HU219854B

HU219854B - Kötőanyag-keverék lignocellulóz-tartalmú formatestek előállításához

Info

Publication number: HU219854B
Application number: HU9601988A
Authority: HU
Inventors: Christel Hittinger; Heinz Lehnert; Manfred Niessner; Hermann Schatz
Original assignee: Basf Aktiengesellschaft
Priority date: 1994-01-20
Filing date: 1995-01-10
Publication date: 2001-08-28
Also published as: NO963014L; NO310880B1; FI113274B; EP0740673B1; HUT75686A; NO963014D0; EP0740673A1; ATE158318T1; DK0740673T3; DE59500686D1; FI962921A0; SK86096A3; HU9601988D0; CZ190196A3; PL315547A1; WO1995020000A1; FI962921A

Abstract

A találmány tárgya lignocellulóz-tartalmú formatestek előállításáraszolgáló kötőanyag-keverék, amely (A) (a) 1 mol melamin és (b) 3–11mol formaldehid, (c) 0–0,5 mol aromás vagy részben aromáshidroxivegyület, (d) 0–0,1 mol további aminoplasztképző komponensvizes kondenzációs termékeiből és (B) 0,8–13 mol karbamidból áll,mimellett adott esetben a karbamid összmennyiségének 25%-ig terjedőrésze az (A) kondenzációs termékek előállítása során kerülhozzáadásra. A találmány a fenti kötőanyag-keverékek előállításieljárására és alkalmazására, valamint az ezeket tartalmazólignocellulóz-tartalmú formatestekre is vonatkozik. ŕ

Description

A találmány tárgya lignocellulóz-tartalmú formatestek előállítására szolgáló kötőanyag-keverék, amely (A) (a) 1 mól melamint, (b) 3-11 mól formaldehidet, (c) 0-0,5 mól aromás vagy részben aromás hidroxivegyületet, (d) 0-0,1 mól további aminoplasztképző komponenst tartalmazó vizes kondenzációs gyantából, és (B) 0,8-13 mól karbamidból áll, mimellett adott esetben a karbamid összmennyiségének 25%-ig terjedő része az (A) kondenzációs termékek előállítása során kerül hozzáadásra.

A találmány a fenti kötőanyag-keverékek előállítási eljárására és alkalmazására, valamint az ezekkel készült lignocellulóz-tartalmú formatestekre is vonatkozik.

Régóta ismeretes, hogy karbamid-formaldehid gyantákkal, amelyek savas körülmények között térhálósodnak, fa- és egyéb lignocellulóz-tartalmú komponensek ragaszthatok. Az ilyen ragasztásos kötések vízállósága azonban számos célra nem kielégítő. Ezért gyakran kell a lúgos körülmények között térhálósodó fenol-formaldehid gyantákhoz folyamodni. Ezeknek azonban hátrányuk, hogy drágák, lassabban térhálósodnak ki, még tartalmaznak szabad fenolt, megsötétednek és ezenkívül nagy a lúgtartalmuk, aminek következtében nehézséget okoznak a fiimérkészítésnél és burkolásnál, valamint ezeknél tartani kell az alkália úgynevezett „kivirágzás”-ától.

Ezek a hátrányok részben olyan melamintartalmú karbamid-formaldehid gyantákkal kerülhetők el, amelyek erősítés céljából még bizonyos mennyiségű fenolt is tartalmaznak. Mivel az ilyen gyantával előállított lignocellulóz-tartalmú formatestben nincs már több fenol, ezért egy külön műveletben fenolból és formaldehidből, valamint adott esetben alkálifém-hidrogén-szulfitból egy kondenzátumot állítanak elő, amelyet erre alkalmas helyeken a karbamid-melamin-formaldehid gyantához hozzáadnak. Az ilyen gyanták savas körülmények között térhálósodnak, a fenolgyantáknál valamivel rövidebb idő alatt keményednek ki, és szintén vízálló ragasztásokat szolgáltatnak. Hátrányuk azonban az időigényes, többlépéses előállítás, a melamin magas ára és a tiszta karbamid-formaldehid gyantákhoz képest még mindig viszonylag hosszú keményedési idő, ami növeli a forgácslemezek és más, ezzel ragasztott lignocellulóz-tartalmú termékek előállítási költségét.

