Катализатор для поликонденсации мочевино или меламино- формальдегидных смол
О П И С А Н И Е, 1,886726
ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
К ПАТЕИТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 10. 04. 78(21) 2600552/23-04 (51) М. Кл.
3 (23) Приоритет — (32) 27. 04. 77
В 01 3 23/04
В 01 S 31/00
С 08 5 14/08
11таудирстааииый комитат
СССР ио делан иэабратеиий и открытий (31) 53301 (831 Греция
Опубликовано 30.11.816толлетень № 44 (53) УЙK 66.097. .3(088.8) Дата опубликования описания 01 ° 12.81 (72) Автор:. изобретения
Иностранец
Эндрю Маркессини (Греция ) Иностранная фирма
"Тойкрос Хандельсгезельшаф (Швейцария ) (71) Заявитель (54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ПОЛИКОНДЕНСАЦИИ МОЧЕВИНОИЛИ МЕЛАМИНОФОРМАЛЬДЕГИДНЫХ СМОЛ
Изобретение относится к катализа-. тору для поликонденсации мочевиноили меламиноформальдегидных смол, применяемых для связывания проницаемых частиц целлюлозы. Ь
Известен катализатор для поликонденсации мочевино- или меламиноформальдегидных смол, содержащий водный раствор неорганической соли, 6 вес.Ж раствор Na2SOg либо 10 вес.X 10 раствор LiCl или КС1, или NaCljl).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является катализатор для поликонденсации мочевино- или 15 меламиноформальдегидных смол, представляющий собой водный раствор галогеиида щелочного или щелочноземельного металла, например, хлористого натрия или калия, бромистого или 20 иодистого калия, хлористого лития, хлорида магния, бария или стронция 1 2).
Недостатком известного катализатора является недостаточная его активность. Так, каталитическое действие 25 известного катализатора, выраженное через время гелеобразования при 100 С, составляет 90 с при поликонденсации мочевиноформальдегидных смол в присутствии известного катализатора в комбинации с отверждающими веществами, хлористым аммонием в количестве
0,5-5,0 вес.Х в расчете на твердое вещество смолы и гексаметилентетра" мином в количестве 0,0-5,0 вес.Ж в расчете на твердое вещество смолы.
При получении древесностружечных плит с использованием известного катализатора скорость их изготовления составляет 9 с °
Цель изобретения — повышение активности катализатора.
Для достижения поставленной цели катализатор для поликонденсации мочевино- или меламиноформальдегидных смол, содержащий водный раствор галогенида щелочного металла, дополнительно содержит смесь мочевины формальдегида или несмолистого продукта. конденсации формальдегида и мочевик
88672б
2$ при весовом соотношении формальдегида и мочевины в расчете на твердое вещество 5:95-95:5 при следующем соотношении компонентов, вес.7:
Мочевина 0,5-, 30,0
Формальдегид или несмолистый про; дукт конденсации 1,0-20,0
Галогенид щелочного металла . 2,0-30,0
Вода Остальное
Предлагаемый катализатор обладает повышенной активностью по сравнению с известным.
Так, каталитическое действие катализатора, выраженное через время гео леобразования при 100 С, составляет
28-35-с при поликонденсации мочевиноформальдегидных смол в присутствии настоящего катализатора в комбинации с отверждающими веществами: хлористым аммонием в количестве 0,5-5,0 вес.% в расчете на твердое вещество смолы и гексаметилентетрамином в количестве 0,0-5,0 вес.7 в расчете на твердое вещество смолы. При получении древесностружечных плит с использованием катализатора скорость изготовления их составляет 7 с.
Катализатор состоит иэ органической и неорганической компонент и имеЭО ет синергетическое свойство. Когда отдельные компоненты одни добавляются к смоле, они ведут к определенному повышению скорости отверждения, но если они добавляются в виде композиции, то. ведут к повьппению, которое вьппе суммы результатов, получаемых в том случае, если каждая компонента добавляется отдельно.
В качестве органической компоненты катализатора используют мочевину и формальдегид или несмолистый продукт конденсации мочевины с формальдегидом, а в качестве неорганической компоненты - любой галогенид щелочного металла. Преимущественно, добавляется также поверхностно-активное вещество в небольших количествах, например от 0,1 цо 27., к катализатору, чтобы улучшить дисперсию смолы. $9
Весовое соотношение формальдегида, и мочевины в расчете на твердое вещество составляет 5:95-95:5, как в том случае,.когда оин применяются в виде свободных соединений, так и $$ в том случае, когда они применяются в виде несмолообразного продукта их конденсации.
Предлагаемый катализатор можно добавлять в различных количествах в пересчете на содержание твердого вещества 1007., особенно в количестве от 1 до 307 от примененных смоляных твердых веществ. Самым важным является тот факт, что катализатор может заменять часть смолы, не ухудшая свойств конечного продукта..Это достигается не тем, что катализатор добавляют в количествах, которые равны количеству замененной смолы, а тем, что катализатор добавляют в количествах от 50 до 70Х от количества заме- ненной смолы (приведенные величины относятся к весовым процентам и вся композиция составляет 1007. твердых веществ).
Катализатор благодаря его синергетическим свойствам, может заменять смолу в количествах до 2-кратного ее собственного веса. Такое свойство катализатора проявляется при добавке до 20 вес.Х смолы, которая соответствует замене от 40 вес.7. примененной смолы. Если он добавляется в меньших количествах, например от 3 до 10Х, появляется значительное ухудшение свойств конечного продукта. Если он добавляется в более высоких количествах,.например до ЗОХ, не наблюдается .никакого различия в свойствах конечного продукта но скорости отверждения значительно повышаются и при этом экономится смола.
Склеивание вызывается отверждением смолы при повышенных температурах и давлениях известными способами. Катализатор может применяться при всех видах продуктов, при которых используются мочевиноформальдегидные смолы для связывания продуктов иэ лигноцеллюлозы, независимо от того, идет ли при этом речь о частицах древесины для изготовления опорных плит с применением плоских прессов или каландров или о. древесных шпонах, как, например, при изготовлении фанеры.
