способ изготовления клея для производства клееного деревянного бруса

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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