Способ получения связующего на основе модифицированной мочевиной фенольной смолы, предназначенного для обработки стружек средних слоев стружечных плит - RU2154652C2

Чертежи

Описание

Изобретение относится к связующим на основе фенольной смолы для обработки стружечных плит, в частности к способу получения связующего на основе модифицированной мочевиной фенольной смолы, предназначенного для обработки стружек средних слоев стружечных плит.

Известен способ получения связующего на основе модифицированной мочевиной фенольной смолы, предназначенного для обработки стружек стружечных плит, заключающийся в том, что известными приемами получают фенолформальдегидные смолы вязкостью больше 300 мПа•с (при температуре 20^oC) при содержании твердого вещества 20-55% путем конденсации фенола и формалина в щелочных условиях и к получаемым вязким растворам фенольной смолы добавляют 2-30% от массы раствора фенольной смолы мочевины, причем конденсацию проводят в присутствии такого количества щелочи, что получаемый модифицированный раствор смолы с предпочтительным содержанием твердого вещества, равным 30-65%, содержит 2-12 мас. % щелочи (рассчитанной как гидроокись натрия, определение путем титрования) (см. заявку EP N 0 146881 A3, МКИ C 08 L 61/10, 1985).

Недостаток известного способа заключается в том, что при использовании смолы в качестве связующего для обработки стружек средних слоев стружечных плит время отверждения не согласуется с постоянным требованием сокращения времени прессования с целью снижения энергозатрат и повышения производительности.

Задачей изобретения является разработка способа получения связующего на основе модифицированной мочевиной фенольной смолы, предназначенного для обработки стружек средних слоев стружечных плит, которое благодаря более короткому времени отверждения обеспечивает сокращение времени прессования при изготовлении стружечных плит, вследствие чего можно сэкономить энергию, а также повысить мощность установки, то есть производительность процесса.

Поставленная задача решается в способе получения связующего на основе модифицированной мочевиной фенольной смолы, предназначенного для обработки стружек средних слоев стружечных плит, путем конденсации фенола и формалина в присутствии гидроокиси натрия, добавления мочевины к получаемому продукту конденсации с последующим выделением модифицированной смолы за счет того, что к продукту конденсации мочевину добавляют в количестве более 30 мас.% до максимально 50% от массы полученного продукта конденсации и выделяют модифицированную мочевиной смолу, содержащую 50-70% твердого вещества, 2-8 мас.% гидроокиси натрия, имеющую максимальную вязкость 5000 мПа • с при 20^oC, а перед использованием полученной модифицированной мочевиной смолы в качестве связующего к ней добавляют гидроокись натрия в количестве, обеспечивающем общее содержание гидроокиси натрия в модифицированной смоле, равное 8-13 маc.%.

Предпочтительно выделяют модифицированную смолу с содержанием твердого вещества 55-65 мас. %, гидроокиси натрия 4-6 мас.% и вязкостью 100 - 1500 мПа•с при 20^oC, в частности 200 - 1000 мПа•с при 20^oC.

Перед использованием полученной модифицированной мочевиной смолы в качестве связующего к ней предпочтительно добавляют такое количество гидроокиси натрия, что ее общее содержание в смоле составляет 8-12 мас.%.

Согласно предлагаемому способу конденсацию предпочтительно проводят до момента начала желирования полученной смолы, более предпочтительно - до вязкости больше 3000 мПа^oс при 20^oC, в частности до вязкости 5000 - 300000 мПа^oс при 20^oC.

Добавление к полученной модифицированной мочевиной смоле гидроокиси натрия для установления указанного общего содержания гидроокиси натрия осуществляют непосредственно перед обработкой связующим стружек средних слоев стружечных плит. При этом следует учесть, что в случае наличия модифицированной мочевиной смолы, содержащей 8 мас.% гидроокиси натрия, гидроокись натрия добавляют еще в количестве, обеспечивающем общее содержание гидроокиси натрия, равное более 8 мас.%, предпочтительно, по меньшей мере, 9 маc.%.

Добавление раствора едкого натра вследствие выделяющейся теплоты реакции приводит к нагреванию клеевой ванны, которое в зависимости от добавляемого количества гидроокиси натрия может составлять до 20^oC, и таким образом к снижению вязкости ванны, что в свою очередь приводит к лучшему распределению клея в стружечном материале и тем самым к лучшим прочностным характеристикам.

Кроме того, вследствие добавления дополнительного количества гидроокиси натрия сохраняется также высокая реакционноспособность бедных гидроокисью натрия смол, поскольку благодаря низкой температуре и короткому времени проклейки почти полностью предотвращается образование нежелательных формиата и метанола (в результате реакции по Канниццаро, которой подвергаются метилольные группы или формальдегид).

Дальнейшее преимущество предлагаемого способа заключается в том, что изготовитель стружечных плит имеет возможность согласовать с кислотностью соответствующего древесно-стружечного материала дозу раствора едкого натра, чтобы обеспечить постоянную качественную характеристику набухания стружечных плит.

Получаемые согласно изобретению смолы можно перерабатывать вместе с обычными целевыми добавками, такими как, например, отвердители, в клеевую ванну, которой затем обрабатывают стружки среднего слоя плит.

