Способ изготовления клея для производства водостойкой фанеры

Способ изготовления клея для производства водостойкой фанеры

Реферат

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.