Модифицированная фенолоформальдегидная смола для производства древесных клеёных материалов и способ изготовления модификатора
Владельцы патента RU 2645132:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова" (RU)
Русаков Дмитрий Сергеевич (RU)
Чубинский Анатолий Николаевич (RU)
Варанкина Галина Степановна (RU)
Иванов Александр Михайлович (RU)
Коваленко Ирина Вячеславовна (RU)
Брутян Кристина Гагиковна (RU)
Соколова Виктория Александровна (RU)
Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано в технологических процессах производства клееных слоистых материалов: фанеры, фанерных плит, гнуто- и плоскоклееных заготовок. Модифицированная фенолоформальдегидная смола включает в себя компоненты в следующем соотношении, мас.%: фенолоформальдегидная смола (70-95); в качестве модификатора пектол (5-30). Для получения пектола осуществляют подготовку химикатов: таловых масла и пека. Загружают химикаты в эмульгатор и варят при непрерывном перемешивании смесь 60% пека таллового с 40% масла таллового легкого в течение 60 минут при подогреве паром до температуры не менее 70°C. Обеспечивается повышение качества фенолоформальдегидных клеев, повышение прочности клеевого соединения, улучшение экологичности производства за счет использования отходов сульфатно-целлюлозного производства. 2 н.п. ф-лы, 6 табл.
Характеристика модификатора - пектола
Известна модифицированная фенолоформальдегидная смола, включающая фенолоформальдегидную смолу СФЖ - 3013 и модификатор - экстракт коры деревьев хвойных пород водой или 3-5% водным раствором гидроксида натрия, или 3-5% водным раствором изопропилового спирта и параформ (RU 2440890, опубл. 27.01.2012, Бюл. №45 - прототип).
Недостатками известных модифицированных фенолоформальдегидных смол являются токсичность клеев и изготовленных с их применением плитных материалов, низкая прочность клеевого соединения, высокое водопоглощение и водоразбухание.
Техническая задача изобретения состоит в повышении качества фенолоформальдегидных клеев за счет снижения токсичности клея и готовой продукции, повышения прочности клеевого соединения, снижения расхода основных компонентов, а также в улучшении экологии производства клееных материалов за счет использования отходов сульфатно-целлюлозного производства.
Поставленная задача достигается тем, что фенолоформальдегидный клей включает фенолоформальдегидную смолу СФЖ 3013 и пектол.
Пектол - промежуточный продукт лесохимического производства Братского ЛПК. Он образуется смешиванием 60% пека таллового с 40% масла таллового легкого.
Характеристика пектола:
1. Внешний вид - мазеобразная темная жидкость.
2. Кислотное число, мг KОН на 1 г масла - 84,3.
3. Массовая доля воды, % - 0,3.
4. Число омыления, мг KОН/2 г - 99,1.
Технологический процесс варки пектола состоит из следующих операций:
- подготовка химикатов;
- загрузка химикатов в эмульгатор;
- варка.
Способ изготовления модификатора заключается в поддержании таллового пека и легкого таллового масла в расплавленном состоянии. Талловый пек закачивается в вертикальную емкость объемом 4,8 м и горизонтальную емкость объемом 6 м3, находящихся в варочном отделении ЦЗ-1. Для поддержания таллового пека в расплавленном состоянии одна из емкостей постоянно подогревается паром, поступающим из теплопункта на змеевик, расположенный на дне емкости. Эмульгирование ведется непрерывно, не менее 60 минут, до получения устойчивой концентрации пектола - 3-6%. Готовый пектол хранится при постоянном перемешивании и температуре 60-70°C. Загрузка компонентов на варку пектола указана в таблице 1.
В эмульгатор (V=2,5 м) через дозатор подается 1268 кг расплавленного таллового пека, 1054 кг легкого таллового масла (до метки в эмульгаторе) и включается мешалка. Данный раствор химикатов подогревается паром до температуры не менее 70°C, который подается из теплопункта на змеевики, находящиеся на дне эмульгатора. При достижении нужной температуры подача пара прекращается. Температуру пектола определяют по термометру.
Готовый пектол насосом перекачивается в расходные баки (V=14 м3), где хранится при постоянном перемешивании и температуре 60-70°C (пар из теплопункта подается на змеевики, находящиеся на дне бака). Полученный пектол обладает хорошими адсорбционными свойствами, способствует снижению содержания свободного формальдегида за счет химического связывания фенолоформальдегидной смолы со смоляными кислотами омыленного таллового пека.
Масло талловое легкое - маслянистая жидкость или кашеобразная масса, практически не растворима в воде, но растворима в органических растворителях, медленно окисляется на воздухе. Масло талловое легкое выпускается в соответствии с ТУ 13-0281078-100-90, таблица 2.
Легкое талловое масло представляет собой сложную смесь многочисленных соединений различных классов. Изучение и знание свойств и состава легкого масла дает возможность обоснованно подойти к выбору технологической схемы гидрокрекинга. Исследования физико-химических свойств и группового состава масла проводились по методикам, принятым для талловых продуктов. Результаты представлены в таблице 3.
Легкое талловое масло хорошо растворяет пек и имеет невысокую вязкость (0,0263 н. сек/м2). Групповой состав легкого таллового масла представлен в табл.4.
Из таблицы 4 видно, что легкие масла состоят из тех же соединений, что и талловый пек. Особенностью их является высокое содержание нейтральных веществ и низкое - окисленных. В составе нейтральных веществ преобладают углеводороды (74,25%), из них 98,6% ароматических.
Сведения из таблиц 3, 4 свидетельствуют о том, что легкое масло, с одной стороны, может служить разбавителем пека, с другой стороны, легкие масла могут быть дополнительным источником получения ароматических углеводородов. При дистилляции таллового масла в кубовом остатке остаются высококипящие нейтральные вещества вместе с нелетучими и окисленными продуктами - этот остаток и есть талловый пек.
Талловый пек имеет следующие физико-химические показатели: температура размягчения - 33°C, кислотное число - 39 мг КОН/г, число омыления - 105 мг КОН/г, массовая доля, %: омыляемых веществ-25,7; окисленных веществ - 17,1; смоляных кислот - 24,4; жирных кислот - 32,4; плотность - 1,038 г/см3.
Для проверки качества фенолоформальдегидной смолы, получаемой с модификатором, приготовлены следующие рецепты клеев для изготовления фанеры, представленной в табл. 5.
Фанеру, склеенную разными рецептами клеевой композиции испытывали на прочность при скалывании по клеевому слою и определяли содержание свободного формальдегида. Данные испытаний приведены в табл. 6.
1. Модифицированная фенолоформальдегидная смола, включающая фенолоформальдегидную смолу и пектол, отличающаяся тем, что содержание компонентов в смоле может быть следующим, мас.%:
| Фенолоформальдегидная смола | 70-95 |
| Пектол | 5-30 |
2. Способ получения модификатора заключается в подготовке химикатов, загрузке химикатов в эмульгатор и варке при непрерывном перемешивании смеси 60% пека таллового с 40% масла таллового легкого в течение 60 минут при подогреве паром до температуры не менее 70°C.
