клей

Формула изобретения

Клей для производства клееных древесных материалов, включающий клеевую композицию, содержащую карбамидомеламиноформальдегидную смолу, аэросил, пшеничную муку и хлористый аммоний, отличающийся тем, что он содержит в качестве карбамидомеламиноформальдегидной смолы карбамидомеламиноформальдегидную смолу СКМФ, модифицированную полиацетальгликолем и фурфуриловым спиртом, с соотношением карбамид:полиацетальгликоль:фурфуриловый спирт 1:0,1-0,5:0,1-0,5 при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Карбамидомеламиноформальдегидная
Смола СКМФ, модифицированная
полиацетальгликолем
и фурфуриловым спиртом
с соотношением карбамид, полиацетальгликоль
и фурфуриловый спирт 1:0,1-0,5:0,1-0,5	100
Аэросил	6-10
Пшеничная мука	1-6
Аммоний хлористый	1-2

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к изготовлению клеевых составов, предназначенных для клееных древесных материалов, и может быть использовано в производстве нетоксичной водостойкой фанеры, влагостойких древесно-стружечных плит и других клееных древесных материалов.

Известна клеевая композиция, включающая карбамидомеламиноформальдегидную смолу и хлористый аммоний (Романов Н.М., Иванов Б.К. Карбамидоформальдегидный концентрат и смолы на его основе. М.: «Ключ», 2008, - 148 с).

Известен также клей, включающий клеевую композицию, содержащую карбамидомеламиноформальдегидную смолу (ЦНИИФ) СКМФ, пшеничную муку и активный наполнитель, в качестве которого он содержит аэросил (Кондратьев В.П. Справочник фанерщика. Глава IV. Клеевые материалы. Санкт-Петербург, Издательство Политехнического университета. 2010, с.217-218 - прототип).

Недостатками известных клеев является высокая токсичность клеевых композиций и изготовленных с их применением фанеры и плитных материалов, низкая прочность клеевого соединения, высокое водопоглощение и водоразбухание.

Техническая задача изобретения состоит в повышении качества клея за счет снижения токсичности клеевой композиции, фанеры и древесных плитных материалов на ее основе, повышения прочности клеевого соединения, а также снижения показателей водопоглощения и водоразбухания.

Поставленная задача достигается тем, что клей для производства клееных древесных материалов, включающий клеевую композицию, содержащую карбамидомеламиноформальдегидную смолу (ЦНИИФ) СКМФ, аэросил, пшеничную муку и хлористый аммоний, содержит карбамидомеламиноформальдегидную смолу (ЦНИИФ) СКМФ, модифицированную полиацетальгликолем и фурфуриловым спиртом с соотношением карбамид:полиацетальгликоль:фурфуриловый спирт (1:0,1-0,5:0,1-0,5) при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Карбамидомеламиноформальдегидная
смола (ЦНИИФ) СКМФ, модифицированная
полиацетальгликолем и фурфуриловым
спиртом с соотношением
карбамид, полиацетальгликоль и
фурфуриловый спирт 1:0,1-0,5:0,1-0,5	100
Аэросил	6-10
Пшеничная мука	1-6
Аммоний хлористый	1-2

Изобретение имеет следующие отличия от прототипа:

- клей содержит карбамидомеламиноформальдегидную смолу (ЦНИИФ) СКМФ, модифицированную полиацетальгликолем и фурфуриловым спиртом с соотношением карбамид:полиацетальгликоль:фурфуриловый спирт (1:0,1-0,5:0,1-0,5) при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Карбамидомеламиноформальдегидная
смола (ЦНИИФ) СКМФ, модифицированная
полиацетальгликолем и фурфуриловым
спиртом с соотношением
карбамид, полиацетальгликоль и
фурфуриловый спирт 1:0,1-0,5:0,1-0,5	100
Аэросил	6-10
Пшеничная мука	1-6
Аммоний хлористый	1-2

Это позволяет повысить качество клея за счет снижения токсичности клеевой композиции, фанеры и древесных плитных материалов на ее основе, повышения прочности клеевого соединения, а также снижения показателей водопоглощения и водоразбухания.

В просмотренном нами патентно-информационном фонде не обнаружено аналогичных технических решений, а также технических решений, содержащих указанные признаки.

Изобретение применимо и будет использоваться в отрасли в 2011-2012 гг.