Качество изготовленных досок или плит контролируется еженедельно в течение
6 мес. и не наблюдается ухудшение свойств.
Предлагаемый реакционноспособный катализатор имеет еще и другое преимущество.. Ввиду небольшого количества примененной смолы, в виду достигнутого улучшенного коэффициента производительности, количество свободного формальдегида при изготовлении
886726 плит и досок значительно уменьшается и полученные доски (плиты) почти не имеют запаха.
Пример 1. Постоянное количество мочевиноформальдегидной смолы (БАСФ 285) при контролируемых условиях температуры и давления получают с предлагаемым катализатором, причем состав катализатора варьируют .в зависимости от количеств образующих катализаторный раствор компонентов. Ка11 1 ) Таблица 1. Компоненты, вес.ч.
2 3 4 5 6
140 140 140 140. 140 140
10 10 10 10 10
Вода
60 60 60 .60 60
Хлористый раствор .(20X-ный раствор в воде.) 12 12
12 12 12
12,90 85 80 60. 35
Катализаторный раствор
5,35
2,"75
Хлористый натрий (.100%) 1 0 1,0 . 1,0 1, О 1,0 1,0
9(1,9 79,0 70,9 62,8 54,7
Вода
100,0 100,0 100,0 100,0 100,0
Всего
Мочевиноформальдегидиая смола (с содержанием твердого ве-. щества 65F) Катализаторный раствор
Гекс аметилентетр амин (20%-ный раствор в воде) Время гелеобразования при 100 С, с
Мочевина (100%)
Формальдегид (100%) Поверхностно-активное средство (10%-ный раствор в воде) тализатор применяется не один, а до.полнительно к обычному известному катализатору, который, как правило, состоит из хлористого аммония, содержащего или не содержащего гексаметилентетрамин.
В табл. 1 показан синергетический зффект катализаторного раствора из органических и.неорганических компонентов.
5,35 10,70 16,05
2,75 5,50 8,25
20,0 20,0 20,0 20,0
886726
Проба 1, которую можно рассматри. вать как холостой опыт, не содержчт катализаторный раствор, а содержит в качестве катализатора только известный хлористый аммоний,имеет прн 100 время гелеобразования 90 с.
Проба 2 содержит, кроме хлористого аммония, также определенное количество смеси мочевина-формальдегнд и имеет несколько повышенное каталитичес- 10 кое действие при времени гелеобраэования 85 с при 100 С.
Проба 3 содержит, кроме хлористого аммония, также определенное количест-, во хлористого натрия, однако беэ смеси мочевина-формальдегнд и имеет немного повышенное каталитическое дейст. вие при 100 С и при времени гелеобра- зования 80 с.
Проба 4 содержит, независимо от ур хлористого аммония, смесь мочевинаформальдегид и хлористый натрий, причем общее количество добавленной смеси равно количеству .добавленных в пробах 2 и 3 отдельных компонентов. 2s
Пробы 4-6 показывают повышенное ката-: литическое действие благодаря синергетическому свойству примененных компонентов и полученные .времена гелеобразований при 100 С. составляют: 60, р
35 и 28 с.
Различие между пробами 4-6 является следствием различных количественных отношений примененной органической компоненты в сравнении с неоргани- > ческой компонентной катализаторного раствора. Установлено, что проба 6,: которая содержит повышенное количество органического вещества показывает также повышенное каталитическое дей"
Следует заметить, что колонка А относится к раствору, использованному для опрыскивания тонкой древесной муки, которая, в свою очередь, применена для изготовления наружной,поверхности опорной плиты, з то Аремя как колонка В относится к раствору, использованному для опрыскивания дре-. весных стружек, которые, в свою очередь, применены для изготовления ядра опорной плиты.
Опорная плита изготовляется в этом случае по системе Бизона, т.е. при непрерывном образовании слоев и при контролируемых условиях, которые сохраняются постоянными для всех рассмотренных случаев: .
Влажность мата перед прессованием, Ж 10,5-0,5
Температура прессования, . С 210
Давление, кг/см 35 м
Качества изготоцленной таким путем опорной плиты в трех случаях не имеют заметных различий (табл. 2). Изготовленные. в трех случаях различных растворы приводят к уменьшению времени прессования: проба 1 — 9,25 с на 1 мм неотшлифованной (очищенной наждаком) опорной плиты.; проба 2-8,00 с на 1 мм неотшлифованной (очищенной наждаком) опорной плиты; проба 3-7,00 с на 1 мм неочищенной наждаком опорной плиты. Проба 3, которая содержит наибольшее .количество органической компонен- ты по сравнению с неорганической ком-. понентой, показывает лучшие результаты. ствие.
Пример 2. Изготавливают опор.ные плиты, при этом к смеси добавляют предлагаемый катализатор. В трех случаях применяют одинаковое общее количество раствора.
В табл. 2 показаны отличия относи. тельно различных свойств разных компонентов примененного раствора.
I
Пример 2 показывает, что в результате применения предлагаемого катализатора можно сокращать время прессования при изготовлении опорных плит и одновременно можно при его применении снижать использование смолы на количество от 30 до 16,907 (проба 2) или до 217 L,ïðoáà 3).