Az EP-A 25 245 számú közrebocsátási iratból ismeretesek olyan, melaminnal módosított aminoplasztgyanták, amelyeket karbamid-formaldehid gyanták melamin-karbamid-formaldehid gyantákkal történő keverése vagy melamin-formaldehid gyanták karbamid-formaldehid gyantákkal történő keverése útján állítanak elő.

A DE-A 24 55 420 számú közrebocsátási iratban eljárást írnak le melamin-karbamid-formaldehid gyanták előállítására melaminnak karbamid-formaldehid előkondenzátumokkal történő kondenzálásával.

Az EP-B 54 755 számú szabadalmi leírásból egy olyan eljárás ismeretes melamin-formaldehid impregnálógyanták előállítására, amelyben a tárolási stabilitás növelése érdekében a melamin-formaldehid kondenzátumot karbamidoldattal helyettesítik.

Az US-4 123 579 számú szabadalmi leírás kitanítása szerint a melamin-formaldehid kondenzátumból álló impregnálógyantákhoz a folyóképesség növelése érdekében kisebb mennyiségű karbamidot adnak.

A DE-A 34 42 454 számú közrebocsátási iratban azt javasolják, hogy karbamid-melamin-formaldehid kondenzációtermékeket úgy állítsuk elő, hogy a formaldehidet egy karbamiddal készült vizes oldat alakjában használjuk a melaminnal végzett reakcióban. Itt a szükséges összes karbamidmennyiségnek 50 tömeg%-ig terjedő mennyisége a kondenzáció alatt, azt megelőzően vagy azután más alakban is használható, mint a formaldehidoldat alakjában. A karbamidnak bizonyos része az állítás szerint nem épül be, mert az formaldehidlekötő szerként szolgál.

Az összes ismert gyanták javításra szorulnak azonban a kötőanyagként történő felhasználás szempontjából, mert korlátozottan teljesítik a formatestek jó nedvességállóságára, egyidejű jó szilárdságra, valamint a gyanták egyszerű és költségkímélő előállítására vonatkozó követelményeket.

A jelen találmány feladata javított minőségű, kötőanyagként alkalmas, melamin-, karbamid- és formaldehidalapú vizes gyanták kifejlesztése volt.

E feladatnak megfelelően dolgoztuk ki a bevezetőben definiált kötőanyag-keverékeket.

A vizes kondenzációtermékeket (A komponens) 1 mól melamin (a), 3-11 mól, előnyösen 3,6-9,5 mól, különösen előnyösen 4-7 mól formaldehiddel (b) végzett reagáltatása útján nyeljük.

A melamint szokásosan szilárd alakban használjuk fel. A formaldehidet szokásos módon koncentrált vizes oldat, például 40 tömeg%-os vizes oldat vagy paraformaldehid alakjában. Lehet azonban koncentrált vizes formaldehid- és karbamidoldatot is használni, ha a karbamid egy részét a kondenzáció során adjuk be.

Az (A) kondenzációs termékek tartalmazhatnak továbbá 1 mól melaminra számított 0,5 mol-ig terjedő mennyiségű aromás vagy részben aromás (c) hidroxikomponenst is. Ilyen komponensként mindenekelőtt egy- és kétértékű fenolok, például rezorcinok, hidrokinon vagy előnyösen fenol jönnek számításba, éppen úgy, mint többgyűrűs vegyületek, mint például az a- vagy βnaftol vagy részben aromás dihidroxivegyületek, mint a 2,2-bisz(4-hidroxi-fenil)-etán vagy l,l-bisz(4-hidroxi-fenil)-izobután. A fenolt előnyösen fenol-formaldehid előkondenzátumok, mint például a DE-A 31 25 874 számú közrebocsátási irat szerint előállítható ilyen előkondenzátumok alakjában vagy pedig szabad alakban adjuk hozzá.

