Низкотоксичная клеевая композиция для производства фанеры

Авторы патента:

C09J1 - Клеящие вещества; способы склеивания вообще (немеханическая часть); способы склеивания, не отнесенные к другим подклассам; использование материалов в качестве клеящих веществ (хирургические клеящие вещества A61L 24/00; способы общего назначения для нанесения жидкостей или других текучих веществ на поверхности B05D; клеящие вещества на основе неопределенных органических высокомолекулярных соединений, используемых в качестве связующих агентов в слоистых изделиях B32B; органические высокомолекулярные соединения C08; производство многослойных текстильных изделий D06M 17/00)

B27D1/04 - изготовление клееной фанеры или изделий из нее

Владельцы патента RU 2429267:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Братский государственный университет" (RU)

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано при производстве водостойкой фанеры. Низкотоксичная клеевая композиция для производства фанеры включает карбамидоформальдегидную смолу, хлористый аммоний в качестве отвердителя и модификатор. В качестве модификатора используют нафтол (С₁₀Н₈О) 40% спиртовой раствор, обеспечивающий снижение токсичности и повышение реакционной способности карбамидного олигомера при соотношении компонентов, %:

карбамидоформальдегидная смола 86,8-91,1 нафтол (С₁₀Н₈О) 40% спиртовой раствор 8,2-12,1 хлористый аммоний (NH₄CL) 0,7-1,1

Клей на основе карбамидоформальдегидных смол, модифицированных нафтолами (α- и β-типа), позволяет снизить на порядок токсичность плитных материалов за счет сорбции из смолы свободного формальдегида, повысить прочность склеивания и сократить продолжительность отверждения и, таким образом, увеличить производительность клеильного оборудования. 3 табл.

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано при производстве водостойкой фанеры. Известна клеевая композиция, содержащая фенолорезорциноформальдегидную смолу, отвердитель и параформальдегид (1). Однако применяемая смола обладает высокой токсичностью и стоимостью.

В производстве древесностружечных и плитных материалов в настоящее время широко используются клеевые композиции на основе карбамидоформальдегидных смол, отвердителя и широкого набора активных наполнителей. В качестве последних широко использовались лесохимические добавки - талловые масла, лигносульфонаты, черный щелок ("карамель") и другие (2). Однако последние не осуществляют глубокой очистки клеев и смол от токсичных веществ (свободного формальдегида).

Наиболее близким по технической сущности является клей, включающий менее дорогую фенолоформальдегидную смолу и параформ (3). Однако известный клей не позволяет получать водостойкую фанеру с низким содержанием токсичных веществ.

Технической задачей изобретения является снижение токсичности фанерной продукции на основе предлагаемой композиции при сохранении (улучшении) качественных показателей фанеры.

Поставленная задача достигается тем, что в клей для производства фанеры, включающий смолу и отвердитель, вводится модификатор - спиртовой раствор нафтолов (α- и β-типа) при следующем соотношении компонентов клея, %:

Карбамидоформальдегидная смола марки КФ-МТ-15 89,1-91,1

α-нафтол (40%-ный спиртовой раствор) 8,2-9,9

хлористый аммоний (NH₄Cl) 0,7-1,0

Карбамидоформальдегидная смола КФ-МТ-15 86,8-89,4

β-нафтол (40%-ный спиртовой раствор) 9,8-12,1

хлористый аммоний (NH₄Cl) 0,8-1,1

Существенным признаком, отличающим заявляемое техническое решение от прототипа и обуславливающим новизну предлагаемой клеевой композиции для фанеры, является то, что он включает модифицированную нафтолами карбамидоформальдегидную смолу. Реакционная способность нафтолов связана с особыми свойствами 1,2-связи нафталинового ряда, более короткой (менее насыщенной), чем любая из связей в бензольном кольце.

Пример: приготовление композиции осуществляется следующим образом. В емкость, содержащую карбамидоформальдегидную смолу, добавляется свежеприготовленный раствор нафтола в следующих частях: α-нафтола 8,2-9,9%, β-нафтола 9,8-12,1%. Следующая операция - добавление отвердителя (хлористого аммония) в клеевую композицию. После механического перемешивания в течение 7-10 минут полученная клеевая композиция готова к применению. Физико-химические показатели данной клеевой композиции представлены в табл.1.

