Harnstoffharz
Harnstoffharzesind nachDIN7728Aminoplaste(Kunststoffe), welche alsKondensationsprodukteausHarnstoff(bzw. Harnstoffderivaten) undAldehyden(insbesondereFormaldehyd) hergestellt und chemisch bzw. thermisch ausgehärtet werden können.
Die Harnstoff-Formaldehyd-Harze werden kurz als UF-Harze (von engl.urea= Harnstoff) bezeichnet.[1]
Herstellung
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]Technisch erfolgt die Herstellung von UF-Harzen in großenReaktoren(etwa 20 bis 40m³), welche mit einemRührwerk,Heiz- und Kühlschlangen sowie Dosiermöglichkeiten für die „großen “Rohstoffe sowieSäuren,Laugenund eventuelleAdditiveausgestattet sind.
Das „klassische “Herstellungsverfahren für UF-Harze verläuft technisch entsprechend folgenden Schritten:
- Methylolierung: Zugabe von Harnstoff zuFormaldehydlösung
- Kondensation: Zugabe vonSäurebzw. saurenSalzen(wie beispielsweiseAmmoniumsulfat)
- Beenden der Kondensation: durch Erhöhen des pH-Wertes mittels Lauge (pH > 7)
- Einstellen des richtigenmolarenVerhältnisses von Formaldehyd und Harnstoff
- Einstellen des richtigen Feststoffgehaltes (falls nötig, durch Entfernen von Wasser durchDestillation)
Für spezielle Anwendungen, wie beispielsweise Leime für Tischlerei-Anwendungen, finden die weitgehend getrocknetenPulverleimeEinsatz. Diese werden durchSprühtrocknungder UF-Flotte anstelle des Destillationsschrittes hergestellt.
Methylolierung
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]In einerAdditionsreaktionvon Formaldehyd an Harnstoff entstehen im Wesentlichen Methylolharnstoffe (siehe auchHydroxymethylgruppe):
Kondensation
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]Durch eine überZeit,TemperaturundpH-WertgesteuerteKondensationsreaktionder Methylolharnstoffe mit Harnstoff bzw. auch untereinander verbinden sich dieMonomerezu größerenMolekülen(OligomereundPolymere). Dabei bilden sich Methylenbrücken undAmidbrücken.Die Kontrolle des Kondensationsgrades erfolgt durch Messung kondensationsgrad-abhängiger Parameter wieViskositätoder Wasserverträglichkeit.
- Kettenverlängerung durch Kondensationsreaktion unter Ausbildung vonMethylengruppen
Letzte Harnstoffzugabe
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]Die letzte Harnstoffzugabe stellt jenes molare Verhältnis von Formaldehyd zu Harnstoff (F/U) ein, welches für die Anwendung benötigt wird. Dabei werden teilweise wieder Amidbrücken aufgespalten. Auch endständige Methylole (-CH2-OH) reagieren noch mit dem zugegebenen Harnstoff.
Eigenschaften
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Flüssiges Harz
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]Dies ist das Produkt, welches alsLeimeingesetzt wird. Folgende Parameter werden als Einsatzkriterien bzw. im Rahmen derQualitätssicherungüberprüft (daneben typische Werte):
- Viskosität:ca. 300–2000 mPa·s
- Gelierzeit:je nach Härter und Temperatur unter 1 Minute bis zu Stunden
- pH-Wert:etwa 8 bis 9
- Trockensubstanz(auch alsFestharzbezeichnet): etwa 66 %
Ausgehärtetes Harz
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]Harnstoffharze bilden bei Aushärtung sehr lichtechte, schwer brennbare, meist weiße Massen, die jedoch nichthydrolysebeständigsind. Besonders von starkenSäurenundLaugensowie kochendemWasserwerden sie angegriffen. Harnstoff-Formaldehyd-Harze liefern lichtbeständige, harte, kratzfeste und gut schleifbare Filme.
Verwendung
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]Aufgrund der relativ niedrigen Kosten (sowohl der Herstellung als auch derRohstoffe) sowie der schnellen Aushärtung (= hohe Reaktivität) und der guten Trockenbindefestigkeit wird der Großteil der UF-Harze als Klebstoff zur Herstellung von (nicht außenklimabeständigen)HolzwerkstoffenundHPL-Platten (z. B.Resopal) verwendet. Unter den MarkennamenPollopaswurden in den 1930er Jahren Haushaltsgegenstände produziert, die im Gegensatz zu den verbreitetenPhenoplastenein großes Farbspektrum aufwiesen.
Weitere Einsatzgebiete sind:
- Imprägnierharze(Tränkharze)
- Isolierharze
- Textilveredlungsmittel[2]
- Bindemittelfür nassfeste Papiere[2]
Die Abgabe vonFormaldehydaus dem Harz kann gesundheitlich bedenklich sein.[3][4][5]Seit vielen Jahren in Gebäuden verbaute UF-Harze müssen jedoch nicht unbedingt ausgetauscht werden, da die flüchtigen Komponenten im Laufe der Zeit oft schon ausgegast sind.
Hersteller
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]Siehe auch
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]Einzelnachweise
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]- ↑Otto-Albrecht Neumüller(Hrsg.):Römpps Chemie-Lexikon.Band 3:H–L.8. neubearbeitete und erweiterte Auflage. Franckh’sche Verlagshandlung, Stuttgart 1983,ISBN 3-440-04513-7,S. 1631.
- ↑abSiegfried Hauptmann:Organische Chemie,2. Auflage, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig, 1985, S. 737,ISBN 3-342-00280-8.
- ↑Health Center Formaldehyde FAQ.Archiviert vomam7. Februar 2006;abgerufen am 30. Dezember 2022(englisch).
- ↑Press Release N° 153.Archiviert vomam10. September 2018;abgerufen am 11. Mai 2017(englisch).
- ↑Occupational-toxicological risk related to the exposure to MDF wood dust.In:Archives des Maladies Professionnelles et de l’Environnement.Band69,S.655–666,doi:10.1016/j.admp.2008.09.007(englisch,Online).