СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЛЕЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КЛЕЕНОГО ДЕРЕВЯННОГО БРУСА Российский патент 2014 года по МПК C09J161/28 C08L61/28 B27G11/00 

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано при изготовлении аминоформальдегидных олигомеров, используемых для получения клееного деревянного бруса.

Наиболее близким технологическим решением является способ изготовления клеевого аминоформальдегидного олигомера, включающий в себя следующие этапы: в реактор загружают формалин и постепенным добавлением небольших количеств едкого натра доводят pH формалина до 6,8-7,5. Далее загружают карбамид. Реакционную смесь нагревают до 90-92°C в течение 30-40 мин. При температуре 90-92°C и pH 6,5-7,2 смесь выдерживают в течение 30 минут. По окончании выдержки добавляют хлористый аммоний, устанавливая pH смеси в пределах 4,9-5,1. При температуре 90-92°C и pH, равном 4,9-5,1, реакционную смесь выдерживают в течение 30 минут. По окончании выдержки, добавляя раствор едкого натра, устанавливают pH смеси в пределах 9,8-10,2 и загружают буру и меламин. Реакционную смесь разогревают до 90°C и определяют величину pH, которая должна быть в пределах 9,3-9,7. Конденсацию при температуре 90-95°C и pH, равном 9,3-9,7, продолжают в течение 30 минут. Далее реакционную смесь охлаждают до 70-73°C и сушат в вакууме до коэффициента рефракции 1,500-1,505 для получения смолы 70%-ной концентрации. Далее смолу охлаждают и проверяют величину pH (См. В.П. Кондратьев, Ю.Г. Доронин. Водостойкие клеи в деревообработке. - М.: Лесная промышленность, 1988. - 119-120 с.).

Недостатками известного решения является усложнение технологического процесса из-за проведения синтеза в две стадии и использования вакуум-сушки, а также значительный расход меламина.

Задача, решаемая заявленным изобретением, заключается в снижении расхода меламина и упрощении технологического процесса, при исключении реакции Канниццаро, исключении образования метилового спирта, который препятствует получению смол с более высокомолекулярным весом, снижении содержания свободного формальдегида, улучшении прочности клеевого соединения.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе изготовления клееного деревянного бруса, включающем загрузку формальдегидосодержащего компонента, модификатора, меламина, карбамида, нагрев реакционной смеси, выдержку, добавление хлористого аммония до pH смеси 4,9-5,1, охлаждение, доведение смеси раствором модификатора до pH 9,8-10,2, согласно изобретению сначала загружают формальдегидосодержащий компонент, модификатор, этиленгликоль и меламин, затем осуществляют нагрев реакционной смеси, выдержку, охлаждение, далее загружают карбамид, после чего добавляют хлористый аммоний, охлаждают смесь и доводят раствором модификатора до pH 9,8-10,2, причем в качестве формальдегидосодержащего компонента используют карбамидоформальдегидный концентрат, а в качестве модификатора - соль полифункциональной органической кислоты.

Техническая сущность заявленного изобретения заключается в том, что при синтезе аминоформальдегидных клеевых олигомеров для нейтрализации формалина используют щелочь, в частности NaOH, однако при этом протекает реакция Канниццаро, заключающаяся в восстановлении одной молекулы формалина с одновременным окислением другой. Эта реакция приводит к изменению начального мольного соотношения формальдегида к меламину и карбамиду, повышению содержания метанола и снижению pH реакционной среды в процессе синтеза. Все это, в конечном счете, приводит к снижению качества водостойкой фанеры. Предварительная обработка карбамидоформальдегидного концентрата катализатором-модификатором на основе соли полифункциональной органической кислоты, получаемым путем смешивания калия, брома и кислоты в оптимальных соотношениях, позволит предотвратить реакцию Канниццаро.

Изобретение осуществляют следующим образом.

Пример 1.

Путем смешивания 9 массовых частей гидроокиси калия, 21 массовой части молочной кислоты получаем катализатор-модификатор на основе калиевой соли молочной кислоты.