Для изготовления клея использовали следующие ингридиенты:

- Карбамидомеламиноформальдегидная смола (ЦНИИФ) СКМФ - ТУ 2221-001-74767616-2009.

- Полиацетальгликоль ГОСТ 10437-80.

- Спирт фурфуриловый ГОСТ 28960-91 Технические условия.

- Карбамид ГОСТ 2081-92 Технические условия.

- Пшеничная мука ГОСТ Р 52189-2003 Технические условия.

- Аэросил ГОСТ 14922-77 Технические условия.

- Аммоний хлористый ГОСТ 2210-73 Технические условия.

Карбамидомеламиноформальдегидная смола (ЦНИИФ) СКМФ - ТУ 2221-001-74767616-2009, разработанная ЦНИИФ в 2009 г. успешно внедрена на ОАО «Мостовдрев», при этом на основе ее имеются следующие нормативно-технические документы:

- Технологическая инструкция ТИ1 - 2009 по производству карбамидомеламиноформальдегидной смолы марки (ЦНИИФ) СКМФ.

- Технологическая инструкция ТИ2-2009 по производству фанеры повышенной водостойкости на основе карбамидомеламиноформальдегидной смолы (ЦНИИФ) СКМФ.

- Технические условия ТУ 5512-001-74667616-2009. Фанера облицованная.

Производство смолы карбамидомеламиноформальдегидной (ЦНИИФ) СКМФ освоено в промышленных условиях ОАО «Мостовдрев», получают ее путем конденсации карбамида с формальдегидом и меламином периодическим способом в реакторе объемом 5 м³.

Используемую в заявленном клее карбамидомеламиноформальдегидную смолу получали модифицированием карбамидомеламиноформальдегидной смолы (ЦНИИФ) СКФМ полиацетальгликолем и фурфуриловым спиртом с соотношением карбамид:полиацетальгликоль:фурфуриловый спирт (1:0,1-0,5:0,1-0,5).

На производство карбамидомеламиноформальдегидной смолы (ЦНИИФ) СКМФ, модифицированной полиацетальгликолем и фурфуриловым спиртом, разработана следующая нормативно-техническая документация:

- Производство модифицированной карбамидомеламиноформальдегидной смолы марки (ЦНИИФ) СКМФ. ТИ1-2010.

- ТУ 2221-001-74767616-2010. Смола модифицированная карбамидомеламиноформальдегидная (ЦНИИФ) СКМФ.

Клей изготавливали следующим образом.

ПРИМЕР.

Карбамидомеламиноформальдегидную смолу (ЦНИИФ) СКМФ (изготовленую на ОАО «Мстовдрев»), соответствующую ТУ 2221-001-74767616-2009, модифицировали полиацетальгликолем и фурфуриловым спиртом с соотношением карбамид: полиацетальгликоль:фурфуриловый спирт (1:0,1-0,5:0,1-0,5), при этом получали модифицированную карбамидомеламиноформальдегидную смолу марки (ЦНИИФ) СКМФ в соответствии с ТУ 2221-001-7476616-2010.

Приготовление клея проводили в смесителе объемом 150 л, оборудованном лопастной мешалкой с числом оборотов 100 об/мин. Время перемешивания клея перед нанесением на шпон составило 10-15 мин.

Склеивание фанеры проводили из березового шпона толщиной 1,5 мм; влажностью 6±2%.

В таблице 1 представлен состав клеевой композиции клея (по примерам).

В таблице 2 представлены основные физико-механические показатели модифицированной карбамидомеламиноформальдегидной смолы (по примерам).

В таблице 3 представлены основные физико-механические показатели клеевой композиции с модифицированной карбамидомеламиноформальдегидной смолой.

В таблице 4 представлены физико-механические и экологические показатели фанеры, полученной с применением заявленного клея.

В таблице 5 представлены физико-механические показатели древесно-стружечных плит полученных с применением заявленного клея.