Нижеследующие примеры иллюстрируют изобретение и его положительный эффект.

Как правило, вязкости измеряют при температуре 20^oC. Для определения содержания твердого вещества сушат 1 г вещества в течение двух часов при температуре 120^oC в печи с циркуляцией воздуха.

Пример 1. Получение модифицированной мочевиной смолы согласно изобретению.

941 вес. часть (10 моль) фенола и 232 вес. части 50%-го натрового щелока нагревают в колбе до температуры 90^oC. В течение 80 минут последовательно добавляют 1950 вес. частей 40%-го формалина (26 моль) и 232 вес. части 50%-го натрового щелока в течение 15 минут. Конденсацию осуществляют при температуре 85^oC в течение 30 минут, затем снижают температуру до 65^oC в течение 60 минут и при вязкости 90000 мПа•с/20^oC (содержание формальдегида составляет 4,2%) добавляют 1357 вес. частей мочевины (40,7 %, в пересчете на раствор фенольной смолы).

Получают смолу следующего качества:
Содержание твердого вещества, % - 58,9
Вязкость при температуре 20^oC, мПа•с - 620
Время желирования при температуре 100^oC, мин - 14
Содержание гидроокиси натрия, % - 4,9
Содержание формальдегида, % - 0,3
Непосредственно перед переработкой к этой смоле добавляют 11 вес. частей 50%-го натрового щелока, в пересчете на 100 вес. частей раствора смолы. Это количество приводит к общему содержанию гидроокиси натрия, равному 9,4 мас. %. При этом температура клеевой ванны повышается от 20^oC до 33^oC, а измеренная при этой температуре вязкость снижается до 320 мПа•с.

Пример 2 (сравнительный). Получение модифицированной мочевиной смолы согласно прототипу.

941 вес. часть (10 моль) фенола и 236 вес. частей 50%-го натрового щелока нагревают в колбе до температуры 90^oC. При сохранении этой температуры последовательно добавляют в течение 80 минут 1960 вес. частей 40%-го формалина (26 моль) и 212 вес. частей 50%-го натрового щелока. Конденсацию осуществляют до вязкости 1320 мПа^oс и в течение 15 минут добавляют 440 вес. частей 50%-ной гидроокиси натрия. После достижения вязкости 7200 мПа^oс при температуре 20^oC (0,6% формальдегида) реакцию прекращают путем добавления 940 вес. частей мочевины (24,8% в пересчете на раствор фенольной смолы).

Получают смолу следующего качества:
Содержание твердого вещества, % - 53,5
Вязкость при температуре 20^oC, мПа^oc - 690
Время желирования при температуре 100^oC, мин - 31
Содержание формальдегида, % - 0,3
Содержание гидроокиси натрия, % - 9,4
Пример 3. Получение стружечных плит с использованием смол согласно примерам 1 и 2.

Изготовляют стружечные плиты толщиной 19 мм, соотношение покровного слоя и среднего слоя которых составляет 35 : 65. Количество наносимого на стружки покровного слоя клея во всех случаях составляет 8% твердой смолы, а наносимое на стружки среднего слоя количество клея 7% твердой смолы, в пересчете на абсолютно сухие стружки.

Для проклейки стружек покровного слоя используют имеющуюся в торговле модифицированную фенольную смолу, которая в качестве сравнительного связующего описывается в прототипе.

Для ускорения отверждения к смолам согласно примерам 1 и 2 добавляют 8% от веса раствора смолы (50%-го) раствора карбоната калия.

Для гидрофобирования стружек к смолам согласно примерам 1 и 2 добавляют 1% парафина, в пересчете на абсолютно сухие стружки, который используется в виде 50 вес.%-ной эмульсии.

Определяют время прессования как так называемый фактор прессования в мин/мм и важнейшие прочностные свойства стружечных плит. Все исследования проводят по промышленному стандарту Германии N 68763. Результаты сведены в следующей таблице.

Из таблицы ясно видно, что получаемая согласно изобретению смола позволяет не только значительное сокращение времени прессования, но и некоторое улучшение прочностных свойств стружечной плиты.

Реферат

Описывается способ получения связующего на основе модифицированной мочевиной фенольной смолы, предназначенного для обработки стружек средних слоев стружечных плит, путем конденсации фенола и формалина в присутствии гидроокиси натрия, добавлением мочевины к полученному продукту конденсации с последующим выделением модифицированной смолы, отличающийся тем, что к продукту конденсации мочевину добавляют в количестве более 30 мас.% до максимально 50% от массы полученного продукта конденсации и выделяют модифицированную мочевиной смолу, содержащую 50 - 70 мас.% твердого вещества, 2 - 8 мас. % гидроокиси натрия, имеющую максимальную вязкость 5000 мПа • с при 20^oC, а перед использованием полученной модифицированной мочевиной смолы в качестве связующего к ней добавляют гидроокись натрия в количестве, обеспечивающем общее содержание гидроокиси натрия в смоле, равное 8 - 13 мас.%. Технический результат - упрощение процесса, повышение экономичности и производительности процесса. 3 з.п.ф-лы, 1 табл.

Формула