Клеевая композиция на основе карбамидоформальдегидной смолы и раствора полиакриламида для изготовления древесных материалов
Владельцы патента RU 2648321:
Пикулева Ирина Васильевна (RU)
Пикулев Вячеслав Сергеевич (RU)
Изобретение относится к области производства древесно-стружечных композиционных материалов, а именно связующего для изготовления древесно-стружечных плит, фанеры, древесно-волокнистых плит и т.п. материалов. Клеевая композиция содержит карбамидоформальдегидную смолу, отвердитель и модифицирующую добавку, представляющую собой раствор полиакриламида, содержащий сшивающий компонент. Технический результат заключается в создании клеевой композиции, обеспечивающей повышенную прочность древесных материалов, а также в получении нетоксичных древесных материалов с более низкой себестоимостью. 8 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 табл., 8 пр.
Изобретение относится к области производства древесно-стружечных композиционных материалов, а именно связующего для изготовления древесно-стружечных плит (ДСП), фанеры, древесно-волокнистых плит и т.п. материалов.
В промышленности ДСП получают с применением в качестве связующего карбамидоформальдегидной смолы (КФС). Плиты, изготовленные на основе КФС, имеют низкие эксплуатационные свойства и в результате выделения формальдегида обладают значительной токсичностью (Г.М. Шварцман, Д.А. Щедро. Производство древесно-стружечных плит. 1987 г. «Лесная промышленность»).
Известен СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НЕТОКСИЧНЫХ ДРЕВЕСНОСТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ (патент на изобретение №2422267 от 15.04.2010, опубл. 27.06.2011, МПК B27N 3/02, C08L 97/02). Способ изготовления нетоксичных древесно-стружечных плит, включающий изготовление, сушку и сортирование древесных частиц, приготовление модифицированного связующего на основе карбамидоформальдегидной смолы, смешивание его с древесными частицами, формирование ковра и прессование плит, отличается тем, что в качестве модификатора карбамидоформальдегидной смолы используют состав на основе поливинилацетатной дисперсии.
Существенным недостатком данного способа является увеличение себестоимости готовой продукции по сравнению с промышленным методом.
Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в создании клеевого состава, обеспечивающего повышенную прочность ДСП за счет улучшения прочности склеивания и образования пространственной структуры, а так же в получении не токсичных древесных материалов, снижении себестоимости готовой продукции.
Техническое решение направлено на устранение указанных недостатков и достигается тем, что с целью повышения прочности изделия на изгиб, снижения себестоимости продукции за счет сокращения количества карбамидоформальдегидной смолы, уменьшения выделяемых в газовой фазе токсичных компонентов, предлагается использовать клеевой состав на основе карбамидоформальдегидной смолы с модифицирующими добавками: раствором полиакриламида с одним из ниже перечисленных компонентов, а именно: марганцовокислым калием, перманганатом натрия, хроматом аммония, глиоксалем, гликоурилом, бихроматом аммония, хроматом или бихроматом щелочных металлов.
Техническим результатом изобретения является создание клеевого состава для изготовления древесных материалов, обладающего вязкостью, сопоставимой с вязкостью КФС, обеспечивающего получение древесных материалов с достаточной прочностью на изгиб, с более низкой себестоимостью, менее токсичных.
Использование предлагаемой клеевой композиции позволит уменьшить токсичность клеевой композиции в процессе ее приготовления, при эксплуатации склеенных древесных изделий, увеличить прочность клеевого соединения, снизить себестоимость готового продукта.
Было произведено более двухсот опытов с компонентами, указанными в патенте, где применялись растворы полиакриламида с разными концентрациями. При этом в практическом применении для производства древесных материалов разумнее использование 0,5% раствора, т.к. по вязкости такой раствор сравним с вязкостью карбомидформальдегидной смолы. Но так же возможно применение растворов полиакриламида и других концентраций. В качестве отвердителя может выступать хлористый аммоний, щавелевая кислота, соляная кислота, кремнефтористый аммоний, комбинированный отвердитель в составе хлористого аммония и аммиачной воды и т.д.
В таблице 1 представлены результаты испытаний образцов ДСП, изготовленных с применением связующего из карбамидоформальдегидной смолы с модифицирующими добавками - водным раствором полиакриламида и сшивающим компонентом в сравнении с образцами, изготовленными по традиционной технологии со связующим КФС при прочих равных условиях.
Для определения оптимального соотношения карбамидоформальдегидной смолы и раствора полиакриламида, оценки экономического эффекта были изготовлены образцы ДСП на связующих с различными соотношениями КФС и ПАА при прочих равных условиях.
В таблице 2 представлены результаты испытаний образцов ДСП, изготовленных с применением связующих с различными соотношениями КФС и ПАА.
Результаты испытаний образцов ДСП, выдержанных при температуре 110°С в течение 30 мин методом парофазного газового хроматографического анализа с масс-спектрометрическим детектированием, показали: образец DSP-78, изготовленный с применением модифицирующей добавки - раствора полиакриламида, характеризуется наименьшим количеством выделяемых компонентов по сравнению с образцом DSP-79, изготовленным по традиционной технологии с КФС в качестве связующего.
