzgebundene Spanplatten der Emissionsklasse El beschränkt, sondern das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich mit Erfolg auf isocyanatgebundene Spanplatten und phenolformaldehydharzgebundene Spanplatten anwenden, die von sich auslkaum oder gar keinen Formaldehyd abgeben, aber durch das Furnieren mit Aminoplastharzen als Bindemittel an Formaldehydabgabepotential gewinnen. Auch emissionsarme Fa serplatten können entsprechend dem Verfahren behandelt werden. Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung, ohne sie zu beschränken. B e i s p i e 1 Eine Spanplatte der Smissionsklasse El [Perforatorwert 8,0 mg (jodometrisch) bzw. 6,1 mg (photometrisch)/100 g atro Platte] wurde mit 220 g/mê einer 50%igen Harnstoff-Formal- dehyd-Harzlösung (Molverhältnis 1:1,6) bestrichen und anschliessend mit einem Furnier (Mahagoni, Dicke 0,6 mm) beschichtet. Zum Vergleich wurde die gleiche Platte vor dem Furnieren unter den gleichen Bedingungen mit einer 30%igen Harnstoffld- sun in oinor Menge von 100 g/m besprüht und anschliessend, wie beschrieben, furniert. In den folgenden Tabellen sind die Formaldehydabgabebeträge der furnierten Spanplatten nach der WKI-Methode (Roffael,E., 1975: Mossung der Formaldehydabgabe. Praxisnahe Methode ur Ermittlung der Formaldehydabgabe harnstoffharzgebundener Spanplatten ftir das Bauwesen. Holz-Zentralblatt 101, Seiten 1403 bis 1404) wiedergegeben. Fallweise wurden auch die Formaldehydabgabebetxäge der unfurnierten Platte mit angegeben. Aus den tabellierten Angaben wird deutlich, dass durch dio Behandlung der Spanplatten mit formaldehydreaktiven Stoffen eine erhebliche Verminderung der Formaldehydabgabe gegonüber den unbehandelten Platten eintritt. Diese Verminderung liegt nach einer Prüfdauer von 144 h im WKI-Test bei über 30%. Die Formaldehydabgabebeträge wurden an furnierten Spanplatten nach der Perforatormethode nicht bestimmt, da die Perforatormethode auf beschichtete oder anderweitig oberflächenbehandelte Platten nach der ETB-Richtlinie nicht anwendbar ist. Tabelle I Formaldehydabgabebestimmung Probe Feuchte mg CH2O/100 g atro Platte mg CH2O/100 g atro Platte nach der Perforatormethode nach der WKI-Methode % jodometrisch photometrisch 24 h 48 h 72 h 144 h Spanplatten unfurniert 7,18 8,0 6,1 5,7 11,2 - Spannplatten furniert 8,94 8,1 16,4 19,0 35,1 Spanplatten mit 30 %iger Harnstofflösung (100 g/mê) Platte)besprüht und anschliessend furniert 8,77 5,4 9,1 12,0 23,1 Die Formaldehydabgabeträge der furnierten Spanplatten wurden nach der WKI-Methode (Roffael 1975) und nicht nach der Perforatormethode ermittelt, da die letztgenannte Methode für die Bestimmung der Formaldehydabgabe von beschichteten oder anderweitig oberflächenbehandelten Spanplatten nach der ETB-Richtlinie (1980) nicht anwendbar ist. Tabelle II Tabelle: Verminderung der Formaldehydabgabe von beschichteten Holzspanplatten, deren Rohspanplatten der Emissionsklasse El angehören, durch Besprühen mit Formaldehydfängern Plattentyp Besprühung Furnierung Formaldehydabgabe (in mg/100g atro Spanplatte) mit mit nach dem Furnieren, ermittelt nach der WKI-Methode Lagerungsdauer im WKI-Test 24 h 48 h 144 h PF-Platte Eichen-Furnier 5,9 8,3 16,4 (0,75 mm dick) PF-Platte 100g/mê einer Lösung Eichen-Furnier 3,0 5,2 8,5 von 20 % Harnstoff (0,75 mm dick) und 10 / Ammoniumcarbonat in Wasser UF-Platte Eichen-Furnier 9,8 15,1 26,3 (0,75 mm dick) UF-Platte 100g/mê einer Lösung Eichen-Furnier 6,9 12,4 23,6 von 20 % Harnstoff (0,75 mm dick) in Wasser UF-Platte 100g/mê einer Lösung Eichen-Furnier 5,1 10,0 20,0 von 50 % Harnstoff (0,75 mm dick) in Wasser Fortsetzung Tabelle II UF-Platte - -Kiefen-Furnier 9,2 18,4 34,3 (0,75 mm dick) UF-Platte 100g/mê einer Lösung Kiefern-Furnier 7,0 12,7 30,4 von 20 % Harnstoff (0,75 mm dick) in Wasser UF-Platte 100g/mê einer Lösung Kiefern-Furnier 6,1 10,7 18,7 von 50 % Harnstoff (0,75 mm dick) in Wasser PF-Platte: Phenolharz-gebundene Holzspanplatte mit einem Perforatorwert von 7,4 mg/100g atro Spanplatte UF-Platte: Harnstofformaldehydharz-gebundene Holzspanplatte mit einem Perforatorwert von 8,6 mg/ 100g atro Spanplatte Die Furniere wurden auf die Spanplatten durch Heisspressen bei 120 C unter Einsatz eines Harnstofformaldehydharzes mit einem Molverhältnis U:F von 1:1,6 aufgebracht. Das Bindemittel (50 % Feststoff) wurde in Mengen von 110g/mê auf die Spanplatten gebracht.

Claims: Process for reducing the formaldehyde emission by chipboards and fibreboards veneered with finishing layers, the boards falling into emission class E1, and the veneer bonding being carried out with a urea formaldehyde resin as a binder, characterised in that the boards are treated, prior to veneering, in a conventional manner with aqueous solutions of urea and/or other compounds which give off ammonia, and that the finishing layers are subsequently applied in a conventional manner. Process according to Claim 1, characterised in that chipboards or fibreboards are used which are bound with alkaline phenol formaldehyde resins or diisocyanate resins. Process according to Claim 1, characterised in that the treatment with the agueous solutions is effected by spraying. Process according to one of the preceding claims, characterised in that the aqueous solutions have concentrations in the range from 5% to 60%. Process according to one of the preceding claims, characterised in that the compounds used which give off ammonia are ammonium carbonate, ammonium bicarbonate or urea in admixture with ammonium carbonate.

Inventors: MAY, HANS-ALBRECHT, ROFFAEL, EDMONE, PROF. DR.-ING.
Applicants: CASCO NOBEL AB
Application year: 1984
Main classification: B27N7
IPC codes: B27N7, B27N1