Aminoplasztképző (d) komponensként használhatók továbbá módosított karbamidok, mint az etilén-karbamid, etilén-dikarbamid vagy dipropilén-trikarbamid vagy guanaminok, mint benzoguanamin vagy a kaprolaktám amidjai, 0,1 mol-ig terjedő mennyiségben az (A) komponens előállítása során.

A reakciót előnyösen úgy végezzük, hogy 1 mól melamint 3-11 mól formaldehiddel és a szükséges kar2

HU 219 854 Β bamid összmennyisége 25%-áig terjedő mennyiségével 20-40 °C hőmérsékleten keverjük, majd 50 °C és 100 °C közötti, előnyösen 75-95 °C-ra melegítjük. A pH-nak ezalatt 7,5 és 9,5 közöttinek, előnyösen 8,2 és 9,0 közöttinek kell lennie. Ilyen körülmények között mindaddig folytatjuk a kondenzációt, míg az elegy lemez-lemez viszkoziméterrel mért viszkozitása a 10 és 1000 mPa-s közötti, különösen előnyösen a 10 és 500 mPas közötti értéket el nem éri. Ekkor az elegyet 10-80 °C-ra, előnyösen 40-70 °C-ra hűtjük le.

Ezután az (A) kondenzációs termékhez hozzáadjuk a (B) karbamidkomponens 0,8-13 mol-nyi teljes menynyiségét, előnyösen 1,3-4,5 mól mennyiségét. Ennek az összmennyiségnek a 25%-ig terjedő része már az (A) gyanta előállítása során hozzáadható.

A karbamidot előnyösen szilárd alakban adjuk az elegyhez, de történhet ez vizes oldat alakjában is. Abban az esetben, ha a karbamid összmennyiségének 25%-ig teijedő mennyiségét már az (A) kondenzációs termék előállítása során hozzáadtuk, akkor a karbamid koncentrált vizes karbamid- és formaldehidoldat alakjában is hozzáadható.

Az előnyös foganatosítási mód szerint a karbamid összes mennyiségét az (A) gyanta kondenzációjának befejezése után keveijük azzal össze. A hozzáadás módjának nincs jelentősége. Bekeverhető a karbamid az (A) gyantába vagy az (A) gyanta egy karbamidoldatba. A két komponens összekeverése történhet szobahőmérsékleten, de úgy is, hogy a még 80 °C-ig terjedő hőmérsékletű gyantát keveijük össze a karbamiddal. Ezután a kész gyantakeverék szobahőmérsékletre hűthető. A lehűtött gyanta pH-ja 8,5 és 10,0 közötti kell legyen. Ha 1 mól melaminra számítva 4 mol-nál több formaldehidet használunk, csak akkor ajánlatos a karbamid egy részét már az (A) komponens előállítása során hozzáadni.

A fentiek alapján a találmány tárgyát képezi továbbá egy eljárás kötőanyag-keverékek előállítására lignocellulóz-tartalmú formatestekhez, amely abban áll, hogy (A) kondenzációs termékeket állítunk elő (a) 1 mól melamin, (b) 3-11 mól formaldehid, (c) 0-0,5 mól aromás vagy részben aromás hidroxivegyület és (d) 0-0,1 mól további aminoplasztképző komponens vizes közegben, 7,5-10,0 pH mellett és 50-100 °C hőmérsékleten történő reagáltatásával, és (B) ezt követően összesen 0,8-13 mól karbamidot adunk hozzá 20-80 °C hőmérsékleten, mimellett adott esetben az összes karbamidmennyiség 25%-ig teijedő részét az (A) kondenzációs termékek előállítása során adjuk a keverékhez.

A találmány szerinti eljárásban hidroxivegyületként előnyösen fenolt alkalmazunk.

A pH beállítására az általánosan szokásos alkalikus vegyületeket, mint vizes alkálifém- vagy alkáliföldfém-hidroxid-oldatokat, tercier aminokat, mint például tributil-amint vagy trietil-amint vagy tercier alkanolaminokat, mint például trietanol-amint, metil-dietanolamint használunk.

