Способ изготовления клея для производства водостойкой фанеры
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.
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.
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.
