КЛЕЙ
ADHESIVE

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.
3
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 м.
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/м<sup>3</sup> (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.