На фиг. 1 показаны компоненты, выделяемые из образца DSP-78, изготовленного на основе комплексного связующего КФС и ПАА. На фиг. 2 показаны компоненты, выделяемые из образца DSP-79, изготовленного на основе связующего КФС.
Клеевую композицию для изготовления древесных материалов готовили следующим образом:
Пример 1
а) приготовление раствора 0,5% раствора ПАА
99,4 г - воды
0,5 г - сухого полиакриламида
0,1 г - бихромата аммония
б) приготовление композиции
7 г - КФС
2 г - 0,5% раствора ПАА с бихроматом аммония
1 г - отвердителя
Пример 2
а) приготовление раствора 0,5% раствора ПАА
99,4 г - воды
0,5 г - сухого полиакриламида
0,1 г - марганцовокислого калия
б) приготовление композиции
7 г - КФС
2 г - 0,5% раствора ПАА марганцовокислым калием
1 г - отвердителя (хлористого аммония)
Пример 3
а) приготовление раствора 0,5% раствора ПАА
99,4 г - воды
0,5 г - сухого полиакриламида
0,1 г - перманганата натрия
б) приготовление композиции
7 г - КФС
2 г -0,5% раствора ПАА с перманганатом натрия
1 г - отвердителя
Пример 4
а) приготовление раствора 0,5% раствора ПАА
99,4 г - воды
0,5 г - сухого полиакриламида
0,1 г - хромата аммония
б) приготовление композиции
7 г - КФС
2 г - 0,5% раствора ПАА с хроматом аммония
1 г - отвердителя (хлористого аммония)
Пример 5
а) приготовление раствора 0,5% раствора ПАА
99,4 г - воды
0,5 г - сухого полиакриламида
0,1 г - глиоксаля
б) приготовление композиции
7 г - КФС
2 г - 0,5% раствора ПАА с глиоксалем
1 г - отвердителя (хлористого аммония)
Пример 6
а) приготовление раствора 0,5% раствора ПАА
99,4 г - воды
0,5 г - сухого полиакриламида
0,1 г - гликоурила
б) приготовление композиции
7 г - КФС
2 г - 0,5% раствора ПАА с гликоурилом
1 г - отвердителя (хлористого аммония)
Пример 7
а) приготовление раствора 0,5% раствора ПАА
99,4 г - воды
0,5 г - сухого полиакриламида
0,1 г - хромата щелочных металлов
б) приготовление композиции
7 г - КФС
2 г - 0,5% раствора ПАА с хроматом щелочных металлов
1 г - отвердителя
Пример 8
а) приготовление раствора 0,5% раствора ПАА
99,4 г - воды
0,5 г - сухого полиакриламида
0,1 г - бихромата щелочных металлов
б) приготовление композиции
7 г - КФС
2 г - 0,5% раствора ПАА с бихроматом щелочных металлов
1 г - отвердителя (хлористого аммония).
Клеевая композиция на основе КФС и раствора полиакриламида позволяет получать древесно-стружечные плиты, фанеру, древесно-волокнистые плиты и т.п. материалы менее токсичными и более прочными по сравнению с изделиями, изготовленными по промышленной технологии. Древесные материалы, изготовленные при помощи композиционного состава из карбамидоформальдегидной смолы (КФС) и раствора полиакриламида (ПАА), менее токсичны по сравнению с получаемой в промышленности ДСП с применением в качестве связующего карбамидоформальдегидной смолы.
1. Клеевая композиция на основе карбамидоформальдегидной смолы для изготовления древесных материалов, отличающаяся тем, что в клеевой состав, содержащий карбамидоформальдегидную смолу и отвердитель, вводится модифицирующая добавка, представляющая собой раствор полиакриламида, содержащий сшивающий компонент.
2. Клеевая композиция на основе карбамидоформальдегидной смолы по п.1, отличающаяся тем, что в качестве сшивающего компонента используют марганцовокислый калий.
3. Клеевая композиция на основе карбамидоформальдегидной смолы по п.1, отличающаяся тем, что в качестве сшивающего компонента используют перманганат натрия.
4. Клеевая композиция на основе карбамидоформальдегидной смолы по п.1, отличающаяся тем, что в качестве сшивающего компонента используют хромат аммония.
5. Клеевая композиция на основе карбамидоформальдегидной смолы по п.1, отличающаяся тем, что в качестве сшивающего компонента используют глиоксаль.
6. Клеевая композиция на основе карбамидоформальдегидной смолы по п.1, отличающаяся тем, что в качестве сшивающего компонента используют гликоурил.
7. Клеевая композиция на основе карбамидоформальдегидной смолы по п.1, отличающаяся тем, что в качестве сшивающего компонента используют бихромат аммония.
8. Клеевая композиция на основе карбамидоформальдегидной смолы по п.1, отличающаяся тем, что в качестве сшивающего компонента используют хроматы щелочных металлов.
9. Клеевая композиция на основе карбамидоформальдегидной смолы по п.1, отличающаяся тем, что в качестве сшивающего компонента используют бихроматы щелочных металлов.