Таблица 1
Состав клевой композиции
Компоненты композиции	Содержание компонентов в примерах, мас.ч
1	2	3	4	5	6	7	Прототип
Карбамидомеламиноформальдегидная смола СКМФ	-	-	-	-	-	-	-	100,0
Карбамидомеламиноформальдегидная смола СКМФ, модифицированная полиацетальгликолем и фурфуриловым спиртом в соотношении по карбамиду:								-
1:0,08:0,08	100
1:0,1:0,1		100
1:0,2:0,2			100
1:0,3:0,3				100
1:0,4:0,4					100
1:0,5:0,5						100
1:0,55:0,55							100
Аэросил	5,5	6	7	8	9	10	10,5	10
Пшеничная мука	0,8	1	2	3,5	5	6	7	2
Аммоний хлористый	0,8	1	1,3	1,5	1,8	2	2,1	1

Таблица 2
Основные физико-механические показатели модифицированной карбамидомеламиноформальдегидной смолы.
Наименование показателей	Величина показателей
ПРИМЕРЫ	Прототип
1	2	3	4	5	6	7
Внешний вид, цвет	соотв.	соотв.	соотв.	соотв.	соотв.	соотв.	соотв.	От белого до св. желтого
Массовая доля сухого остатка, %	66,1	68.5	67,8	68,1	66,9	67,5	67,0	66-70
Массовая доля свободного формальдегида, %	0,28	0,13	0,12	0,15	0,13	0,14	0,35	0,3
Условная вязкость по ВЗ-246	117	80	85	75	90	72	125	40-200
Водородный показатель, pH	9,4	9,1	9,3	9,2	9,5	9,3	9,6	9,0-9,5
Время желатинизации с 1 мас.ч. хлор. аммония, при t=100°С	127	82	81	83	81	84	135	80-120
Пред. смешиваемость смолы с водой	1,0:1,0	1,0:1,0	1,0:1,0	1,0:1,0	1,0:1,0	1,0:1,0	1,0:1.0	1,0:1,0-1,0:2,0
Предел прочности при скалывании по клеевому слою фанеры после кипячения образцов в воде в течение 1 ч, МПа не менее	1,42	1,82	2,01	1,97	2,03	1,89	1,43	1,5

Таблица 3
Основные физико-механические показатели клеевой композиции с модифицированной карбамидомеламиноформальдегидной смолой.
Наименование показателей	Величина показателей
ПРИМЕРЫ	Прототип
1	2	3	4	5	6	7
Вязкость по ВЗ-4 после выдержки через 16 ч, с	161	141	144	136	150	131	170	180-200
Концентрация (сухой остаток), %	66,9	68,8	68,3	69,0	68,8	68.7	68,8	66-70
Содержание свободного формальдегида:
после выдержки в течение 8 ч, %	0,19	0,10	0,11	0,12	0,10	0,10	0,26	0,3
после выдержки в течение 12 ч, %	0,15	0,09	0,08	0,07	0,08	0,07	0,15	0,2
Продолжительность отверждения клея, с	123	79	78	81	78	79	129	80-120
Предел прочности при скалывании по клеевому слою фанеры после кипячения образцов в воде в течение 1,0 ч, мПа	1,45	1,97	1,98	2,04	2,01	2,07	1,41	1,5

Таблица 4
Физико-механические и экологические показатели фанеры с применением заявленного клея
Толщина фанеры, мм	Предел прочности при скалывании по клеевому слою фанеры, МПа, после кипячения в воде в течении	Содержание формальдегида мг/100 г сух.в. (перфораторный метод)	Выделение формальдегида, мг/м3 (метод газового анализа)
1 ч	6 ч
Береза, 9 мм	2,30	1,68	2,0	0,38
Береза, 12 мм	2,40	1,60	2,5	0,25
Береза, 18 мм	2,20	1,50	3,0	0,51

Таблица 5
Физико-механические показатели древесно-стружечных плит с применением заявленного клея.
Наименование показателя	Номинальная толщина плиты, мм
6-13	13-20	20-25
Предел прочности при изгибе, МПа, EN-310	18	16	14
Модуль упругости при изгибе, МПа	2550	2400	2150
Прочность на отрыв поперек пласти, МПа	0,45	0,45	0,40
Разбухание по толщине за 24 часа, %, EN-317	11	10	10
Прочность поперек пласти после циклических испытаний, МПа	0,25	0,22	0,20
Разбухание по толщине после циклических испытаний, %	11	11	10
Прочность поперек пласти после кипячения, МПа	0,15	0,14	0,12

Таким образом, изобретение позволяет повысить качество клея за счет снижения токсичности клеевой композиции, фанеры и древесных плитных материалов на ее основе, повышения прочности клеевого соединения, снижения показателей водопоглощения и водоразбухания, а также снижения времени отверждения клея, что обеспечит повышение производительности прессового оборудования.