A találmány szerinti eljárást szokásos módon úgy végezzük, hogy a gyanták vizes gyantakeverékre számított szilárdanyag-tartalma 50-70 tömeg% legyen. A szilárdanyag-tartalmat azonban a víz 30-45 °C-on vákuumban történő ledesztillálásával növelni is lehet.

A kapott vizes gyanták viszkozitása 20 °C-on 10 és 800 mPas között, előnyösen 20 és 500 mPas között van körülbelül 60%-os szilárdanyag-tartalomnál, úgyhogy ezek a termékek nagyobb szilárdanyag-tartalomnál is még igen könnyen kezelhetők. Könnyen szivattyúzhatok, keverhetők térhálósító szerrel és könnyen szórhatok. A szubsztrátumon is igen könnyen elosztanak (elterülnek), ami további előnyöket jelent a feldolgozásnál.

A termékek 20 °C-on több héten át stabilisak tárolás folyamán.

Ezekbe a gyantákba 10 tömeg%-ig terjedő mennyiségben további adalékanyagok keverhetők. Ezek lehetnek alkoholok, mint etilénglikol, dietilénglikol vagy szacharidok. Ugyanúgy használhatók akril-amid, etilénoxid-, Ν-vinil-pirrolidon-, vinil-acetát-alapú vízoldható polimerek, valamint e monomerek kopolimerjei is.

A találmány szerinti gyanták kiválóan alkalmasak kötőanyagként lignocellulóz-tartalmú formatestek, mint faforgácslemezek, rétegelt falemezek, rostlemezek előállítására.

Az ilyen formatestek például úgy állíthatók elő, hogy a lignocellulóz-anyagra számított 5-30 tömeg% szilárd gyantával 120 és 250 °C közötti hőmérsékleten nyomás alatt sajtoljuk őket. Használhatók még keményítőszerek, mint például ammónium-klorid, ammóniumszulfát, ammónium-nitrát, ammónium-foszfát, hangyasav, kénsav és egyéb szervetlen és szerves savak is. Szokásos módon a keményítőszereket vizes kötőanyagokkal keverik össze („enyvfürdő”) és így szórják fel a forgácsra.

A találmány szerinti keverékek ezenkívül olyan formatestek, mint például gerendák előállítására is alkalmasak, amelyek faelemek felületi összeragasztásával készülnek.

A találmány szerinti vizes keverékek előnye az egyszerű előállítási mód mellett, melynek során a szokásos eljárásoktól eltérően a karbamid kokondenzálása elhagyható az, hogy a hasonló összetételű, szokásos gyantákhoz képest javulnak a feldolgozástechnikai tulajdonságok, éspedig abban az értelemben, hogy hasonló melamintartalom mellett jobb a nedvességgel szembeni ellenállás, rövidebbek a gélesedési idők és ezáltal nagyobb a feldolgozási sebesség. A szokásos gyantákhoz képest ugyanolyan jó feldolgozhatósági tulajdonságok mellett csökkenthető a drága melamin mennyisége. Ezáltal öszszességében javítható a lignocellulóz-tartalmú anyagokból készült formatestek előállításának gazdaságossága.

Példák

Formaldehidoldatként 40 tömeg%-os vizes oldatot használtunk.

A pH-értékek beállítása vizes nátrium-hidroxid-oldattal történt.

A viszkozitást 20 °C-on egy lemez-lemez viszkoziméterrel mértük. A szilárdanyag-tartalmat 120 °C-on,

HU 219 854 Β légáramú szárítószekrényben kétórás szárítással határoztuk meg. A gélesedési időket 100 °C-on mértük úgy, hogy 100 rész ragasztóanyaghoz 8 rész 20%-os ammónium-szulfát-oldatot adtunk.

1. példa

600 g formaldehidoldatot és 264 g melamint 95 °Cra melegítettünk és 120 percen át pH=8,6-en kondenzáltunk. A keverék viszkozitása 20 °C-on mérve 150 mPas volt. Ezután a keveréket 75 °C-ra hűtöttük le és 272 g karbamidot adtunk hozzá. 20 °C-ra történt lehűlés után a következő értékeket mértük: viszkozitás: 65 mPas, szilárdanyag-tartalom: 58,7%, gélesedési idő: 50 másodperc.