886726
Таблица 2
Компоненть!, вес.ч. и свойства
Проба
1 I
А В
А В
100,0 200,0 70;0 140,0 70,0 140,0
Хлористый аммоний (20X-ный раствор в воде) 685 310 585 200 585 200
Вода
Аммиак с 25 Бомэ о
1,5 1,0 1,5 2,0 1 5. 2,0
Катализаторный раствор
170,0 240,0 170,0 240,0 170 0 .240,0
Общее количество
Катапизаторный раствор
Мочевина (100%)
Формальдегид (1007) Хлористый натрий (l00X)Вода
625
640
660
16;1
16 0
16,2
23200
24000
26000
Прочность на разрыв, кг/см2 5,0
Прочность связи, кг/см 250
4,2
4,5
225
230
45
20
l3
Мочевиноформальдегидная смола (с содержанием твердого вещества 65X) Поверхностно-активное средство (10X-ный раствор в воде) Общее количество
Плотность, кг/м
Толщина, мм
Модуль упругости
Водопоглощение,X после
24 ч погружения
Процент увеличения набухания после 24 ч погружения
8,0 - 8,0 - 8,0
40 0 70 0 40,0 70 0
5,35 5,35 10,70 10,70
2,75 2,75 5,50 5,50
20 0 20 О 20 0 20 0
l 0 l 0 10. l Î l 0
70,9 70,9 62, 8 62,8
100,0 100,0 100,0 100,0
886726
80 с, в то время как проба 2 содержит такие же добавки, как проба 2, но дополнительно еще мочевиноформальдегидные мономеры, а также одинаковое количество хлористого натрия, и имеет поэтому время гелеобраэования
28 с.
Проба
Компоненты, вес.ч. н свойства
Иочевиноформальдегидная смола (содержание твердого вещества 65%) 140
140
43,42
Вода
Хлористый аммоний (207.-ный раствор в воде) 12
Гексаметилентетрамин 8
Хлористый натрий
1100X) 12
9,63
4,95
230,00
230,00
28
Время прессования, с на 1 мм
Ъ
Плотность, кг/м
640
660
16,05
16, 20
Толщина, мм
23200
24500
Иодуль упругости
Пример 3. Увеличивают скорость изготовления .опорных плит s«" счет, добавления к смеси (т.е. смеси из хлористого натрия и мочевиноформальдегидных мономеров) предлагаемого катализатора в сравнении со ско ростью, которая получается при простой добавке хлористоro натрия 1 без мочевиноформальдегидных мономеров)..
Результаты испытаний показаны в табл., 3.
Проба 1 независимо от обычных добавок, которые добавляются к смеси смолы для изготовления опорных плит, содержит только хлористый натрий и поэтому имеет время гелеобраэования
Мочевина (100X )
Формальдегид (1007 ) .Общее количество
Время гелеобразования, с
Толщина неочищенной наждаком опорной плиты
Изготовленные при одинаковых условиях с применением установки Бизона для двух проб опорные плиты показывают скорость изготовления 9 с на 1 мм в случае пробы 1 и 7 с на 1 мм в случае пробы 2. Достигнутые механические свойства согласно ДИН 5236052365 в обоих случаях одинаковы.
Таблица 3
886726 14
Продолжение табл, 3
Компоненты, вес.ч. и свойства
Прочность на разрыв, кг/см 6,:05,2
235
240
Водопоглощение,% после
24. ч погружения
60
: Процент увеличения набухания после 24 ч по.гружения
13,4
14,9
Пример 4. Повышают количество замены, полученной при добавке предлагаемого катализатора мочевино- формальдегидной смолы.по сравнению с меньшей заменой, которая достигну-. та при применении только хлористого натрия беэ добавки мочевиноформальдегидных мономеров, причем изготавливают опорные плиты, которые в обоих случаях имеют эквивалентные механические свойства.
Замена в случае хлористого натрия ,относительно смолы составляет 1:2.
Запас древесных стружек после распыления обрабатывается укаэанными в табл. 4 соответствующими составами.
Состав 1 служит как холостая проба беэ замены смолы. Составы отличаются друг от друга тем, что в составе 2 сделана замена твердых веществ смолы только хлористым натрием, в то время как в составе 3 (предлагаемом) сделана замена смолы смесью хлористого натрия с мочевиноформальдегидными мономерами.
В составе 2 19,5 ч. твердой смолы заменяются 19,5 ч. твердого хлористого натрия.
10,5+0,5
25 изготовленных табл. 4. и ц а 4
Компоненты, вес.ч. и свойства
Проба
А ) В
В
Иочевиноформальдегидная смола
160
180 80
100 200 90
104,0
130 58,5 117,00 52
Прочность при изгибе, кг/см Содержание твердого вещества в мочевиноформальдегидной,.смоле 65
В составе 3 39 ч. твердой смолы уф заменяются 19,5 ч. твердого реакционноспособного катализатора (т.е. хлористый натрий, мочевина и формальдегид).
2$ Следовательно, в составе 1 saMeна l:1, в то время как в составе 2 замена 1:2.
Изготовленные с обеими смесями опорные плиты имеют одинаковые меха$п нические свойства, хотя состав 3 имеет более низкое содержание твердых веществ. В обоих случаях опорные плиты изготавливаются по системе Бизона, т.е. с непрерывным образованием сло$ ев при контролируемых условиях, которые в обоих случаях. остаются постоян ными:
Влажность мата перед прессованием, %
Температура прессования, С
Давление, кг/см
4$
Свойства (качество) опорных плит указаны в
Табл
886726
Продолжение табл. 4
Компоненты,. вес.ч. и свойства
Проба
А В
В
В
Хлористый аммоний (20%-ный раствор ) 8,0
8,0 8,0
Вода
Аммиак 25о Бомэ
Хлористый натрий (100% ) 6,5
13,0
Хлористый натрий
А+В
19,5
Реакционноспособный катализатор
100% твердых веществ
13,0
100% твердых веществ
А + В
19,5
Вода
15 83 31,6
170,00 240,00 170,00 240,00 )70,00 240,00
Общее количество раствора смолы
Общее содержание твердого .вещества
131,6 65,0 131.,6 58,50 118,60
Содержание твердого вещества, %
38,3 54,8 38,2 54,8 34,4 49,4
Части замененных твердых веществ смолы
6,5
13,0 13,0 26,0
Части твердых веществ смолы А (замена А + В) 39,0
l9,5
% смолы, замененной через А + В
1О
1:2
Нлотность, кг/м,.
625
645
Отношение количества добавленных твердых заменителей к количеству замененных твердых веществ мочевины
68,5 31
1,5 1,0
72 О. 38 О 66 11 26 3
)15 )э0 )ю5 )э0
886726
Продолжение табл. 4
Проба
Компоненты, вес.ч. и свойства
А в
А В
Толщина,. мм
16,1
16,5
16,2
245000
25000
23800
4,8
5,0
4,5
240
235
223
45 .
