ITMI962042A1

ITMI962042A1 - Uso di determinati sali organici di melamina come additivi per leganti e per colle di urea-formaldeide

Info

Publication number: ITMI962042A1
Application number: IT96MI002042A
Authority: IT
Inventors: Hakan Norback
Original assignee: Limco Consultant Ab
Priority date: 1995-10-12
Filing date: 1996-10-03
Publication date: 1998-04-03
Also published as: SE505134C2; SE9503565L; IT1284921B1; SE9503565D0

Description

Brevetto per invenzione industriale avente titolo “USO DI DETERMINATI SALI ORGANICI DI MELAMINA COME ADDITIVI PER LEGANTI E PER COLLE DI UREA-FORMALDEIDE”

DESCRIZIONE

La presente invenzione concerne l'uso di determinati sali organici di melamina come additivi a leganti e colle di urea-formaldeide per migliorare la resistenza all’acqua delle giunzioni incollate in prodotti a base di legno.

Nella fabbricazione di prodotti a base di legno, ad esempio mobili, compensato e pannelli truciolari, si possono utilizzare diversi tipi di resine a base di formaldeide. Per il compensato, ad esempio, la scelta della resina dipende dall’uso finale a cui esso è destinato. Se il compensato deve essere usato all’ aperto in condizioni critiche, a contatto con acqua e con alte temperature, si utilizza una resina di fenolformaldeide (PF). Le resine fenoliche producono giunzioni a colla che offrono un’elevata resistenza all’acqua.

Quando il compensato è destinato ad essere usato all’aperto, ma al riparo da alte temperature e dal diretto contatto con l’acqua, si usa normalmente una resina di melamina-formaldeide (MF) o una resina di melamina-urea-formaldeide (MUF).

Il compensato e altri prodotti a base di legno da usare all’interno vengono normalmente incollati con una resina di urea-formaldeide (UF) che è meno costosa delle resine PF, MF e MUF e risulta soddisfacente in condizioni che non prevedono l’esposizione ad alte temperature o all’acqua.

Nella fabbricazione di compensato o di altro legno incollato, o di costruzioni a base di legno, una miscela di incollaggio o legante viene preparato con una resina adatta, un materiale di carica o un diluente, e un agente indurente. Talvolta, si aggiunge acqua per conferire alla miscela un'opportuna viscosità.

Per le resine UF, MF o MUF viene scelto un agente indurente per ridurre il valore del pH della miscela, permettendo così alla resina di condensarsi fino a formare una giunzione a colla dura. Quale agente indurente può essere usato un composto acido organico o inorganico, ad esempio un sale di un acido o un prodotto similare come il ben noto e frequentemente usato cloruro di ammonio, che reagisce con la formaldeide libera nella resina producendo acido cloridrico. Il materiale di carica può essere un prodotto organico, ad esempio farina di frumento o di granturco, o farina di legno, o un prodotto inorganico, ad esempio gesso o caolino.

Come precedentemente menzionato, una costruzione di legno o a base di legno da utilizzare al’aperto, ma al riparo, può essere incollata con una resina di melamina-urea-formaldeide; tuttavia, per ottenere una resistenza all’acqua ragionevolmente soddisfacente, il contenuto di melamina nella resina deve essere abbastanza elevato e, di norma, superiore al 20% in peso, riferito al contenuto in solidi della resina.

E’ inoltre risaputo che la melamina in forma di polvere può essere aggiunta a una miscela di incollaggio con una resina UF. Se si utilizzano circa 20 parti in peso di melamina per 100 parti in peso di resina UF, si ottiene una giunzione a colla più resistente all’acqua, ma il livello qualitativo della giunzione a colla è inferiore a quello ottenuto con una resina MUF.

Lo scopo principale della presente invenzione è trovare prodotti che possano essere usati come additivi per una miscela di incollaggio a base di una resina di urea-formaldeide, aumentando così la resistenza all’acqua delle giunzioni a colla di prodotti a base di legno incollati o fatti aderire con la miscela, almeno ad un livello all'incirca pari a quello offerto da una resina MUF.

