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'''Harnstoffharze''' sind nach [[DIN]] 7728 [[Aminoplast]]e ([[Kunststoff]]e), welche als [[Kondensationsreaktion|Kondensationsprodukte]] aus [[Harnstoff]] (bzw. Harnstoffderivaten) und [[Aldehyd]]en (insbesondere [[Formaldehyd]]) hergestellt und chemisch bzw. thermisch ausgehärtet werden können.

Die Harnstoff-Formaldehyd-Harze werden kurz als UF-Harze (von engl. ''urea'' = Harnstoff) bezeichnet.<ref name="RÖMPP">[[Otto-Albrecht Neumüller]] (Hrsg.): [[Römpp Lexikon Chemie|''Römpps Chemie-Lexikon.'']] Band 3: ''H–L.'' 8. neubearbeitete und erweiterte Auflage. Franckh’sche Verlagshandlung, Stuttgart 1983, ISBN 3-440-04513-7, S. 1631.</ref>

== Herstellung ==
Technisch erfolgt die Herstellung von UF-Harzen in großen [[Chemischer Reaktor|Reaktoren]] (etwa 20 bis 40 [[Kubikmeter|m³]]), welche mit einem [[Rührwerk]], Heiz- und Kühlschlangen sowie Dosiermöglichkeiten für die „großen“ Rohstoffe sowie [[Säure]]n, [[Alkalische Lösung|Laugen]] und eventuelle [[Additiv]]e ausgestattet sind.

Das „klassische“ Herstellungsverfahren für UF-Harze verläuft technisch entsprechend folgenden Schritten:
* Methylolierung: Zugabe von Harnstoff zu [[Formaldehyd]]lösung
* Kondensation: Zugabe von [[Säure]] bzw. sauren [[Salze]]n (wie beispielsweise [[Ammoniumsulfat]])
* Beenden der Kondensation: durch Erhöhen des pH-Wertes mittels Lauge (pH > 7)
* Einstellen des richtigen [[Stoffmengenkonzentration|molaren]] Verhältnisses von Formaldehyd und Harnstoff
* Einstellen des richtigen Feststoffgehaltes (falls nötig, durch Entfernen von Wasser durch [[Destillation]])

Für spezielle Anwendungen, wie beispielsweise Leime für Tischlerei-Anwendungen, finden die weitgehend getrockneten [[Pulverleim]]e Einsatz. Diese werden durch [[Sprühtrocknung]] der UF-Flotte anstelle des Destillationsschrittes hergestellt.

=== Methylolierung ===
In einer [[Additionsreaktion]] von Formaldehyd an Harnstoff entstehen im Wesentlichen Methylolharnstoffe (siehe auch [[Hydroxymethylgruppe]]):

: [[Datei:Methylolierung.svg|450px|Methylolierung von Harnstoff]]

=== Kondensation ===
Durch eine über [[Zeit]], [[Temperatur]] und [[pH-Wert]] gesteuerte [[Kondensationsreaktion]] der Methylolharnstoffe mit Harnstoff bzw. auch untereinander verbinden sich die [[Monomer]]e zu größeren [[Molekül]]en ([[Oligomer]]e und [[Polymer]]e). Dabei bilden sich Methylenbrücken und [[Carbonsäureamide|Amidbrücken]]. Die Kontrolle des Kondensationsgrades erfolgt durch Messung kondensationsgrad-abhängiger Parameter wie [[Viskosität]] oder Wasserverträglichkeit.

: [[Datei:Harnstoffharz Kondensation.svg|650px|Bildung des Vorkondensats]]
: Kettenverlängerung durch Kondensationsreaktion unter Ausbildung von [[Methylengruppe]]n

=== Letzte Harnstoffzugabe ===
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 (-CH<sub>2</sub>-OH) reagieren noch mit dem zugegebenen Harnstoff.

== Eigenschaften ==
[[Datei:Harnstoffharz ausgehaertet.svg|mini|350px|Mögliche Struktur eines ausgehärteten Harnstoffharzes]]

=== Flüssiges Harz ===
Dies ist das Produkt, welches als [[Leim]] eingesetzt wird.
Folgende Parameter werden als Einsatzkriterien bzw. im Rahmen der [[Qualitätssicherung]] überprüft (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 als [[Festharz]] bezeichnet): etwa 66 %

=== Ausgehärtetes Harz ===
Harnstoffharze bilden bei Aushärtung sehr lichtechte, schwer brennbare, meist weiße Massen, die jedoch nicht [[hydrolyse]]beständig sind. Besonders von starken [[Säure]]n und [[Alkalische Lösung|Laugen]] sowie kochendem [[Wasser]] werden sie angegriffen.
Harnstoff-Formaldehyd-Harze liefern lichtbeständige, harte, kratzfeste und gut schleifbare Filme.

== Verwendung ==
Aufgrund der relativ niedrigen Kosten (sowohl der Herstellung als auch der [[Rohstoff]]e) sowie der schnellen Aushärtung (= hohe Reaktivität) und der guten Trockenbindefestigkeit wird der Großteil der UF-Harze als Klebstoff zur Herstellung von (nicht außenklimabeständigen) [[Holzwerkstoff]]en und [[High Pressure Laminate|HPL]]-Platten (z. B. [[Resopal]]) verwendet. Unter den Markennamen [[Pollopas]] wurden in den 1930er Jahren Haushaltsgegenstände produziert, die im Gegensatz zu den verbreiteten [[Phenoplast]]en ein großes Farbspektrum aufwiesen.

Weitere Einsatzgebiete sind:
* [[Imprägnierharz]]e ([[Tränkharz]]e)
* [[Isolierharz]]e
* Textilveredlungsmittel<ref name="Hauptmann">[[Siegfried Hauptmann]]: ''Organische Chemie'', 2. Auflage, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig, 1985, S. 737, ISBN 3-342-00280-8.</ref>
* [[Bindemittel]] für nassfeste Papiere<ref name="Hauptmann" />

Die Abgabe von [[Formaldehyd]] aus dem Harz kann gesundheitlich bedenklich sein.<ref>{{Internetquelle |url=http://www.nsc.org/EHC/indoor/formald.htm |titel=Health Center Formaldehyde FAQ |archiv-url=https://web.archive.org/web/20060207043419/http://nsc.org/ehc/indoor/formald.htm |archiv-datum=2006-02-07 |abruf=2022-12-30 |sprache=en}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=http://www.iarc.fr/en/media-centre/pr/2004/pr153.html |titel=Press Release N° 153 |archiv-url=https://web.archive.org/web/20180910152550/http://www.iarc.fr/en/media-centre/pr/2004/pr153.html |archiv-datum=2018-09-10 |abruf=2017-05-11 |sprache=en}}</ref><ref>{{Literatur |Titel=Occupational-toxicological risk related to the exposure to MDF wood dust |Sammelwerk=Archives des Maladies Professionnelles et de l’Environnement |Band=69 |Sprache=en |Seiten=655–666 |DOI=10.1016/j.admp.2008.09.007 |Online=[http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1775878508003019 Online]}}</ref> 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 ==
* [[BASF]]
* [[Dynea Chemicals]]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Klebstoff]]
[[Kategorie:Kunstharz]]
[[Kategorie:Duroplast]]
[[Kategorie:Imprägnierungsmittel]]

Harnstoffharz - Versionsgeschichte

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