2. példa

528 g formaldehidoldatot és 222 g melamint 95 °Cra melegítettünk és 120 percen át pH=8,8-en kondenzáltunk. Az elegy viszkozitása 20 °C-on mérve 110 mPas volt. Ezután 75 °C-ra hűtöttük le és 246 g karbamidot adtunk hozzá. 20 °C-ra történt lehűlés után a következő értékeket mértük: viszkozitás 60 mPas, szilárdanyagtartalom 58,8%, gélesedési idő 58 másodperc.

3. példa

539 g formaldehidoldatot és 234 g melamint 95 °Cra melegítettünk és 120 percen át pH=8,7-en kondenzáltunk. Az elegy viszkozitása 20 °C-on 100 mPas volt. Ezután 75 °C-ra hűtöttük és 245 g karbamidot adtunk hozzá. 20 °C-ra történt lehűlés után a következő értéke- 30 két mértük: viszkozitás 40 mPas, szilárdanyag-tartalom 59,4%, gélesedési idő 55 másodperc.

4. példa

1200 g formaldehidoldatot, 495 g melamint és 24 g karbamidot 95 °C-ra melegítettünk és 120 percen át pH = 8,5-en kondenzáltunk. Az elegy viszkozitása 20 °C-on mérve 130 mPas volt. Ezután 75 °C-ra hűtöttük és 540 g karbamidot adtunk hozzá. 20 °C-ra történt lehűlés után a következő értékeket mértük: viszkozitás 40 60 mPas, szilárdanyag-tartalom 58,6% gélesedési idő 58 másodperc.

5. példa

684 g formaldehidoldatot, 222 g melamint és 45 g karbamidot 95 °C-ra melegítettünk és 120 percen át pH=8,5-en kondenzáltunk. Ezután 75 °C-ra hűtöttük le 5 és 255 g karbamidot adtunk hozzá. 20 °C-ra történt lehűlés után a következő értékeket mértük: viszkozitás 30 mPas, szilárdanyag-tartalom 57,3%, gélesedési idő 56 másodperc.

6. példa (összehasonlító példa)

556 g formaldehidoldatot, 264 g melamint és 111 g karbamidot 95 °C-ra melegítettünk és 60 percen át pH=8,6-en kondendenzáltunk. Az elegy viszkozitása 20 °C-on mérve 490 mPas volt. Ezután 75 °C-ra hűtöt15 tűk le és 140 g karbamidot adtunk hozzá. 20 °C-ra történt lehűlés után a következő értékeket mértük: viszkozitás 150 mPas, szilárdanyag-tartalom 57,9%, gélesedési idő 80 másodperc.

7. példa (a 34 42 454 számú német nyilvánosságrahozatali irat szerinti összehasonlító példa)

445 g, 50 tömeg% formaldehidből, 25 tömeg% karbamidból, 25 tömeg% vízből készült koncentrált vizes oldatból, 246 g melaminból és 104 g vízből készült ele25 gyet 95 °C-ra melegítettünk és azt 55 másodpercen át pH=8,6-en kondenzáltuk. A reakcióelegy viszkozitása 20 °C-on 1220 mPas volt. Ezután 75 °C-ra hűtöttük és 140 g karbamidot adtunk hozzá. 20 °C-ra történt lehűlés után a gyanta viszkozitása 420 mPas, szilárdanyag-tartalma 66,5 tömeg%, gélesedési ideje 76 másodperc volt. Alkalmazási példa

Az 1-7. példa szerinti gyantákkal faforgácslemezek céljára szolgáló enyvfurdőket állítottunk elő. E cél35 ból 100 g gyantához 8 g 20 tömeg%-os vizes ammónium-szulfát-oldatot adtunk és az enyvfurdő szilárdanyag-tartalmát víz hozzáadásával 51,8 tömeg%-ra állítottuk be. 19 mm vastag faforgácslemezeket állítottunk elő, ahol a forgácsok szilárdanyag-tartalma 12 tömeg% volt, a sajtolási idő 210 °C-on 114 másodperc.

