Клей
: -, - Ф Я
ИЛЮХИ . ià- .,"..К е,Му бпбми) е ЫЬА
Союз Соьетских
Социалистических
Республик
К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 13.09.73 (21) 1958720/05 (23) Приоритет — (32) 14.09.72 (51) М. Кл.
С 09J 3/16 (33) Финляндия (43) Опубликовано 30.05.79. Бюллетень № 20 (45) Дата опубликования описания 30.05.79 (53) УДК 668.395 (088.8) по делам изобретений н открытий (72) Лвторы изобретения с
Иностранцы
Кай Г. Форсс и Агнета Г. М. Фурманн (Финляндия) Иностранная фирма
«Ой Кескуслабораторио-Сентраллабораториум А. Б.» (Финляндия) (71) Заявитель (54) КЛ ЕЙ
10 сУд Р " " " M (31) 2527/72
Изобретение относится:к области получения и применения клеев,для фанеры, древесно-стружечных плит и других волоки истых м атер и ал ов.
Известен клей, содержащий фенолформальдегидную смолу и лигнин — отход производства целлюлозы (1).
Однако этот клей не пригоден для склеивания древесных материалов из-за малой прочности.
По технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению наиболее близким является клей, содержащий высокомолекулярный лигносульфонат (прод,кт нейтрализации сульфитного щелока при варке 15 целлюлозы), фенолформальдегидную смолу и воду. Содержание лигносульфонатов с молекулярным весом свыше 5000 в продукте нейтрализации составляет 42 — 45 /а (2). 20
Этот клей позволяет получить прочность склеенного материала свыше 20 кг/ему, но его водостойкость незначительна.
Цель изобретения — повышение прочности и водостойкости склеенных волок- 25 нистых материалов.
Достигается это тем, что клей, включающий лигносульфонаты, фенолформальдегидную смолу и воду,:в качестве лигносульфонатов содержит высокомолекулярную фракцию с содержание лигносульфонатов молекулярного веса свыше 5000 от
55 до 90 /а, причем молекулярного веса свыше 80000 — от 1 до 40 /а при следующем соотношении компонентов, вес. "/а ..
Лигносульфонаты 6 — 63
Фенолформальдегидная смола 3 — 58
Вода Остальное
В клей дополнительно могут вводиться и другие добавки — полиоксиметилен, мел, гидроокись натрия.
Пример 1. Для приготовления клея используют натриевые лигносульфонаты с содержанием лигносульфонатов молекулярного веса (Mw) свыше 5000 67 /а. Содержание лигносульфонатов с молекулярным весом более 80000 составляет 11 вес. а/а.
50а/,-ный водный раствор этих лигносульфонатов имеет вязкость выше 80000 сПз по вискозиметру Бруифильда, 50 замеров (мин, 23"С). Величина рН 10а/а-ного водного раствора составляет 8,2.
160 г этих лигносульфонатов растворяют в
300 г воды. Затем раствор смешивают "
600 г фенолформальдегидной смолы с со665813
Таблица 3
Образцы
Показатели мокрые сухие
Таблица 1
Напряжение сдвига, кг см
Разрушение, 33,6 + 3,6
20,2 1,4
Образцы
90
Показатели сухие мок pble
35,1 ь 1,7 о2о, о
Напряжение сдвига, кг. сьев
Разрушен с, у, 91
Таблица 2
Образцы
Показатели сухие мокрые
35,1 + 1,7
20* 1,5
Напряжение сдвига, кг/см
Разрушение, о
10,3
4,0
3 держанием твердых частиц, равном 40%
Добавляют 10 г полиоксиметилена и смесь перемешивают в течение 60 мин. Вязкость клея равна 216 сПз.
Технология производства фанерных плиг аналогична технологии, приведенной в примере 1. Изготовляют пять плит. Из каждой плиты вырезают кусок для проведения испытания на прочность в сухом состоянии и кусок для испытания на прочность в мокром состоянии.
Результаты испытаний приведены в табл. 1 (средние величины из 25 кусков, а также доверительные пределы в 95% вероятности) .
Пример 2. Для приготовления клея используют натриевые лигносульфонаты с содержанием фракции с Mw более 500083%, а Mw более 8000 — 29%. Вязкость 50%-ного водного раствора 800 Пз; рН 10%-кого раствора — 7,4.
Аналогично примеру 1 изготовляют клей с вязкостью 640 сПз, с использованием которого изготовляют трехслойную фанеру.
Результаты приведены в та бл. 2.