Процент увеличения набу хания после 24 ч погружения14
16
Реакционноспособный катализатор
19
71
100
Пример 5. В тех случаях, когда желательны высокие степени замены необходимо применять предлагаемую смесь, чтобы обрызгивать сырье за одну стадию, как это осуществляется у всех типов систем, которые применяются для изготовления опорных плит.
Если добавляется только хлористый натрий к смоле, без добавки мочевиноформальдегидных мономеров, также требуется, независимо от того факта, что скорость небольшая, как показано в уже описанных примерах, отдельное обрызгивание древесных стружек хлористым натрием с последующей сушкой древесной смеси и с дальнейшим нанесением клея. Это обуславливает применение дополнительных устройств, которые являются дорогими и уменьшают производительность.
Дополнительные стадии требуются ввиду небольшой растворимости хлористого натрия в воде и также по той причине, что в этом случае замена в смоле достигается добавкой такого количества твердых веществ, которое равно количеству твердых веществ в замещенной смоле. Чтобы заменить более высокие. количества смолы в смеМодуль упругости
Прочность на разрыв, кг/см
Прочность при изгибе, кг/см
Водопоглощение, Ж после
24 ч погружения
Мочевина (100% )
Формальдегид (100X)
Хлористый натрий (1003 )
Всего
Я
30 си требуется слишком много воды, которая не может осушиться за одну стадию в прессе в течение обычных времен прессования.
Предлагаемая смесь применяется для замены повышенных количеств смолы, без использования слишком большого количества воды, и причем изготовление возможно в одну стадию, как это обычно. осуществляется при изготовлении опорных плит, без изменения производственных стадий. Это возможно благодаря тому, что растворимость в воде выше и поэтому применяется мало воды, замена достигается также добавкой только половины количества замещенного материала, в пересчете на твердый материал.
Для достижения одинаково высокой степени замещения (35X в примере 5) при применении реакционноспособного предлагаемого катализатора получают большее время гелеобразования и поэтому более высокую скорость производства (смесь 3 ). При применении
И только хлористого натрия без добавки мочевиноформальдегидных мономеров получают более высокое время гелеобразования, так как добавленные заместители в этом случае действуют
8867
Таблица 5
Компоненты,. вес.ч. и свойства, Проба
1 А В
А В
А В 1 30 65
84,5 42
200 65
100 - 42
130
100
84,5
8 как замедяители вместо катализаторов (смесь 2) ° Все названные .пункты полу,чаются из. смесей табл. 5.
В. табл. 5 представлены три смеси.
Смесь 1 рассматривается как холостой опыт, в котором смола применяется без каких-либо заместителей (заменителей ) .
Смесь 2 содержит только хлористый натрий, который заменяет смолу, и !О смесь 3 содержит реакционноспособный предлагаемый катализатор, т.е. смесь из хлористого натрия и мочевиноформальдегидных мономеров. Процент замещенной смолы в смесях 2 и 3 состав; l5 ляет соответственно 35Х. В смеси 3 добавлены 37,5 ч. реакционноспособного катализатора, которые заменяют
68,5 ч..хлористого натрия, которые заменяют такое же количество смолы, 26 т.е. 68,5 ч. смолы.
Это показывает, что достигнуто замещение 1;1,8, в то время как при применении только. хлористого натрия достигнуто замещение 1:1. 25
Общее количество раствора. смолы в смеси 3, которое содержит реакционноспособный предлагаемый катализатор, сохраняется при такой же величине в смеси 1. Это невозможно в случае смеси 3, в которой добавляется только хлористый натрий, ввиду больщого коли чества воды, которая требуется в смеси по причине высокого замещения смолые л
3S
Время гелеобразования в холостом опыте составляет 60 с. В содержащей реакционноспособный катализатор смеси 3 получают более низкое время гелеобразования 40 с, которое позволяет иметь более высокие производственные нормы или скорости. В смеси 2, в которой применяется только хлористый
Мочевиноформальдегидная смола. Твердые вещества смолы
Хлористый аммоний $ 207-ный раствор) 26 20 натрий, время гелеобразавания составляет 110 с, так как добавленные компоненты действуют как замедлители вместо катализаторов.
Колонка А во всех трех случаях относится к примененному для опрыскивания тонкой древесной муки раствору, который используется для изготовления наружной поверхности опорных плит, в то время как колонка В во всех трех случаях относится к примененному для опрыскивания древесных стружек раствору, который используется для изготовления ядра опорной плиты.
С применением смесей смолы, которые указаны в трех случаях табл. 5, изготовляются опорные плиты. При использованном способе изготовления речь идет о системе Бизона и условия во всех случаях сохраняются постоянНЫМИ:
Влажность мата церед прессованием, Ж 10,5+0,5
Температура прессования, C 210
Давление, кг/см 35
Качество изготовленной опорной плиты соответствует ДИН 52 360-52 365 и оно не имеет различий в случаях 1 и 3. В случае 2, где имеется только хлористый натрий вместо реакционноспособного предлагаемого катализатора, свойства изготовленной опорной плиты не определены, так как полученные плиты растягиваются уке при нормальных временах прессования. Это показывает, что даже примененный хлористый натрий не может давать высоких степеней замещения порядка 353, если он применяется для изготовления опорных плит только с одной стадией опрыскивания по известному способу.
886726
Компоненты, вес.ч. и свойства
Проба.
А В
А (В
А В
68,5 31
1,5 1,0 1,5
68,5 31
1,0
l,5
1,0
45,5
68,5
12,5 25 37, 5
Вода
240 213,5 346,0 170,0 240
170
ll1 l
Содержание твердого вещества 88,2
45,5 23
45,5
68,5
68,5.35
1:1,8
110
60
Мочевина (IOOX) 30
55 тым продуктом конденсации мочевиноформальдегидных мономеров добавляют к составу смолы.
