Клей для изготовления костроплит
Владельцы патента RU 2377270:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Костромской государственный технологический университет" (RU)
Изобретение относится к получению клеев на основе карбамидоформальдегидных смол, используемых в деревообрабатывающей промышленности при изготовлении костроплит. Описывается клей, включающий карбамидоформальдегидную смолу, кислотный отвердитель и модификатор - бутанол-1 в количестве 1-2 мас.ч. на 100 мас.ч. жидкой смолы. Предложенный клей обеспечивает равномерное осмоление частиц костры льна при изготовлении костроплит и повышение физико-механических характеристик готовой продукции. 2 табл., 1 ил.
Изобретение относится к получению клеев на основе карбамидоформальдегидных смол, используемых в деревообрабатывающей промышленности при изготовлении костроплит.
Известен клей для производства древесно-стружечных плит, включающий карбамидоформальдегидную смолу и кислотный отвердитель (Доронин Ю.Г. Синтетические смолы в деревообработке / Ю.Г.Доронин, С.Н.Мирошниченко, М.М.Свиткина. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Лесная промышленность, 1987. - с.45-56).
Однако при использовании такого клея при осмолении костры льна в производстве костроплит не удается достичь равномерного его распределения по поверхности всех частиц. Как правило, на поверхности готовой плиты присутствуют участки с повышенным содержанием связующего и участки слабо осмоленные. Неравномерность осмоления костры приводит к нестабильности свойств по толщине и формату плиты, что негативно отражается на качестве продукции.
Известен клей на основе карбамидоформальдегидной смолы, модифицированной спиртом в количестве 10-20 мас.ч. и пластификатором (Патент SU 89455. Провод со стеклянной изоляцией / Г.С.Петров, Е.Н.Рассадина, В.А.Самойлов, Л.З.Реут. - №413976; заявл. 10.03.1950. - 2 с.). Известен клей на основе карбамидоформальдегидной смолы, изготовленный путем синтеза карбамида и формальдегида в присутствии 10 молей бутанола с последующей его отгонкой. (Патент SU 116081. Способ получения синтетических клеев / Е.Н.Рассадина, А.А.Ванштейдт, Г.А.Штрайхман, М.А.Павловская, Т.М.Циркель, Е.Д.Файнберг. - №592078; заявл. 12.02.1958. - 2 с.). Данные клеи предназначены для повышения адгезионного контакта со стеклом, металлами, слюдой.
Недостатком данных клеев является повышенный расход бутанола, используемого на стадии синтеза смолы, что увеличивает стоимость продукции.
Технической задачей изобретения является создание клея на основе карбамидоформальдегидной смолы, обеспечивающего равномерное осмоление и высокую адгезию по отношению к частицам костры льна при изготовлении костроплит и повышение физико-механических характеристик готовой продукции с упрощением технологии приготовления клеевого состава и минимизацией расхода модификатора.
Поставленная техническая задача достигается тем, что в состав клея, включающего готовую карбамидоформальдегидную смолу и кислотный отвердитель, на стадии смешивания компонентов дополнительно вводят модификатор - бутановый спирт (бутанол-1) при следующем соотношении компонентов, мас.ч:
карбамидоформальдегидная смола (жидкая) 100;
хлористый аммоний 0,6-0,65;
бутанол-1 1-2.
Клей готовят следующим образом. Исходные компоненты смешивают в установках приготовления связующего непрерывного действия, например ДКС-1. Компоненты связующего (раствор готовой карбамидоформальдегидной смолы, раствор хлористого аммония, бутанол-1) подаются раздельно насосами-дозаторами в лабиринтную мешалку, где происходит смешивание компонентов клея между собой и образование однородного клеевого состава. Из лабиринтной мешалки подготовленное связующее подается в смеситель на стадию осмоления наполнителя.
Существенным признаком, отличающим заявляемое техническое решение от прототипа, является то, что в клеевой состав на основе готовой карбамидоформальдегидной смолы на стадии смешивания компонентов клея дополнительно вводят модификатор - бутановый спирт (бутанол-1) в количестве 1-2 мас.ч, что позволяет упростить технологию приготовления клеевого состава, улучшить равномерность распределения клея по частицам костры и повысить физико-механические показатели костроплит.
Требуемое количество вводимого модификатора определено на основе экспериментальных исследований с привлечением основных положений теории смачивания и адгезии, согласно которой полимерные составы, применяемые при осмолении наполнителей, должны обеспечивать полное смачивание поверхности субстрата. Для достижения полного смачивания и высокой адгезии необходимо, чтобы поверхностное натяжение субстрата (костры льна) было больше поверхностного натяжения адгезива (клея) (Берлин А.А. Основы адгезии полимеров / А.А.Берлин, В.Е.Басин. - М.: Химия, 1974. - с.78).
Величина поверхностного натяжения костры льна определена путем изучения взаимосвязи краевого угла смачивания поверхности костры полимерными составами с различным поверхностным натяжением (табл.1). В данном исследовании использовалась карбамидоформальдегидная смола КФН-66, которая совмещалась с различным количеством бутанола-1 для снижения поверхностного натяжения, величина которого определялась методом отрыва кольца.
Взаимосвязь косинуса краевого угла смачивания от поверхностного натяжения адгезивов представлена на чертеже.
Фактическое поверхностное натяжение костры определено графическим способом путем экстраполирования кривой линии, выражающей зависимость cosθ=f (σ) до значения cosθ=1, при котором должно происходить полное смачивание. Таким образом, поверхностное натяжение костры составило 45 мДж/м2. Для достижения полного смачивания и высокой адгезии необходимо, чтобы клей, применяемый для ее осмоления, имел поверхностное натяжение 45 мДж/м2 и менее. Это достигается при введении в клей на основе карбамидоформальдегидной смолы КФН-66 бутанола-1 в количестве 1,5 мас.ч. Поверхностное натяжение такого состава составляет 44,7 мДж/м2.
В табл.2 приведены сравнительные физико-механические характеристики костроплит, изготовленных с применением клея на основе карбамидоформальдегидной смолы КФН-66, отвердителя (хлористого аммония) с введением модификатора (бутанола-1) в количестве от 0 до 2,5 мас.ч. Расчетное количество абсолютно сухой смолы при изготовлении костроплит составляло 12% от массы костры. Из табл.2 видно, что при введении в клеевой состав бутанола-1 заметно повышаются физико-механические характеристики костроплит, при этом значимое увеличение физико-механических характеристик костроплит достигается при введении в клеевой состав 1-2 мас.ч бутанола-1. Данное количество вводимого бутанола-1 следует считать рациональным.
Клей для изготовления костроплит, включающий карбамидоформальдегидную смолу и кислотный отвердитель, отличающийся тем, что в состав клея дополнительно вводят модификатор бутанол-1 при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| карбамидоформальдегидная смола (жидкая) | 100 |
| хлористый аммоний | 0,6-0,65 |
| бутанол-1 | 1-2 |