Пример 3. Для приготовления клея используют лигносульфонаты с содержанием 50 фракции с Mw свыше 5000 61%, а Mw свыше 80000 — 7%.
Вязкость 50%-ного раствора 800 Пз, рН
10 -ного раствора 7,6.
160 г этих лигносульфонатов растворяют 55 в 300 г воды. Раствор смешивают с 600 г фенолформальдегидной смолы с содержанием твердых частиц, равном 40%. К раствору прибавляют 5 r полиоксиметилена, 10 г пшеничной муки, 10 г мела и 20 г дре- 60 весной муки. Клей перемешивают в течение 60 мин, После этого вязкость клея составляет 660 сПз, а через 48 ч — 712 сПз.
Технология производства фанерных плит аналогична технологии, приведенной в при- 65
4 мере 1. Изготовляют 5 плит. Из каждой плиты вырезают кусок для проведения испытания на прочность в сухом состоянии и кусок — для испытания на прочность в мокром состоянии.
Характеристика плит приводится в табл. 3 (средние величины из 25 кусков, а также доверительные пределы в 95% вероятности) .
Пример 4. Клей для древесно-стружечных плит готовят из лигносульфонатов, содержащих фракцию с Mw более 5000 57% и фракцию с Mw более 80000 — 5%.
10000 г этих лигносульфонатов растворяют в 970 r воды. К этому водному раствору добавляют 100 г гидроокиси натрия. С раствором смешивают 2500 г технической фенолформальдегидной смолы, 45 г полиоксиметилена и перемешивают 1 ч.
Приготовленный таким образом клей разбрызтивают в стружку, полученную с поверхности березовых бревен и содержащую
2,1% влаги, а также в стружку, полученную из внутренней части березовых бревен и содержащую 3,0% влаги. Содержание сухого вещества разбрызгиваемого клея составляет до 12% от сухой стружки с по- верхности и 10% от сухой стружки из внутренней части бревен. К клею перед разбрызгиванием добавляют 1% парафина в пересчете на сухой вес стружки.
Изготовляют трехслойные плиты, содержащие 40% стружки с поверхности и 60% стружки с внутренней части бревен при объемном весе порядка 750 кг/м и номинальной толщиной 15 мм. Давление спрессовывания составляет 27 кг/смз при времени 60 с и температуре 215 С.
Прочностные свойства древесно-стружечных плит определяют по финскому стандарту 0,12, а свойства набухания и прочность на разрыв после обработки водой в течение 2 ч при температуре 110 С (V 110) — в соответствии со стандартом
ФРГ DIN 68761.
Свойства полученных плит.
Прочность на изгиб, кг/сма 227
Прочность на разрыв, кг/см 6, 0
Набухание по толщине после 2 ч, % 1,7
Набухание по толщине после 24 ч, Испытание V 100, кг/смз
665813
Таблица 4
Образцы после кипячения
Показатели
10 сухие
17,6 — 1,0
32,0 — 1,3.35
Ниже приводятся требования в соответствии с указанными стандартами.
Прочность на изгибе, кг/см Не менее 180
Прочность на разрыв, кг/см Не менее 3,5
Набухание,по толщине после 2 ч, % Не более 6
Набухание по толщине после 24 ч, % Не более 15
Прочность на разрыв после обработки, кг/см 100 — 1,5
Прим ер 5. Для приготовления клея используют лигносульфонаты с содержанием фракций 62 и 8% с Mw соответственно выше 5000 и 80000.
1000 r этих лигносульфонатов растворяют в 1140 г воды. К этому водному раствору добавляют 120 г гидроокиси натрия.
Раствор смешивают с 1670 г технической фенолформальдегидной смолы. Содержание смолы в пересчете на сухое вещество составляет 40%. Затем в раствор добавляют 37 кг полиоксиметилена и перемешивают в течение 60 мин.
Изготовляют грехслойные древесностружечные плиты. Условия производства, объемный вес и нормальная толщина по примеру 4.
Свойства изготовленных плит.
Прочность на изгибе, кг/см 235
Прочность на разрыв, кг/см 7,0
Набухание по толщине после 2 ч, % 2,0
Набухание по толщине после 24 ч, % 1 1,9
Испытание V100,,кг/смз 2,2
Пример 6. Лигносульфонаты натрия используют для получения клея. 90% лигносульфонатов имеет молекулярный вес более 5000 и 40% лигносульфонатов — более 80000. 50%-ный водный раствор этих лигносульфонатов имеет вязкость 80000 сПз (вискозиметр Брукфилда ЯЧТ 50 об/мин, 23 С); рН 10%-ного водного, раствора сост а вл я ет 8,4.
