Способ изготовления клея для производства клееного деревянного бруса
Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к получению клея для производства клееного деревянного бруса. Способ изготовления клея включает стадии загрузки формальдегидосодержащего компонента, модификатора, меламина, карбамида, нагрева реакционной смеси, выдержки, добавления хлористого аммония до pH смеси 4,9-5,1, охлаждения, доведения смеси раствором модификатора до pH 9,8-10,2. Причем сначала загружают формальдегидосодержащий компонент, модификатор, этиленгликоль и меламин, затем осуществляют нагрев реакционной смеси, выдержку, охлаждение, далее загружают карбамид, после чего добавляют хлористый аммоний, охлаждают смесь и доводят раствором модификатора до pH 9,8-10,2. Причем в качестве формальдегидосодержащего компонента используют карбамидоформальдегидный концентрат, а в качестве модификатора - соль полифункциональной органической кислоты. Обработка карбамидоформальдегидного концентрата модификатором позволяет предотвратить реакцию Канниццаро, что, в конечном счете, 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 клееного деревянного бруса.
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 прочности клеевого соединения.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе изготовления клееного деревянного бруса, включающем загрузку формальдегидосодержащего компонента, модификатора, меламина, карбамида, нагрев реакционной смеси, выдержку, добавление хлористого аммония до pH смеси 4,9-5,1, охлаждение, доведение смеси раствором модификатора до pH 9,8-10,2, согласно изобретению сначала загружают формальдегидосодержащий компонент, модификатор, этиленгликоль и меламин, затем осуществляют нагрев реакционной смеси, выдержку, охлаждение, далее загружают карбамид, после чего добавляют хлористый аммоний, охлаждают смесь и доводят раствором модификатора до pH 9,8-10,2, причем в качестве формальдегидосодержащего компонента используют карбамидоформальдегидный концентрат, а в качестве модификатора - соль полифункциональной органической кислоты.
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 pH 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 полифункциональной органической кислоты, получаемым путем смешивания калия, брома и кислоты в оптимальных соотношениях, позволит предотвратить реакцию Канниццаро.
Изобретение осуществляют следующим образом.
Пример 1.
Путем смешивания 9 массовых частей гидроокиси калия, 21 массовой части молочной кислоты получаем катализатор-модификатор на основе калиевой соли молочной кислоты.
Затем в реактор загружают 280 г карбамидоформальдегидного концентрата, 5 мл катализатора-модификатора на основе калиевой соли молочной кислоты до pH 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 pH 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 калиевой соли молочной кислоты до pH 9,8-10,2.
Сравнительные свойства клеевых олигомеров представлены в таблице 1. Результаты испытаний на прочность при скалывании представлены в таблице 2.
Пример 2.
Путем смешивания 15 массовых частей гидроокиси бария, 16 массовых частей винной кислоты получаем катализатор-модификатор на основе бариевой соли винной кислоты.
Затем в реактор загружают 280 г карбамидоформальдегидного концентрата, 5 мл катализатора-модификатора на основе бариевой соли винной кислоты до pH 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 pH 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 бариевой соли винной кислоты до pH 9,8-10,2.
Сравнительные свойства клеевых олигомеров представлены в таблице 1. Результаты испытаний на прочность при скалывании представлены в таблице 2.
Пример 3.
Путем смешивания 13 массовых частей гидроокиси калия, 19 массовых частей лимонной кислоты получаем катализатор-модификатор на основе калиевой соли лимонной кислоты.
Затем в реактор загружают 280 г карбамидоформальдегидного концентрата, 5 мл катализатора-модификатора на основе калиевой соли лимонной кислоты до pH 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 pH 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 калиевой соли лимонной кислоты до pH 9,8-10,2.
Сравнительные свойства клеевых олигомеров представлены в таблице 1. Результаты испытаний на прочность при скалывании представлены в таблице 2.
Пример 4.
Путем смешивания 10 массовых частей гидроокиси бария, 16 массовых частей яблочной кислоты получаем катализатор-модификатор на основе бариевой соли яблочной кислоты.
Затем в реактор загружают 280 г карбамидоформальдегидного концентрата, 5 мл катализатора-модификатора на основе бариевой соли яблочной кислоты до pH 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 pH 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 бариевой соли яблочной кислоты до pH 9,8-10,2.
Сравнительные свойства клеевых олигомеров представлены в таблице 1. Результаты испытаний на прочность при скалывании представлены в таблице 2.
Пример 5.
Путем смешивания 13 массовых частей гидроокиси калия, 19 массовых частей кислоты получаем катализатор-модификатор на основе калиевой соли яблочной кислоты.
Затем в реактор загружают 280 г карбамидоформальдегидного концентрата, 5 мл катализатора-модификатора на основе калиевой соли яблочной кислоты до pH 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 pH 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 калиевой соли яблочной кислоты до pH 9,8-10,2.
Сравнительные свойства клеевых олигомеров представлены в таблице 1. Результаты испытаний на прочность при скалывании представлены в таблице 2.
Таким образом, изобретение позволяет уменьшить расход меламина, при низком содержании свободного формальдегида и высокой скорости отверждения, позволяет получать высокие показатели прочности клеевого соединения.
| 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, с | 125 | 130 | 155 | 130 | 155 | 175 |
| Водородный показатель, ед. pH | 9,5 | 9,5 | 9,5 | 9,5 | 9,5 | 9,3 |
| 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 | 22 | 23 | 24 | 23 | 24 | 42 |
| Расход меламина, кг/тонну | 200 | 250 | 300 | 250 | 300 | 400 |
| Таблица 2 | ||||
| Результаты испытаний образцов на прочность при скалывании | ||||
| 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 | 2,21 | 2,66 | 2,95 | 3,27 |
| Пример 2 | 4,66 | 4,91 | 5,05 | 5,21 |
| Пример 3 | 5,52 | 5,66 | 5,81 | 5,98 |
| Пример 4 | 4,65 | 4,89 | 5,04 | 5,20 |
| Пример 5 | 5,52 | 5,64 | 5,80 | 5,98 |
| Ближайший аналог | 2,15 | 2,49 | 2,81 | 3,09 |
Способ изготовления клея для производства клееного деревянного бруса, включающий стадии загрузки формальдегидосодержащего компонента, модификатора, меламина, карбамида, нагрева реакционной смеси, выдержки, добавления хлористого аммония до pH смеси 4,9-5,1, охлаждения, доведения смеси раствором модификатора до pH 9,8-10,2, отличающийся тем, что сначала загружают формальдегидосодержащий компонент, модификатор, этиленгликоль и меламин, затем осуществляют нагрев реакционной смеси, выдержку, охлаждение, далее загружают карбамид, после чего добавляют хлористый аммоний, охлаждают смесь и доводят раствором модификатора до pH 9,8-10,2, причем в качестве формальдегидосодержащего компонента используют карбамидоформальдегидный концентрат, а в качестве модификатора - соль полифункциональной органической кислоты.