Пример 6. Синергетическое действие наблюдается, когда смесь хлористого натрия вместе с несмолисВода
Аммиак 25 Бомэ
Хлористый натрий (100X ) Хлористый.натрий А + В
Реакционноспособный катализатор (100% ) Реакционноспособный катализатор А + В
Общее количество раствора смолы
Общее содержание твердого вещества
Части замещенной твердой смолы
Части замещенной через
А + В твердой смолы
% смолы,, замещенной А + В
Отношение добавленного твердого заместителя к замещенным твердым веществам смолы о
Время гелеобразования, С
Реакционноспособный катализатор, %
Формальдегид .(в пересчете на 100% твердых веществ) Хлористый натрий (100%) 131,6 65
54,8 30,8
Продолжение табл. 5,161,5 22,5 45
131 6 54,5
38 54
886726
Компоненты, вес.ч. и свойства
Проба
Г 1
Мочевиноформальдегидная смола (содержание твердых веществ 65X) 140 140
140
140
5,5
8,53
3,16
1,73
1,73
Вода
Общее количество
226
226 226 226
51
Формальдегид
25
Мочевина
Вода
Полученные при этом результаты указаны в табл. 6.
Проба 1 независимо от обычных добавок, которые добавляют к составу смолы для изготовления опорных плит, содержит только хлористый натрий и имеет время гелеобразования 49 с.
Проба 2 содержит мочевиноформальдегидный конденсат и имеет время
Хлористый аммоний (20%-ный раствор в воде) Аммиак 25 Бомэ
Хлористый натрий (1002)
Иочевина (I OOX ) Формальдегидная мочевина (18X-ный раствор в воде) Время гелеобразования при 100 С, с
Формальдегидная мочевина
Пример 7. Синергетическое свойство .установлено, когда смесь хлористого калия вместе с продуктом конденсации мочевиноформальдегидных мономеров добавляют в состав смолы °
У.
Полученные результаты указаны в табл. 7, в которой проба 1 представляет холостой опыт, причем содержит воду вместо предлагаемого катализатора.
24 гелеобразования 51 с, а пробы 3 и 4 содержат хлористый натрий и мочевиноформальдегидный конденсат, сумма которых как раз соответствует примененному в пробе 1 количеству хлористого натрия, все в пересчете на 100Х твердых веществ. Пробы 3 и 4 имеют более низкое время гелеобразования, чем .пробы 1 и 2, и имеют время гелеtO образования 42 с.
Таблица 6
2,15 2,15 4,18
72,12 63,57 . 63,16
Проба 2 содержит хлористый калий и проба 3 содержит смесь хлористого калия и конденсата мочевиноформальдеSO гидных мономеров.
Проба 1 имеет время гелеобраэования 93 с, проба 2 имеет слабое каталитическое действие при времени гелеобразования 82 с, проба 3, которая содержит реакционноспособный предлагаS емый катализатор показывает однако неожиданное высокое каталитическое действие с временем гепеобразования 42 с.
886726
Т а блица 7
Компоненты, вес.ч . и свойства
T Г
1 2 3
140 140
140
Хлористый аммоний (20 -ный раствор в воде) 12
Иочевина (100 ) 7,38
Вода
75 63
226 226
46, 62
Общее количество. 226
42
Формальдегидная мочевина
Формальдегид
Иочевина
20.
Вода ч няется нормальный состав клея, в то время как в пробе 2 применяется предлагаемый состав.
Составы 1 и 2 указаны в табл. 8.
В то время как плиты, изготовлен" ные с составом пробы 1, требуют времени прессования 2 мин, плиты.изготовленные с составом пробы 2, требуют времени прессования только 1,.7 мин.
Клеевой состав, использованный с применением предлагаемого катализатора для изготовления фанерных опорных плит, имеет- следующие свойства:
Иочевиноформальдегидная смола (содержание твердого вещества 65 ) Аммиак 25 Бомэ
Хлористый калий (100 ) Формальдегидная мочевина (80 -ный раствор в воде) Время гелеобразования
0 при 100 С, с
Пример 8. Изготовляют фанерную опорную плиту. Предлагаемый катализатор может применяться также для склеивания плоских досок (плит ), как, например, для изготовления фанеры листовых слоисть1х пластинок, фанерных плит (досок) или других многослойных плит или многослойных досок. В этом случае фанерная планка типа Тиама с толщиной 0,6 мм и с содержанием влаги 10 наклеивается на обе поверхности очищенной наждаком опорной плиты с толщиной 15 мм, размером 185х305 см н с содержанием влаги 9 . Клей распредеSS ляется на опорной плите при помощи устройства для распределения клея.
Плиты прессуются под давлением
7 кг/см при 120 С. В пробе 1 примеПовьппение скорости изго-. товления, Экономия клея, Ж
886726
Таблица 8
Компоненты, вес.ч.
Проба (2
100 70
Хлористый аммоний (20X-ный раствор в воде) 6,00
Хлорнстый натрий
Мочевина ()00% ).
Формальдегид (100% )
Вода
1,62
0,83
21,55
7 .10
Мука
115 )18
Общее количество
Проба
j г з (Компоненты, вес.ч. и свойства
Меламиноформальдегидная смола (содержание твердых веществ 65X ) 140 140
140 140
Аммиак 25 Бомэ
Хлористый натрий (100%) !
Мочевина ()00%)
Формальдегид ()00%) 3,2 3,2
1,65 1,65
71,15 59,15
226 226
Вода
226 226
Общее количество
Время гелеобразования при 100 С, с
65 48
63
Мочевиноформальдегидная смола (содержание твердых веществ 65%,) Хлористый аммоний (20%-ный раствор в воде) Пример 9. Синергетическое свойство наблюдается, когда смесь хлористого натрия вместе с мочевиноформальдегидными мономерами добавляется к составу смолы на основе меламиноформальдегидной смолы (Каурамин 542 фирмы БАСФ).
Полученные при этом результаты указаны в табл. 9.
Проба 1.является холостой пробой.
