Über den Einfluß der Härtung von Harnstoffharzen auf die Eigenschaften von Holzspanplatten

Zusammenfassung

Die Versuchsergebnisse sind als Zwischenbericht aus einer größeren Forschungsarbeit zu betrachten, die fortgeführt wird. Sie beziehen sich auf eine einziges Harnstoffharz (Kauritleim 285) und eine einzige Plattensorte (einschichtige Flachpreßplatten aus Fichtenholz-Deckspänen) mit einer Rohwichte von 550 kg/m³. Bei der Übertragung der Ergebnisse auf andere Harnstoffharze und andere Betriebsbedingungen ist daher vorerst noch eine gewisse Vorsicht geboten. Mit diesen Einschränkungen hat sich folgendes ergeben:

Bei Holzspanplatten werden nicht nur, wie erwartet, die Quelleigenschaften unter Wasser, sondern auch die in trockenem Zustand gemessenen Festigkeiten durch die Härtungsvorgänge während der Preßzert beeinflußt. Sie wirken sich bei kurzen Preßzeiten sehr stark aus, verlieren aber mit zunehmender Preßzeit an Gewicht. Sehr kurze Preßzeiten sind nur erreichbar, wenn die Härtungsvorgänge durch die Zusammensetzung der Härtungsmittel richtig gesteuert werden. Bei den untersuchten Härtern auf Ammoniumchlorid-Ammoniak-Basis wurden bei einem NH₄Cl-Gehalt von 1,5% (auf 100 GT Harnstoffharzlösung mit 65% Trockengehalt berechnet) bei fast allen Eigenschaften Bestwerte erreicht. Durch den Ammoniakzusatz, der aus betrieblichen Gründen notwendig ist, werden die Eigenschaften der Spanplatten mit Ausnahme der Biegefestigkeit verschlechtert. Für die kürzeste Preßzeit, innerhalb deren gute Spanplatten herstellbar snd, die Querzugfestigkeit maßgebend, die von der Härterzusammensetzung am stärksten beeinflußt werden kann.

Daß die Querzugfestigkeit das empfindlichste Merkmal für die richtige oder falsche Steuerung der Härtungsreaktionen ist, erklärt sich daraus, daß die Mittelzone der Platten, in deren Bereich die Querzugproben zu Bruch gehen, am kürzesten beheizt wird. Wenn die Leimbrücken zwischen den Spänen in dieser Zone noch nicht genügend verfestig sind, werden sie durch Rückfederungskräfte beim vorzeitigen Öffnen der Presse mechanisch beschädigt.

Die Biegefestigkeit von Spanplatten hängt weitgehend von der Zugfestigkeit und vom Elastizitätsmodul der Außenschichten und damit von deren örtlicher Verdichtung ab. Im Sinne der von R. Keylwerth [3] angestellten Betrachtungen über die elasto-mechanischen Eigenschaften von mehrschichtigen Spanplatten ist auch eine einschichtig geschüttete Spanplatte nicht homogen. Sie kann durchaus einen Beplankungseffekt haben, der durch die Preßschließ-Geschwindigkeit beeinflußbar ist. Durch die Stenerung der Härtungsvorgänge kann er aber bei Einschichtplatten wahrscheinlich nicht willkürlich herbeigeführt werden. Bei dreischichtigen Spanplatten kann es jedoch zweckmäßig sein, in den Mittelschichten rasch und in den Deckschichten lagsam wirkende Härtungsmittel zu verwenden, um Zeit für eine höhere Verdichtung der Deckschicht und besser geschlossene Oberflächen zu gewinnen. Für den Ammoniumchloridgehalt in den Härterlösungen scheint es eine obere Grenze zu geben, die bei den beschriebenen Versuchen bei 15% liegt. Die Härter mit höherem Amnoniumchloridgehalt ergaben Platten mit so rauhen und porösen Oberflächen, daß ihre Anwendung in der Praxis unmöglich ist.

Die Einstellung von Härtern für die Deckschicht von dreischichtigen Platten soll später untersucht werden. Die vorleigenden Versuche lassen aber erkenne, daß bei dickeren Spanplatten auch der Fortfall von Härtungsmitteln erwogen werden kann, wenn dadurch Vorteile in der Glätte und Geschlossenheit der Oberflächen erreicht werden. Bei dickeren Platten reicht die Preßzeit immer aus, um die Decks hinreichend zu verfestigen. Der Nachteil der höheren Dickenquellung ungehärteter Deckschichten fällt um so weniger ins Gewicht, je dünner sie im Vergleich zur Gesantdicke sind.

Summary

The present investigations on the influence of hardening of urea resins on various properties of chipboards and the present results cover one single urea resin (Kaurit glue 285) and single-layer flat pressed boards consisting of pine wood surface chips with 550 kg/m³ specific gravity.

Considering these limitations, the following results have been obtained:

Swelling properties and dry strengths are influenced by the duration of pressing. The best composition of the hardener was found at 15% NH₄Cl content. Higher ammonia (NH₄OH) additions had a deteriorating effect on the most important strength properties of the boards, tensile strength perpendicular to the surface being influenced by the composition before all other properties. The upper limit for the NH₄Cl content seems to be 15%. Higher contents result in rough and porous surface which is of no practical use.

With three-layer chipboards, satisfactory results were obtained with different hardening speeds for middle and surface layers. Moreover, one might consider the complete elimination of the use of hardeners for surface layers in case of thick boards, if smoothness and density of the surface were thus improced.