В лабораторных условиях были проведены испытания образцов фанеры из листов лущеного соснового шпона. Режимы склеивания шпона следующие:

- толщина 5-ти слойного пакета, мм 13,0

- расход клея, г/м² 110…120

- температура плит пресса, °С 110…115

- давление прессования, МПа 1,3…1,4

- продолжительность цикла прессования, мин 7,5

- время выдержки пакетов шпона без поднятии давления, мин 7-10

Количество свободного формальдегида в фанере определялось согласно ГОСТ 3916-96. Результаты испытаний пяти образцов фанеры на токсичность представлены в табл.2. Результаты физико-механических показателей клееной фанеры на основе применения данной клеевой композиции представлены в табл.3. Качественные показатели получаемой продукции соответствуют требованиям ГОСТ 3916.2-96 « Фанера общего назначения с наружными слоями из шпона хвойных пород».

Источники информации

1. Волынский В.Н. Технология клееных материалов. Учебное пособие для вузов. Архангельск: изд.-во Архангельского гос. техн. университета, 1998, 229 с.

2. Синегибская А.Д., Самойлов В.А. Научно-техническая конференция "Жилье-94", Тезисы докладов, Братск, 1994.

3. Авт. свид. СССР 857206, кл. С09J 3/16, 1981.

Таблица 1
Характеристика	Клеевая композиция на основе применения
α-нафтола	β-нафтола
Внешний вид	Однородная жидкость от белого до светло-вишневого
Массовая доля сухого остатка, %	61,5	59,7
Вязкость условная по вискозиметру В3-4 с соплом диаметром 4 мм при 20±1°С	85,8	79,1
Массовая доля свободного формальдегида, %	0,025	0,076
Массовая доля свободного фенола, %	Отсутствует	Отсутствует
Скорость отверждения при 100°С с 1% хлористого аммония NH₄Cl, с	56,2	59,7

Таблица 2
№ опыта	Содержание свободного формальдегида в образцах фанеры мг/100 г абсолютно сухой массы фанеры
№ опыта	При использовании модификатора	на основе смолы
α-нафтола	β-нафтола	КФ-МТ-15
1	4,62	3,63	10,87
2	4,86	4,15	11,23
3	4,45	3,96	12,04
4	4,37	4,24	11,62
5	4,76	4,42	11,45

Таблица 3
Наименование физико-механических показателей	Клеевая композиция на основе смолы КФ-МТ-15 с применением	Клеевая композиция на основе смолы КФ-МТ-15	Требования ГОСТ 3916.2-96 для фанеры марки ФК
α-нафтола	β-нафтола
Предел прочности при скалывании по клеевому слою, МПа
- после кипячения в течение 1 часа	1,58-1,71	1,68-1,84	1,08-1,22	0,9
- после вымачивания в воде в течение 24 часов	1,10-1,18	1,16-1,25	-	-
Предел прочности при статическом изгибе вдоль волокон наружных слоев, МПа
- после кипячения в течение 1 часа	35,84-37,36	37,75-40,41	-	-
- после вымачивания в воде в течение 24 часов	39,43-41,52	46,78-51,26	31,6-32,7	30
Предел прочности при растяжении вдоль волокон, МПа
- после кипячения в течение 1 часа	24,24-26,15	25,86-27,58	-	-
- после вымачивания в воде в течение 24 часов	29,33-31,78	33,47-35,86	21,3-22,4	20

Низкотоксичная клеевая композиция для производства фанеры, включающая карбамидоформальдегидную смолу, хлористый аммоний в качестве отвердителя и модификатор, отличающаяся тем, что в качестве модификатора используется нафтол (C₁₀H₈O) 40%-ный спиртовой раствор, обеспечивающий снижение токсичности и повышение реакционной способности карбамидного олигомера при соотношении компонентов, %:

карбамидоформальдегидная смола	86,8-91,1
нафтол (C₁₀H₈O) 40%-ный спиртовой раствор	8,2-12,1
хлористый аммоний (NH₄CL)	0,7-1,1