Связующее приготовляют следующим образом.
567 г (36%) водного раствора лигносульфонатов смешивают с 296 г фенолформальдегидной смолы с содержанием твердого:вещества 46 вес. %. К раствору добавляют 55 г мела, 51 г древесной муки и
31 г пшеничной муки. Вязкость раствора
980 оПз (вискозиметр Брукфилда RVT
25 С) .
С использованием клея изготовляют девятислойные древесные фанерные панели.
Содержание влаги в фанере составляет
3 . Количество клея, напыленного на одну сторону фанеры, составляет 160 г/м . Панели подвергают горячему прессованию при
135чС и 14 кг/см в течение 10 мин, Свойства плит определяют.в соответствии с финским стандартом на фанеру, представлены в табл. 4.
Напряжение сдвига, кг/см
15 разрушение древесины, о
Пример 7. 55 вес, % использованных
20 для клея лигносульфонатов имеет молекулярный вес более 5000 и 1 вес. .лигносульфонатов имеет молекулярный вес болсе 80000. 50%-ный водный раствор этих лигносульфонатов имеет вязкость 10000
25 сПз (вискозиметр Брукфилда, 50 об/мин, 23 С). рн 10%-ного водного раствора составляет 6,4.
Связующее приготовляют следующим образом.
30 1250 г (48 вес. %) раствора лигносульфонатов (полученных путем выпаривания
22 вес. % раствора) смешивают с 5220 г фенолформальдегидной смолы с содержанием твердых веществ 46 вес. %, смешение
„5 продолжалось в течение примерно 20 мин.
С использованием этого клея изготовили плиты с тремя слоями. Толщина плиты составляет 20 мм, а объемный вес 750 кг/м .
Количесгво клея, напыленного на струя40 ку, равно 10 в расчете на сухое вещество (сухие стружки). Плиты с частицами получают с использованием сочетания контакта и высокочастотного нагрева; плиты подвергают горячему прессованию при
45 180 С и 27 кт/см и при времени прессования 12 с/мм. Свойства изготовленных плит.
Прочность,н а изгибе, кг/см2 200
Прочность на растяжение, кг/см2 5,8
50 Набухание по толщине (после 2 ч), 2,4
Набухание по толщине после 24 ч, % 1 1,2
Испытание V 100, кг/см 2,2
55 Для сравнения приготовляют клеи на основе лигносульфонатов с 42 и 45% содержанием фракции с Mw более 5000, а также на основе сульфигного щелока с содеряанием 44% этой же фракции. Во всех со60 ставах используют технологию примера 1.
Свойства фанерных плит приведены в табл. 5.
665813
Таолица 5
Образцы сухие мокрые
Клей
Напряжение сдвига, кг/см
Напряжение сдвига, кг/см
Разрушение, %
Разрушение, %
13,2
21,9
Лигносульфонат с содержанием фракции 42%
То же, 45%
Сульфитный щелок
23,6
17,9
10,2
27,9
Формула изобретения
Составитель Ю. Крейндлин
Техред Н. Строганова
Корректор А. Галахова
Редактор Т, Никольская
Заказ 1043/14 Изд. № 362 Тираж 779 Подписное
НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр Сапмиова, 2
Требования стандарта для фанерных плит. сухие: напряжение сдвига 20,9 кг/см, разрушение свыше 50%. мокрые: напряжение сдвига 14,1 кг/см, разрушение свыше 50%.
Таким образом, использование в клее предложенных лигносульфонатов позволяет в 1,5 — 2 раза повысить прочность и водостойкость склеенных изделий.
Изобретение рекомендуется к использованию при производстве фанеры, мебели и отделочных материалов.
Клей, включающий лигносульфонаты, фенолформальдегидную смолу и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности и водостойкости склеенных волокнистых материалов, в качестве лигносульфон атон он содержит высокомолекулярную фракцию с содержанием лигносульфонатов молекулярного веса свыше 5000 от
55 до 90%, причем молекулярного веса свыше 80000 — от 1 до 40% при следующем соотношении компонентов, вес.
Лигносульфонаты 6 — 63
10 Фенолфор мал ьдегидна я смола 3 — 58
Вода Остальное
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
r5 1. Чудаков M. И. «Промышленное использование лигнина», М., «Лесная промышленность», 1972, с. 172 — 182.
2. Патент Японии, кл. 26D 2, № 28593, опубл. 1970.