Проба 2 содержит независимо от обычного состава смолы.хларистый аммоний и аммиак, а также хлористый натрий. Проба 3 содержит независимо от обычного состава смолы хлористый аммоний, аммиак, а также мочевину и формальдегид. Все эти пробы имеют одинаковое время гелеобразования (65 с). Проба 4 содержит независимо от обычного со>4 става смолы хлористый аммоний и аммиак, а, также мочевину, формальдетид и хлористый натрий., причем общая сумма указанной смеси равна количеству добавленных в пробах 2 и 3 отдельных компонентов. Проба 4 иллюстрирует применение предлагаемого катализатора,. имеет более низкое время гелеобразования (48 с).
В
Таблица 9
886726
Подобные результаты получаются, когда в указанных примерах хлористый натрий или хлористый калий заменяется хлористым литием или фторидамн, бромндами илн иодидами натрия, калия или лития.
Пример 10. Показаны экстремальные значения приведенных соотношений. Приготовлены три раствора со следующими рецептурами, вес.ч.:
2. Э
Формальдегид (в расчете на
100 ) 11 183
1S
16 292
106
160
Мочевина
Хлористый натрий
27 260 98
707 713 427
Вода
Всего 1000 1000 )000
В растворе l отношение органических к неорганическим компонентам составляет 10,0/1,0, а в растворе 2—
0,1/1,0. В обоих образцах содержание твердых веществ .составляет 29 . Раствор 3 является более концентрированным и содержит 57Х твердых компонентов, причем отношение органических
Таблица 10
Проба (1 Г
Компо 1енты, вес. ч.
2 3 4
1177 1177 1177 )385
270 270
77 77
Раствор хлористого аммония (15 ) 270 270
77 77
Эмульсия
Гексаметилентетрамин
1.в 20 -ном растворe) 203 203
203 203
208
Раствор 1
Раствор 2
Раствор 3
Вода
208
208
53 53
53 53
Мочевиноформальдегидное клеящее вещество (65% } к неорганическим компонентам равно
4,8/1,0.
Растворы использованы в составах
1-3 представленных в табл. 10 кото% рые, в свою очередь, использованы для приготовления 16 мм древесностру" жечных плит.
Состав 4 является контрольным, в котором используется обычное мочевиноформальдегидное клеящее вещество без добавления предлагаемого катализатора.
Древесностружечные плиты изготовлены на лабораторном прессе размером
40 х 56 .см.
Каждый состав использован для обработки 10 кг древесных стружек. С помощью каждого из составов изготовлено (вручную) по три древесностружечных плиты. Плиты прессуются со скоростью ) мм за II с (1/11 = 0,099 мм/c) . о
Температура пресса 200 С, давление
35 кгс/см 2.
В табл. 11 представлены результаты, полученные как среднее значение иэ трех измерений.
Ясно, что все три состава являются эквивалентными и что они лучше состава 4 (контрольные); т.е. не содержит
3О предлагаемого катализатора.
886726
31
Таблица11
Состав
Набухание в течение
2ч, X
Набухание в течение
24ч, X..
Прочность на раз2 ,кгс/см
Плотность кг/м одуль азруения гс/см
21,4
6,0
7 1 2
184 5,2 .1 44 4,9
204 6,8
195 4,4
24,3
8,0
668
5,0
17,0
701
23,2
13,1
731 дегидных клеящнх,веществ известных и без добавления предлагаемого катализатора. ., Древесноструженые плиты изготовля" ются,в лаборатории на прессе размером
40 х 56 см.
Каждый состав использован для обработки 10 кг древесных стружек. С помощью каждого состава изготовлено (вручную) по три древесиостружечных, плиты. Плиты прессуются со скоростью
1 мм sa 11 с (0,099 мм/с) . Температура пресса 200еС, давление 35 кгс/см
В табл. 12 приведены средние ре зультаты, полученные из трех значеиийе
Формальде гид
;(нэ расчета на
100X) 40
100
100
Мочевина
260
Иодид натрия..Зромид натрия
Вода
600
600
Всего 1000 1000
Растворы использованы в составах 1 и 2, представленных в табл. 12, которые, в свою очередь, использованы для
16 мм древесностружечных Влит. 35
Состав 3 является контрольным с использьванием обычных мочевиноформальТаблица 12
1 Состав г (з
Компоненты, вес.ч. (657) 1177
1177
1385
Раствор хлористого аммония (15X ) 30
30
Эмульсия
77
Раствор 1
Раствор 2
208
208
53
Вода
Пример .11. Используют дру" гие галогениды, а именно иодид нат
/ рия и бромид натрия. Приготовлены два раствора состава, вес.ч.:
1 ..Й
Мочевиноформальдегиднае клеящее вещество
Ясно, что все три состава являются эквивалентными и более лучшими, чем состав 3 (контрольный ), т.а. изготовленный без предлагаемого катализатора.. 886726
Иодуль Набухание разру- в течение щения 2ч,% кгс/см
Таблица 13
Плот=
Прочность на разPblB L кгс/см
Набухание в течение
24ч,% ность кг/и
Состав
1 720 159
2 71) 145
6,5
17,4
27,5
)о,а
l3,2
25,4
3 732 169
7,4
17,2
26,0
4,8
Формальдегид
44%
Иочевина
239 28 151
6 219 94
Хлористый натрий
Вода
220 220 220
535 533 535
Проведены также опыты с хлористым калием. С этой целью в растворе 2 (сравнительные опыты )хлористый натрий заменяется хлористым калием. Для сравнения используется состав 3 из табл. 10 тех же опытов. Как и в опы" тах в составе 2 используется раствор 2,. содержащий хлористый калий.
При этом получены следующие результаты:
Сравнительный пример
Плотность, кг/см 680 695 $.
Прочность при изгибе, кг/см )75 183
Предел прочности при растяжении, кг/см 4,6
Набухание через
2 ч, Х . 14,0 13,0
Водопоглощение через 24 ч, % 23,0 25,0
Соотношение формальдегида и мочевины в органическом компоненте составляет от 95:5 до 5:95, причем име-. ется в виду, что оба продукта имеют
100%-ную концентрацию.
