СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЛЕЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ВОДОСТОЙКОЙ ФАНЕРЫ Российский патент 2015 года по МПК C08L61/28 

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано при изготовлении аминоформальдегидных олигомеров, используемых для получения водостойкой фанеры.

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 физико-химических свойств водостойкой фанеры; позволяет получить водостойкую фанеру, соответствующую ГОСТ 9624 и европейскому стандарту EN 314-1.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе изготовления клея для производства водостойкой фанеры, включающем загрузку формальдегидосодержащего компонента, едкого натра, загрузку карбамида, нагрев реакционной смеси, выдержку, после чего добавляют хлористый аммоний до рН смеси 4,9-5,1, затем смесь выдерживают, после чего добавляют раствор едкого натра до рН смеси в пределах 9,8-10,2 и загружают меламин, проводят конденсацию, затем реакционную смесь охлаждают, в качестве формальдегидосодержащего компонента используют карбамидоформальдегидный концентрат, доведенный до рабочего значения концентрации ионов водорода натриевой солью полифункциональных органических кислот.

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 рН 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 полифункциональных органических кислот, получаемым путем смешивания едкого натра и кислоты в оптимальных соотношениях, позволит предотвратить реакцию Канниццаро.

Изобретение осуществляют следующим образом.

Пример №1

Путем смешивания 9 массовых частей едкого натра, 21 массовой части молочной кислоты получаем катализатор-модификатор на основе натриевой соли молочной кислоты.

Затем в реактор загружают 280 г карбамидоформальдегидного концентрата, 5 мл катализатора-модификатора на основе натриевой соли молочной кислоты до рабочего значения концентрации ионов водорода 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 рН 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 натриевой соли молочной кислоты до рН 9,8-10,2.

Сравнительные свойства клеевых олигомеров представлены в таблице 1. Результаты испытаний образцов на водостойкость представлены в таблице 2.

Пример №2

Путем смешивания 15 массовых частей едкого натра, 16 массовых частей винной кислоты получаем катализатор-модификатор на основе натриевой соли винной кислоты.

Затем в реактор загружают 280 г карбамидоформальдегидного концентрата, 5 мл катализатора-модификатора на основе натриевой соли винной кислоты до рабочего значения концентрации ионов водорода 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 рН 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 натриевой соли винной кислоты до рН 9,8-10,2.

Сравнительные свойства клеевых олигомеров представлены в таблице 1. Результаты испытаний образцов на водостойкость представлены в таблице 2.

Пример №3

Путем смешивания 13 массовых частей едкого натра, 19 массовых частей лимонной кислоты получаем катализатор-модификатор на основе натриевой соли лимонной кислоты.

Затем в реактор загружают 280 г карбамидоформальдегидного концентрата, 5 мл катализатора-модификатора на основе натриевой соли лимонной кислоты до рабочего значения концентрации ионов водорода 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 рН 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 натриевой соли лимонной кислоты до рН 9,8-10,2.

Сравнительные свойства клеевых олигомеров представлены в таблице 1. Результаты испытаний образцов на водостойкость представлены в таблице 2.

Пример №4

Путем смешивания 10 массовых частей едкого натра, 16 массовых частей яблочной кислоты получаем катализатор-модификатор на основе натриевой соли яблочной кислоты.

Затем в реактор загружают 280 г карбамидоформальдегидного концентрата, 5 мл катализатора-модификатора на основе натриевой соли яблочной кислоты до рабочего значения концентрации ионов водорода 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 рН 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 натриевой соли яблочной кислоты до рН 9,8-10,2.

Сравнительные свойства клеевых олигомеров представлены в таблице 1. Результаты испытаний образцов на водостойкость представлены в таблице 2.

Пример №5

Путем смешивания 13 массовых частей едкого натра, 19 массовых частей кислоты получаем катализатор-модификатор на основе натриевой соли уксусной кислоты.

Затем в реактор загружают 280 г карбамидоформальдегидного концентрата, 5 мл катализатора-модификатора на основе натриевой соли уксусной кислоты до рабочего значения концентрации ионов водорода 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 °C загружают 30 г карбамида, после чего добавляют хлористый аммоний до рН 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 натриевой соли уксусной кислоты до рН 9,8-10,2.

Сравнительные свойства клеевых олигомеров представлены в таблице 1.

Результаты испытаний образцов на водостойкость представлены в таблице 2, показывают что при низком содержании меламина образцы при кипячении расслоились.

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, сек 120 135 150 135 150 195 Водородный показатель, ед. pH 9,6 9,6 9,6 9,6 9,6 9,0 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 18 21 24 20 24 42 Расход меламина кг/тонну 200 250 300 250 300 400

Таблица 2 Результаты испытаний образцов на водостойкость 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 расслоилась 1,72 Пример 2 1,04 0,92 1,88 2:18 Пример 3 1,37 1,19 1,83 2,26 Пример 4 1,04 0,90 1,87 2,17 Пример 5 1,36 1,18 1,82 2,26 Ближайший аналог 0,84 0,80 1,61 1,70

Таким образом, изобретение позволяет уменьшить расход меламина при низком содержании свободного формальдегида, повышенной эластичности, высокой скорости отверждения, и позволяет получать водостойкую фанеру, соответствующую ГОСТ 9624, европейскому стандарту EN 314-1.

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к получению водостойкой фанеры. Способ включает смешивание карбамидоформальдегидного концентрата, доведенного до рабочего значения концентрации ионов водорода, меламина и воды. Полученную смесь нагревают, при этом контролируя смешиваемость получаемого олигомера с водой. Затем смесь охлаждают и вводят карбамид, при достижении оптимального значения смешиваемости олигомера с водой, с последующим контролем за смешиваемостью олигомера с водой. При достижении смешиваемости олигомера с водой до рабочего значения смесь охлаждают. После охлаждения доводят концентрацию ионов водорода смеси до рН 9,5-10,0. При этом доведение карбамидоформальдегидного концентрата осуществляют катализатором - модификатором на основе полифункциональных органических кислот: молочной, лимонной, яблочной, винной. Указанные соли получают путем смешивания едкого натра и кислоты при соотношении компонентов, мас.ч.: едкий натр 9-15; кислота 16-21. Изобретение уменьшает расход меламина и содержание свободного формальдегида при сохранении технологических свойств клеевых смол. 2 табл., 5 пр.

Способ изготовления клея для производства водостойкой фанеры, включающий загрузку формальдегидосодержащего компонента, щелочного компонента, загрузку карбамида, нагрев реакционной смеси, выдержку, после чего добавляют хлористый аммоний до pH смеси 4,9-5,1, затем смесь выдерживают и загружают меламин, проводят конденсацию, затем реакционную смесь охлаждают, отличающийся тем, что в качестве формальдегидосодержащего компонента используют карбамидоформальдегидный концентрат, в качестве щелочного компонента используют катализатор-модификатор - натриевую соль полифункциональной органической кислоты, при этом карбамидоформальдегидный концентрат охлаждают до температуры 20-30 °С и доводят катализатором-модификатором - раствором натриевой соли полифункциональной органической кислоты до pH 9,8-10,2.