Затем в реактор загружают 280 г карбамидоформальдегидного концентрата, 5 мл катализатора-модификатора на основе калиевой соли молочной кислоты до pH 9,0-9,5, 5 мл этиленгликоля, включают мешалку, затем в реактор загружают 100 г меламина. Включают обогрев и нагревают реактор до 90-95°С. Через каждые 5 минут контролируют смешиваемость с водой, при достижении смешиваемости 1:1000 включают охлаждение. При температуре 70-75°С загружают 30 г карбамида, после чего добавляют хлористый аммоний, до pH смеси 4,9-5,1. Затем при достижении смешиваемости олигомера с водой 1:2-1:3 смесь охлаждают до температуры 20-30°С, доводят раствором калиевой соли молочной кислоты до pH 9,8-10,2.

Сравнительные свойства клеевых олигомеров представлены в таблице 1. Результаты испытаний на прочность при скалывании представлены в таблице 2.

Пример 2.

Путем смешивания 15 массовых частей гидроокиси бария, 16 массовых частей винной кислоты получаем катализатор-модификатор на основе бариевой соли винной кислоты.

Затем в реактор загружают 280 г карбамидоформальдегидного концентрата, 5 мл катализатора-модификатора на основе бариевой соли винной кислоты до pH 9,0-9,5, 5 мл этиленгликоля, включают мешалку, затем в реактор загружают 100 г меламина. Включают обогрев и нагревают реактор до 90-95°С. Через каждые 5 минут контролируют смешиваемость с водой, при достижении смешиваемости 1:1000 включают охлаждение. При температуре 70-75°С загружают 30 г карбамида, после чего добавляют хлористый аммоний, до pH смеси 4,9-5,1. Затем при достижении смешиваемости олигомера с водой 1:2-1:3 смесь охлаждают до температуры 20-30°С, доводят раствором бариевой соли винной кислоты до pH 9,8-10,2.

Сравнительные свойства клеевых олигомеров представлены в таблице 1. Результаты испытаний на прочность при скалывании представлены в таблице 2.

Пример 3.

Путем смешивания 13 массовых частей гидроокиси калия, 19 массовых частей лимонной кислоты получаем катализатор-модификатор на основе калиевой соли лимонной кислоты.

Затем в реактор загружают 280 г карбамидоформальдегидного концентрата, 5 мл катализатора-модификатора на основе калиевой соли лимонной кислоты до pH 9,0-9,5, 5 мл этиленгликоля, включают мешалку, затем в реактор загружают 100 г меламина. Включают обогрев и нагревают реактор до 90-95°С. Через каждые 5 минут контролируют смешиваемость с водой, при достижении смешиваемости 1:1000 включают охлаждение. При температуре 70-75°С загружают 30 г карбамида, после чего добавляют хлористый аммоний, до pH смеси 4,9-5,1. Затем при достижении смешиваемости олигомера с водой 1:2-1:3 смесь охлаждают до температуры 20-30°С, доводят раствором калиевой соли лимонной кислоты до pH 9,8-10,2.

Сравнительные свойства клеевых олигомеров представлены в таблице 1. Результаты испытаний на прочность при скалывании представлены в таблице 2.

Пример 4.

Путем смешивания 10 массовых частей гидроокиси бария, 16 массовых частей яблочной кислоты получаем катализатор-модификатор на основе бариевой соли яблочной кислоты.

Затем в реактор загружают 280 г карбамидоформальдегидного концентрата, 5 мл катализатора-модификатора на основе бариевой соли яблочной кислоты до pH 9,0-9,5, 5 мл этиленгликоля, включают мешалку, затем в реактор загружают 100 г меламина. Включают обогрев и нагревают реактор до 90-95°С. Через каждые 5 минут контролируют смешиваемость с водой, при достижении смешиваемости 1:1000 включают охлаждение. При температуре 70-75°С загружают 30 г карбамида, после чего добавляют хлористый аммоний, до pH смеси 4,9-5,1. Затем при достижении смешиваемости олигомера с водой 1:2-1:3 смесь охлаждают до температуры 20-30°С, доводят раствором бариевой соли яблочной кислоты до pH 9,8-10,2.

Сравнительные свойства клеевых олигомеров представлены в таблице 1. Результаты испытаний на прочность при скалывании представлены в таблице 2.

Пример 5.

Путем смешивания 13 массовых частей гидроокиси калия, 19 массовых частей кислоты получаем катализатор-модификатор на основе калиевой соли яблочной кислоты.