Примеры для ичлюстрации изложенного могут быть взяты из дополнительных примеров, приведенных ниже.
Приготовлены три типа растворов состава, вес.ч.:
) В растворе 1 соотношение формальдегида (взятого из расчета )00%) и мочевины составляет 95:5 вес.ч. в растворе 2 — 5:95 вес.ч.; в растворе 3 — 41:59 вес.ч.
Растворы использованы в составах 1-3, представленных в табл. )4, которые, в свою очередь, использованы для изготовления 16 мм древесно2$ стружечных плит. Состав 4 является контрольным с использованием обычных мочевиноформальдегидных клеящих веществ и известного метода. Древесностружечные плиты изготовляются на лабораторном прессе разме30 ром 40 х 56 см.
Каждый состав используется для обработки 10 кг древесных стружек. С помощью каждого состава вручную изготовляются три древесностружечных
3$
Одна плита прессуется со скоростью 1 мм за 10 с, другая — 1 мм за
9 с и третья †.) мм за-8 с.
Температура пресса составляет
200 С, давление прессования 35 кгс/см:
Показатели плит приведены в табл. 15.
Из табл. 15 вытекает, что три состава 1-3 являются эквивалентными и более лучшими, чем состав 4 (контрольный), т.е. не содержит предлагаемого катализатора.
Те же самые результаты получаются, когда органическая часть катапизато$0 ра получается путем конденсации формальдегида с мочевиной без образования смолы.
886726
36
Таблица 14
Компоненты, вес.ч.
Состав
j ) Г
1 2. 3 4
Мочевиноформальдегидное клеящее вещест" во (65 .) 1247 1247 1247
1385
Раствор хлористого аммония (15% ) 150 150
77 77
150
150
138
Раствор 2
138
Раствор 3
138
53 53 53
Вода
1670 1670 1670
1670
Всего
Набухание в течение 2 ч, Х
Набухание в тече.Модуль Усилие разру- разрышения ва, кг/см - кг/см
Иодуль эласние 24 ч, X
Состав тичнос
2, кг/см
709 166 6,2
25.690
24,9
14,3
27250
20,9
714 184
9,2 6,0
25450
22,8
7,1
8,5
711 166
20020
25,6
713 135 5,9 14,1
699 147 7,,4 15,3
23800
25,1
19,4
25920
704 170 8„7 6,5
24900
6,8 10,1
22,5
687 154
6,1 13,3
5,5 14,6
708 146
679 141
24500
24,9
22,9
21900
18,4
683 171 . 7,5 6,0
25200
22,2
24750
10,7
6,0
697 155
22776
9,4
20,4
680 144 6,6
Эмульсия
Аммиак
Раствор 1
Скорость прессования, с/мм
Плотость, кг/м .Таблица 15
886726
Продолжение табл. 17
Компоненты и
2 3
0939
1385—.0153 0053 0053
1324 1670 1670
Раствор 1
Раствор 2.
Вода
Итого
Таблица 16
Состав, вес.7.
Раствор — 30
1 2
1з Количество твердых веществ
887 882 961
4,5
29,25 1,9
Мочевина
10,00 5,0
Хлористый натрий
13,6
Вода
2$
100,00 100,00
Итого
Состав
1 2 3
1385
Хлористый аммоний (15X.-ный раствор) 0150 0150 0150 у
0077 0077 0077
0005 0005 0005
Эмульсия парафина
Аммиак (257. ) Сравнительный опыт.
Приготовлено два различных раствора: известный (раствор 1) и предлагаемый (раствор 2) .
В табл. 16 приведены составы известного и предлагаемого растворов.
Мочевиноформальдегидный клей (657) Мочевиноформальдегидный конденсат (8071 ) . 60,75
Процент твердых веществ 88 1 Конденсат содержит, вес. 7. формальдегид 55, мочевина 25, вода 20.
Для растворения твердых веществ при приготовлении раствора 1 необходимо около 8 ч интенсивного перемешивания, в то время как при приготовле.нии раствора 2 для растворения твердых веществ необходимо лишь несколько минут.
Это является существенным преиму! ществом,когда речь идет о способе получения необходимого продукта.
Указанные растворы используют в соответствующих составах 1 и 2,. указанных в табл. 17.
Таблица 17
Компоненты и свойства
Мочевиноформальдегидный клей (65X) сваойства 1 Состав
Время гелеобразовання при 100 С, с 67 79 82
Время жизни в сосуде при комнатной температуре, ч 1 5 20,5 19
Состав 3 с мочевиноформальдегидным клеем (контрольный) приготовлен в соответствии с известным способом.
Из табл. 17 можно заметить, что составы 1 и 2 приготовлены таким образом, чтобы количество твердых веществ в них было одинаковым, для того чтобы составы можно было сравнить.
Из табл. 17 видно также, что состав 2 показывает более короткое время гелеобразования, чем состав 3.
Предлагаемые составы дают более короткое время гелеобразования и в то же время более короткие циклы прессования.
Обычно быстрые клеи дают более длительную предварительную вулканизацию. Это заметно также на составе I, который дает более короткое время гелеобразования, чем составы 2 и 3, но определенно очень короткое время жизни в сосуде,.что приводит к сильной предварительной вулканизации, и таким образом в промышленности плита полностью вулканиэируется еще до достижения пресса.
Составы 1-3 используют в одинаковых условиях для изготовления 16 мм древесностружечной плиты на лабораторном прессе, имеющем размер 40 х х 36 см. Каждый состав применяют для обработки 10 кг древесных стружек.
Для каждого состава вручную изготовлено по три плиты.
