КОМПОЗИЦИЯ НА ОСНОВЕ КАРБАМИДНОЙ СМОЛЫи КРАХМАЛА Советский патент 1971 года по МПК C08L61/24 C08L3/00 C08L31/04 

1

Известна композиция на основе водорастворимой карбамидной смолы, полученной в щелочной среде при температуре не более 80°С, и крахмала.

Предлагают композицию на основе водорастворимой смолы, полученной совместной конденсацией ацетона и карбамида, иля этиленкарбамида, или меламина с формальдегидом в присутствии щелочного катализатора при температуре не более 70°С.

Композиция находит широкое применение в качестве средства для склеивания бумажных изделий, таких как гофрированные прессованные бумажные плиты, бумажная лента (при намотке ее в рулоны), мелованная бумага для высоких глянцев; а также композиция щироко используется для нанесения поверхностных покрытий на различных сортах бумаги, как средство для повыщения механической прочности бумаги различных сортов, и в составе средств для аппретирования текстильных изделий в качестве смолообразующего компонента.

Наличие в составе склеивающего средства сополимера винилацетата с малеиновым ангидридом, а также крахмала оказывает эффективное вляние на приклеивание гофрированных прессованных бумажных плит и других сортов бумаги в отношении удобства применения в условиях эксплуатации, прочности склеивания и стабильности композиции.

Кроме того, добавление к склеивающему средству кетональдегидной конденсационной смолы оказывает весьма эффективное действие для придания водоустойчивости.

По предлагаемому способу ацетон и карбамид или меламин взаимодействуют с формальдегидом при комнатной температуре или при температуре ниже 70°С, в присутствии щелочного катализатора, такого как гидраты окисей или карбонаты щелочных или щелочноземельных металлов (например, гидрат окиси натрия, гидрат окиси калия, углекислый барий), или органические основания (например, метиламин, диэтиламин). По окончании реакции непрореагировавшие вещества отгоняют при пониженном давлении для получения водорастворимой, бесцветной, прозрачной с.молы, к которой подмешивают крахмал и сополимер винилацетата с малеиновым ангидридом. Получают состав, включающий три компонента.

А. Получение щелочной соли сополимера винилацетата и малеинового ангидрида.

20 г винилацетата, 20 г малеинового ангидрида и 400 г бензола помещают в литровую трехгорлую колбу, снабженную мешалкой,

термометром и обратным холодильником. С этой смесью проводят реакцию в течение 2 час при температуре 80±1°С в присутствии 0,2 г перекиси бензола в качестве инициатора полимеризации. По окончанин реакции бензол отфильтровывают и нолученный сополимер высушивают до постоянного веса в вакуум-сушильном шкафу нрн температуре 80-100°С. Выход количественный, равен 40 г. 40 г соиолимера растворяют в 220 г воды при нагревании. После охлаждения раствор нейтрализуют растворо.м 14,7 г гидрата окисн натрия в 47,8 г воды, причем получается 320 г 15%-иого водного раствора сОПолнмера винилацетата с малеиновым ангидридом.

Б. Получение водорастворимой смолы, являюидейся нродуктом совместной конденсации ацетонкарба.мида (или этиленкарбамида) с формальдегидом.

1)29,0 г (0,5 моль) ацетона и 194,8 г (2,4 моль) 37%-ного раствора формальдегида («формалина) помеш.ают в колбу Эрлепмейера на 500 мл, снабженную тер.мометром, после чего добавляют 12,0 г (0,2 моль) мочевины. После полного растворения мочевины постепенно добавляют 11,0 г 20%-ного водного раствора гидрата окиси натрия. Ввиду того, что температура должна новышаться по мере хода экзотермической реакции, реакционную смесь, находящуюся в колбе, выдерживают при температуре -j-30°C. После прекрандения тепловыделения реакционную смесь оставляют стоять в продолжение 24 час при комнатной температуре. После окончания реакции непрореагировавшие вещества отгоняют при температуре ниже 50°С при пониженном давлении. В результате получают 201,9 г водорастворимой бесцветной прозрачной слюлы, содержащей 51,1% твердого вещества.

2)29,0 г (0,5 моль) ацетона и 243,5 г (3,0 моль) 37%-ного мормалина номещают в колбу Эрленмейера на 500 мл, снабженную термо.метром, после чего добавляют 18,0 г (0,3 моль) карбамида. После полного растворения карбамида постепенно добавляют 11,0 г 20%ного водного раствора гидрата окиси натрия. Применяя методику, изложенную в нримере 1, получают 243,7 з водорастворимой бесцветной прозрачной с.молы, содержащей 47,5% твердого вещества.

3)29,0 г (0,5 моль) ацетона, 162,3 г (2,0 моль) 37%-ного формалина и 12,0 г (0,2моль) карбамида номещают з трехгорлую колбу емкостью 500 мл, снабженную мешалкой, термометром и конденсатором с возд;ущным охлаждением. После полного растворения карбамида добавляют 5,0 г гидрата окиси кальция. Ввиду того, что температура должна будет пОВышаться в результате хода экзотермической реакции, реакционную смесь выдерживают при температуре около 50°С, применяя неоднократное охлаждение водой. После того, как выделение тепла прекратится, продолжают реакцию, примепяя нагревание на водяной бане при 50°С в продолжение 2-3 час.