A faforgácslemezek tulajdonságait a következő táblázatban tüntetjük fel.

A példa száma szerinti gyanta	1.	2.	3.	4.	5.	6.	7.
Gélesedési idő (mp)	50	58	55	58	56	80	87
V20 nyirószilárdság (N/mm²)	3,06	2,73	2,61	3,57	3,81	2,78	2,61
VI00 keresztirányú szakítószilárdság (N/mm²)	0,44	0,52	0,51	0,54	0,63	0,39	0,30
Duzzadás 24 óra múlva (%)	14,9	114	12,2	13,1	12,9	18,8	16,9
Perforálóérték (mg HCHO/100 g atro lemez)	4,9	5,0	5,2	5,1	6,3	4,9	5,2

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

Claims

1. Kötőanyag-keverék lignocellulóz-tartalmú formatestek előállításához, amely (A) (a) 1 mól melamin és (b) 3-11 mól formaldehid vizes kondenzációs termékeiből és (B) 0,8-13 mól karbamidból áll, mimellett adott esetben a karbamid összmennyiségének 25%-ig terjedő

55 része az (A) kondenzációs termékek előállítása során kerül hozzáadásra.

2. Az 1. igénypont szerinti kötőanyag-keverék, amelyben a karbamid teljes mennyisége az (A) kondenzációs termékek kondenzálásának befejezése után kerül

60 hozzáadásra.

HU 219 854 Β

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti kötőanyagkeverék, amely olyan (A) kondenzációs termékekből áll, amelyek 0,5 mol-ig terjedő mennyiségű aromás vagy részben aromás (c) hidroxikomponenst is tartalmaznak.

4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti kötőanyag-keverék, amely olyan (A) kondenzációs termékekből áll, amelyek 0,1 mol-ig teqedő mennyiségű, további (d) aminoplasztképző komponenst is tartalmaznak.

5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerint kötőanyag-keverék, amely (A) (a) 1 mól melamin, (b) 3-11 mól formaldehid, (c) 0-0,5 mól fenol, (d) 0-0,1 mól további aminoplasztképző komponens vizes kondenzációs termékeiből és (B) 0,8-13 mól karbamidból áll, mimellett adott esetben a karbamid összmennyiségének 25%-ig terjedő részét az (A) kondenzációs termékek tartalmazzák.

6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti kötőanyag-keverék, amely (A) (a) 1 mól melamin, (b) 3-11 mól formaldehid, (c) 0-0,5 mól fenol és (d) 0-0,1 mól további aminoplasztképző komponens vizes közegben, 7,5-10,0 pH mellett és 50-100 °C hőmérsékleten végzett kondenzációja és (B) ezt követően összesen 0,8-13 mól karbamid hozzáadása útján lett előállítva, mimellett adott esetben az összes karbamidmennyiség 25%-ig terjedő része az (A) kondenzációs termékek előállítása során kerül hozzáadásra.

7. Eljárás kötőanyag-keverék előállítására lignocellulóz-tartalmú formatestekhez, azzal jellemezve, hogy (A) kondenzációs termékeket állítunk elő (a) 1 mól melamin, (b) 3-11 mól formaldehid, (c) 0-0,5 mól fenol és (d) 0-0,1 mól további aminoplasztképző komponens vizes közegben, 7,5-10,0 pH mellett és 50-100 °C hőmérsékleten történő reagáltatásával, és (B) ezt követően összesen 0,8-13 mól karbamidot adunk hozzá 20-80 °C hőmérsékleten, mimellett adott esetben az összes karbamidmennyiség 25%-ig terjedő részét az (A) kondenzációs termékek előállítása során adjuk a keverékhez.

8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti kötőanyag-keverék alkalmazása lignocellulóz-tartalmú formatestek előállítására.

9. Lignocellulóz-tartalmú formatest, amely kötőanyagként az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti kötőanyag-keveréket tartalmazza.