886726
40
Таблица 18
Набухани Адсорбция за 2 ч за 24 ч
Ф
Модуль эласПрочность
Плотность кг/м
Прочность
Время прессоваСостав тична из гиб, 2 кг/см. на раз рыв, кг/см ности ння, с/мм кг/сьР
10 686 13,8 0,74 22,145 7,7
10 711 16,3 0,76 25,252 5,2
10 713 13,5 0 59 20,022 14 1
9 683 12,7 0,60 22,161 6,9
9 677 13,7 0,76 22,496 5,5
9 708 14,6 0,61 24,550 13,3
25,9
20,8
25,6
25,4
18,5
24,9
Происходит разрушение плиты
8 663 13,7 0,72 24,060 6,9
21,4
8 680 14,4 О,бб 22,776 9,4
20,4
Одна плита прессуется со скоростью 10 с/мм, другая — 9 с/мм и тр — тья — 8 с/мм.
Температура. пресса составляет
200 С и давление 35 кг/см
Из табл.,18 видно, что в то время как плиты с составом 2"(предлагаемый) по свойствам лучше, чем плиты состава 3 (контрольный).
Плиты состава 1 (известный) хуже по свойствам, чем плиты, приготовленные с использованием состава 2.
Очень важно, что при времени прессования 8 с/мм, представляющее собой время прессования соответствующее применяемому в промышленности, невозможно получить плиты при использовании состава 1. Плиты полностью разрушаются.
Состав 1 применим только в лаборатории, если речь идет о древесностружечных плитах или для получения твердого картона.
Для того, чтобы расширить область галогенидов щелочных металлов, приго товлен раствор, использованный для приготовления древесностружечных плит, которые подвергаются испытаниям для оценки их механических характеристик. Состав раствора следующий, r-.
Результаты по исследованию плит приведены в табл. 18 (лабораторные тесты проводились из-за невозможности применения известного продукта в проЮ мышленности).
Формальдегид (в форме 100Х-ного) 116
Мочевина 180
Хлористый литий 170
Вода 534 раствор использован для рецепту4О ры 2, приведенной в табл. 19, которая, в свою очередь, использована для изготовления древесностружечных плит.
4$ Рецептура 1, приведенная в табл.!9 (контрольная7 использована для сравнения .
Древесностружечные-плиты изготовлены на лабораторном прессе с разме$0 рами 40 х 56 см.
Каждая рецептура использована для опрыскивания 10 r древесных стружек.
Из каждой рецептуры получены три древесностружечные плиты. Плиты прессуют при ll с/мм. Температура пресса составляет 200 С, давление 35 кг/см
В табл. 20 .приведены результаты, являющиеся средними из трех определений.
41,836726
1 2
Продукт кон-. денсации мо- 1385 чевины с формальдегидом
15%-ным раствором хлористого аммония 0300
1212
0300
194
132
504
0077. 0077
Эмульсия
0138
Раствор
0053 0053
Вода
Таблица 20
Набуха ние, % эа
24 ч
Прочность на разрыв кг/см
Плотность кг/м
Модуль разрыва, кг/см
Набу хани
Х эа
2 ч
Рецеп тура
Рецептура (Компоненты
3 4
Мочевичоформальдегидный клей 65% 1385 970
970 970
Хлористый аммоний (15% ) 0300 0300
0300 0300
0077 0077
0077 0077
Эмульсия
Раствор 1
Раствор 2
Раствор 3
332
332
332
0060 0060 0060 0060
Вода
Из приведенных данных можно заметить, что плиты являются эквивалент" ными по своему качеству.
Т а б л и ц а 19
Компоненты 1 Рецептура
1 705 215 5 5 80 180
2 695 225 5 8 7 0 20 0
Продукт конденсации мочевины с формальдегидом, не имеющий характера .смолы
Приготовлены следующие растворы составов, г:
Раствор 1
Продукт конденсации, содержащий 40% формальдегида и 20Х мочевины 299
tO Мочевина 1-22
Хлористый натрий 170
Вода 418
Раствор 2
1%
Продукт конденсации, содержащий. 60Х формальдегида и 25% мочевины
Мочевина
Хлористый натрий
Вода
Раствор 3
Продукт конденсации, содержащий 35% формальдегида и 5% мочевины 332
2$ Мочевина 163
Хлористый натрий 170
Вода 335
Приведенные растворы используют в рецептурах 2, 3 и 4, которые представлены в табл. 21, и которые, в свою очередь, используют для изготовления древесностружечных плит толщиной 16 мм.
Вместе с этими растворами используют и стандартный клей на основе, стандартной смолы, как это показано в рецептуре 1 табл. 21.
Т а ° б л и.ц а 21 дополнительно содержит смесь мочеви" ны и формальдегида или несмолистого продукта конденсации формальдегида и мочевины при весовом соотношении формальдегида и мочевины в расчете на твердое вещество 5:95-95:5 при следующем соотношении компонентов, вес.7.:
Мочевина 0,5-30,0
Формальдегид или несмолистый продукт конденсации 1,0-20,0
Галогенид щелочного
Таблица 22
Плот" ность кг/м
Модуль разрыва, кг/см абу- ание, посе2ч
Набуханиее, Х после 24ч
Проч иост на раз-
gb93 кг/с
Рецеп тура
1 680 205 5 0 7,0 1&,0 13
2 .676 198 .5,2 6,0 . 15,5
= jj.
3 700 220 5,8 8,0 :1 80 металла 2,0-30,0
Вода Остальное
Источники информации, принятые во внийание при экспертизе
1. Патент США У 3826770, кл. 260-29.4, опублик. 1974.
2. Патент США У 3905847, кл. 156-62.2, опублик. 1975 (прототип).
4 695 195 4,9 :7,5 " 14,0
4 Ю »»
Формула .изобретения
Катализатор для поликонденсации мочевино- или меламиноформальдегидных .gS
Составитель В. Теплякова
Редактор В. Матю на Техрщ» 3 Фанта Кораектор Н. Швь1ЦКая
Заказ 10597/88 Тираж 570 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35 Ра шская наб. д. 4/5
Филиал ППП Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4
43 886726 44
Рабочие условия такие же, как это смол, содержащий водный раствор галоописано в предшествующем примере. генида щелочного металла, о т л иИзмеренные свойства рецептур 1-4 ч а ю щ н и с я тем, что, с целью поприведены в табл. 22. вьппення активности катализатора, он