После окончания реакции катализатор отделяют путем фильтрования. Пе вошедщее в реакцию вещество, содержащееся в фильтрате, отгоняют при те.лтературе ниже при попиженном давлении, получают 182,3 г водорастворимой бесцветной нрозрачной смолы, содержащей 57,2% твердого вещества.

4) 29,0 г (0,5 моль) ацетона, 194,8 г (2,4 моль) 37%-пого фор.малина и 18,3 г (0,2моль)

этиленкарбамида со степенью чистоты 94% помегцают в колбу ЭрлеНМейера на 500 мл, снабжешдю термометром. После полного растворения этиленкарбамида добавляют 11,0 г 20%-ного водиого раствора гидрата окиси натрия. Последующие операции проводят, как указано в при.мере 1. В результате получают 200,5 г водорастворимой, бледно-желтой или же бесцветной прозрачной смолы, содержащей 58,9% твердого вещества.

5) 29,0 г (0,5 моль) ацетона, 243,5 г (3,0 моль) 37%-ного формалина и 27,5 г (0,3моль) этиленкарба.мида со степенью чистоты 94% помеща от в колбу Эрлен.мейера е.мкостью 500 мл. Колба Эрленмейера снабжена термометром. После полного растворения этиленкарбамида добавляют 11,0 г 20%-ного водного раствора гидрата окиси натрия. Далее постунают, как указано в примере 1. Получают 198,9 г водорастворимой, желтоватой или бесцветной нрозрачной смолы, содержащей 51,27о твердого вещества.

6) 29,0 г (0,5 моль) ацетона; 194,8 г (2,4 моль) 37%-ного формалина и 25,8 г (0,2моль) маламина помещают в четырехгорлую колбу

емкостью 500 мл, снабженную мешалкой, термоментром, канельной вороикой и обратным холодильником. К указанной смеси добавляют по каплям 11,0 г (0,55 моль) 10%-ного водного раствора гидрата окиси натрия. Ввиду

повьинения температуры в результате экзотермической реакции колбу охлаждают водой несколько раз с таким расчето.м, чтобы те.мнература не поднималась выше -f-70°C. После прекращения тепловыделения реакцию продолжают, подогревая смесь на водяной бане при температуре в течение 30 мин. Реакционная система, нервоначально содержащая белую взвесь нерастворившегося мела.мина, но мере хода реакции становится прозрачной,

приобретая слегка желтоватый оттенок, за счет умсньгиення количества меламипа, не вон1едшего в реа1щию. По окончании реакции отгоняют незначительное количество непрореагировавщего формальдегида coBiMecTHO с

водой при температуре ниже 50°С при пониженном давлении. В результате получают 207,0 г водорастворимой, слегка желтоватой, прозрачной смолы, содержащей 51,2% твердого вещества. В отличие от известных в настоящее время меламинформальдегидных смол, смола, полученная в соответствии с описанным выше процессом, имеет весьма продолжительный прСхТельный срок хранения и iie изменяет сколько-нибудь значительно и поПри получении указанных выше водорастворимых смол, являющихся продуктами совместной конденсации ацетонкарбамида (или этиленкарбамида, или меламина) с формальдегидом, карбамид, этнленкарбамид и меламин могут применяться раздельно или же в сочетании из двух или трех названных продуктов с целью получения гомолога. Предпочтительно применять карбамид (или этиленкарбамид, или меламин, а также их смеси) в количестве, меньшем чем 1 моль по отношению к 1 моль ацетона. Далее рекомендуют, чтобы пропорциональное соотношение между суммарным количеством ацетона и карбамида (или этиленкарбамида, меламина или смеси их) по отношению к альдегиду было 1 моль к 2-6 моль. Температуру реакции нужно регулировать с таким расчетом, чтобы она не превышала 70°С, лучше чтобы она выбиралась в пределах между код натной и +70°С. Если температура реакции будет превышать -f 70°С, молекулярный вес полученной смеси чрезмерно возрастает. Это приводит к ухудшению растворимости смолы в воде и, как следствие, эффективность в части придания во.доустойчивости снижается. Количество водорастворимой смолы, являющейся продуктом совместной конденсации и добавляемой к крахмалу, желательно поддерживать в пределах 0,5-5 ч. по весу в пересчете на содержание твердого вешества на 100 ч. крахмала.

В. Стандартные составы крахмальной пасты, применяемой для приклеивания гофрированных прессованных бумажных плит.

Крахмальная паста, применяемая в приводимых ниже стандартных составах, дана в том виде, в каком она обычно применяется изготовителям-и гофрированных прессованных бумажных плит.