Затем в реактор загружают 280 г карбамидоформальдегидного концентрата, 5 мл катализатора-модификатора на основе калиевой соли яблочной кислоты до pH 9,0-9,5, 5 мл этиленгликоля, включают мешалку, затем в реактор загружают 100 г меламина. Включают обогрев и нагревают реактор до 90-95°С. Через каждые 5 минут контролируют смешиваемость с водой, при достижении смешиваемости 1:1000 включают охлаждение. При температуре 70-75°С загружают 30 г карбамида, после чего добавляют хлористый аммоний, до pH смеси 4,9-5,1. Затем при достижении смешиваемости олигомера с водой 1:2-1:3 смесь охлаждают до температуры 20-30°С, доводят раствором калиевой соли яблочной кислоты до pH 9,8-10,2.

Сравнительные свойства клеевых олигомеров представлены в таблице 1. Результаты испытаний на прочность при скалывании представлены в таблице 2.

Таким образом, изобретение позволяет уменьшить расход меламина, при низком содержании свободного формальдегида и высокой скорости отверждения, позволяет получать высокие показатели прочности клеевого соединения.

Таблица 1 Сравнительные свойства клеевых олигомеров Смола Пример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 4 Пример 5 Ближайший аналог Показатели Вязкость условная по ВЗ - 4 при 20°C, с 125 130 155 130 155 175 Водородный показатель, ед. pH 9,5 9,5 9,5 9,5 9,5 9,3 Содержание свободного формальдегида, % 0,2 0,15 0,1 0,15 0,1 0,46 Показатель преломления 1,483 1,485 1,486 1,485 1,486 1,500 Смешиваемость смолы с водой, мл/мл 1:2 1:2 1:2 1:2 1:2 1:1,45 Время желатинизации при 20°C, ч 22 23 24 23 24 42 Расход меламина, кг/тонну 200 250 300 250 300 400

Таблица 2 Результаты испытаний образцов на прочность при скалывании Смола Испытания по стандарту EN 314-1 Испытания по ГОСТ 9624 6 ч кипячения в воде, 1 ч в холодной воде 4 ч кипячения в воде, 16 ч сушки при 60°С, 4 ч кипячения в воде, 1 ч в холодной воде 1 ч кипячения в воде после вымачивания в воде в течение 24 ч Прочность при скалывании, МПа Пример 1 2,21 2,66 2,95 3,27 Пример 2 4,66 4,91 5,05 5,21 Пример 3 5,52 5,66 5,81 5,98 Пример 4 4,65 4,89 5,04 5,20 Пример 5 5,52 5,64 5,80 5,98 Ближайший аналог 2,15 2,49 2,81 3,09

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к получению клея для производства клееного деревянного бруса. Способ изготовления клея включает стадии загрузки формальдегидосодержащего компонента, модификатора, меламина, карбамида, нагрева реакционной смеси, выдержки, добавления хлористого аммония до pH смеси 4,9-5,1, охлаждения, доведения смеси раствором модификатора до pH 9,8-10,2. Причем сначала загружают формальдегидосодержащий компонент, модификатор, этиленгликоль и меламин, затем осуществляют нагрев реакционной смеси, выдержку, охлаждение, далее загружают карбамид, после чего добавляют хлористый аммоний, охлаждают смесь и доводят раствором модификатора до pH 9,8-10,2. Причем в качестве формальдегидосодержащего компонента используют карбамидоформальдегидный концентрат, а в качестве модификатора - соль полифункциональной органической кислоты. Обработка карбамидоформальдегидного концентрата модификатором позволяет предотвратить реакцию Канниццаро, что, в конечном счете, уменьшает расход меламина и содержание свободного формальдегида при сохранении технологических свойств клеевых смол. 2 табл., 5 пр.

Способ изготовления клея для производства клееного деревянного бруса, включающий стадии загрузки формальдегидосодержащего компонента, модификатора, меламина, карбамида, нагрева реакционной смеси, выдержки, добавления хлористого аммония до pH смеси 4,9-5,1, охлаждения, доведения смеси раствором модификатора до pH 9,8-10,2, отличающийся тем, что сначала загружают формальдегидосодержащий компонент, модификатор, этиленгликоль и меламин, затем осуществляют нагрев реакционной смеси, выдержку, охлаждение, далее загружают карбамид, после чего добавляют хлористый аммоний, охлаждают смесь и доводят раствором модификатора до pH 9,8-10,2, причем в качестве формальдегидосодержащего компонента используют карбамидоформальдегидный концентрат, а в качестве модификатора - соль полифункциональной органической кислоты.