Носитель, г

омпонент, г

96Крахмал

163Вода

2,9Едкий натр

Вода

Пример 1. 30%-пый водный ра-створ водорастворимой смолы Б смешивают с сополимером винилацетата с малеиновым ангидридом в соотношении 4:6 по весу, после чего смесь добавляют к крахмалу в количестве 15% (около 2,6%, считая па пасту) для получения желаемого состава.

Пример 2. Можно приготовить состав Б (3) с тем отличием, что применяют 30%-ный водный раствор водорастворимой смолы Б (4), являюцд,ейся продуктом совместной конденсации ацетона, этиленкарбамида и формальдегида.

Пример 3. Можно приготовить состав Б (3) с тем отличием, что ирименяют 30%-ный водный раствор водорастворимой смолы Б (6), являющейся продуктом совместной конденсации ацетона, меламина и формальдегида.

Подготавливают участок для скле11вания площадью 1 ,i(.uX15 мм (основной материал-

фирма «Хонсю пейпер мэнифекчюринг компани лимитед, плотностью 240 гофрирующий материал - той же фирмы, плотностью 140 глг); склеивают материал с применением составов, описанных в приводимых выше примерах, причем соблюдают нижеуказанные условия для склепвания. Устойчивость к воздействию влаги у пластин из гофрированной прессованной бумаги исследуют так: упомянутую пластину нагружают грузом, равным 100 г, и

дают ей плавать в воде, заполняющей ванну термостата, имеющей температуру +20°С; затем определяют промежуток времени до погружения листа в воду. Из результатов, приведенных в табл. 1 ясно видна замечательная

устойчивость. По сравнению с крахмальной пастой, не содержащей добавок, а такл-се с из12,8 вестными смолами отмечают сокращение вре232,8 мени, необходимого для склеивания: процесс 1,9 сгклеивания можно осуществлять при более 93,2

низких температурах.

Таблица 1

Условные обозначения: X-образец погружается на 10 сек в ванну для испытания водостойкости; А-погружается на 1 час (плохая характеристика); О - погружается на 24 час (хорошая характеристика); 0 - не погружается за время, превышаюшее 24 час (превосходны; i.oiiaa).

Состав В - водный раствор частично алкплироранной мел а ГУ; инфорл альдегидной смолы (мстилольная группа частично зтерифицирована этанолом). Показатели: пнешиий вид-бссцвет1ая прозрачная жидкость; «NN 39,3%; вязкость 8,95 спуаз (вискозиметр тииа Брукфильда, 25°С); удельный вес I.101 (25°С).

Состав Г - водный раствор смеси ;.п.монпевой соли смолы, являющейся продуктом предварительной конденсации винилацетата, малеинового ангидрида и ацетопформальдегида.

Показатели; внешний вид - вязкая жидкость оранжевого цвета; водородный показатель рН 7,3; вязкость 1760 ст/аз (вискозиметр №. 2 Брукфильда, 25°С). «NN 31,8,

Примечание: 1. Прочность склеивания измеряют с помощью прибора по Пайну после того, как один из испытуемых образцов вЫдТ,ерн;ан в атмосфере с относительной влажностью-90% при40°С. Водоустойчивость определяют по отношению к гофрированному ; атериалу на основе прессованной бумаги после погружения в воду, имеющую температуру 20°С, на 24 час.

Далее, двойную гофрированную пластипу из ирессованной бумаги покрывают склеивающей пастой, состав которой приведен в примере 1, после чего прочность склеивания определяют с помощью испытательного прибора по Пайну. Результаты определений приведены в табл. 4.

Плита из прессованной бумаги, покрытая гофрироваппым материалом с одной стороны (плотность такого материала мар-ки «SCP 140 г/м, изготовление фирмы «Хоншу пейпер мэиифскчюринг компания лимитед) и прокладочный материал (RB-300 г/м ), изготовление фирмы «Ренге Шикл комиани лимитед) покрыты пастой, состав которой приведен в примере 1, и высушены при 130°С за 5 сек. По сравнению с известными склеивающими средствами, как это следует из табл. 2, добавление небольшого количества состава обеспечивает повышенную .прочность склеивания при воздействии высокой температуры и высокой влажности. Одновременно достигается лучшая водоустойчивость.

Таблица 2

Таблица 3

Скорость .действия машины, об/мин (м/мин): 800 (68). Упругость паров ) обогрев;:имцей пластины, атм: 7,5. Концентрация крахчальной иасты, %;

при одностороннем нанесении20

при двустороннем нанесении21,3.

Примечание: испытуемая проба D: 50 -«.и X 50 мм (5-.6 гофров), Е: 31 (12-13 гофров).

Предмет изобретения

Композиция на основе карбамидной смолы и крахмала, например, для проклейки бумаги, отличающаяся тем, что в композицию введен сополимер винилацетата и малеинового анТаблица 4

мм X 81 мм

гидрида, и в качестве смолы использована смола, полученная путем совместной конденсации ацетона и карбамида, или этиленкарбамида, или меламина с формальдегидом в присутствии щелочного катализатора при температуре не более 70°С.