In conformità alla presente invenzione, si è trovato che l’aggiunta di determinati sali di melamina a una miscela di incollaggio basata su una resina di urea-formaldeide permette di ottenere il desiderato aumento della resistenza all’acqua della giunzione a colla, rendendo possibile l’uso anche all'aperto di prodotti incollati con urea-formaldeide. L’invenzione offre così la possibilità di sostituire una resina MF o MUF più costosa con una resina UF più economica. L’aggiunta di cui all’invenzione rende possibile la creazione di prodotti con giunzioni a colla che presentano una maggiore resistenza all’acqua, senza che si verifichi alcun significativo deterioramento delle giunzioni a colla per quanto riguarda altri aspetti. L’effetto degli additivi secondo l’invenzione può essere ottenuto con quantità di sali di melamina molto inferiori rispetto alla quantità di melamina usata nelle resine MUF e alla quantità di melamina polverizzata che è stata usata come additivo alle resine UF, come esposto in precedenza.

La presente invenzione riguarda quindi l’uso di determinati sali di melamina, come definiti nelle rivendicazioni in calce alla descrizione.

I sali di melamina usati come additivi per aumentare la resistenza all’acqua delle giunzioni a colla di tipo UF sono sali di melamina e di determinati acidi organici, quali acidi alitatici mono e bicarbossilici saturi aventi da 1 a 4 atomi di carbonio o acido citrico o acido ftalico. I sali includono quindi dei sali di melamina e acido formico, acido acetico, acido propionico, acido butirrico, acido isobutirrico, acido ossalico, acido maionico, acido succinico, acido citrico e acido ftalico. Si preferisce usare i sali di melamina e acido formico, acido acetico, acido ossalico, acido citrico o acido ftalico. I sali di melamina e acido acetico o acido formico sono particolarmente preferiti per la loro maggiore solubilità nelle resine UF al paragone di altri sali di melamina.

Come menzionato nella parte introduttiva della presente descrizione, un agente indurente, molto frequentemente cloruro di ammonio, viene usato per polimerizzare le resine. Nel corso degli anni sono stati suggeriti diversi agenti indurenti, e fra questi alcuni sali che vengono utilizzati secondo la presente invenzione, per migliorare la resistenza all’acqua. Così, il brevetto inglese n° 524.350 suggerisce l’uso di melamina e alcuni sali di melamina e di acidi organici e inorganici, ivi inclusi formiato, acetato e ossalato, come agenti indurenti per resine di urea-formaldeide per accelerare la polimerizzazione delle resine.

Lo scopo principale dell’uso dei sali secondo la presente invenzione è quello, come illustrato in precedenza, di aumentare la resistenza all’acqua delle giunzioni a colla e i sali vengono quindi usati in quantità adatte per questo scopo. Di norma, una quantità del sale corrispondente ad almeno il 6% in peso di melamina, calcolato sul contenuto a secco della resina UF, determina un ragguardevole aumento della resistenza all’acqua. Il limite superiore viene essenzialmente fissato da motivi economici, in modo da ottenere una colla con i vantaggi di una resina MF o MUF dal punto di vista della resistenza all’acqua e, in generale, della qualità della giunzione a colla, ma ad un prezzo più economico. Si possono utilizzare quantità di sale corrispondenti fino al 25% in peso di melamina e, solitamente, la quantità è nell’ordine del 6-20% in peso, calcolato come la parte di melamina del sale sul contenuto a secco della resina UF. La quantità è, di preferenza, nel camp» dall’ 8 al 16% in peso e, ancor meglio, nel camp» dal 10 al 14% in peso, calcolato come la parte di melamina del sale sul contenuto a secco della resina UF.

I sali usati in conformità alla presente invenzione p»ssono essere preparati in modo semplice usando tecniche note e convenzionali per la preparazione di sali di acidi e ammine. Ad esempio, la melamina può essere dissolta in acqua e fatta reagire con l’acido ad una temperatura maggiore, ad esempio circa 90-100 °C, per ottenere una precipitazione del sale desiderato al momento del raffreddamento a temperatura ambiente. Tali sali possono essere aggiunti alla miscela di incollaggio di ureaformaldeide.

In conformità alla presente invenzione, i sali di melamina e di acidi organici sono usati per qualsiasi resina legante o colla di urea-formaldeide e presentano abitualmente dei rapporti molari F:U compresi fra 1,4 e 1,7, contenuti a secco dal 50 al 70 per cento in peso e viscosità da 400 a 2000 mPa.s a 20 °C.

1 sali vengono aggiunti alle resine di urea-formaldeide, o alle miscele di incollaggio contenenti le stesse, mediante semplice miscelazione. Poiché i sali della presente invenzione, oltre all’effetto di aumentare la resistenza all’acqua, producono anche un effetto di indurimento, non occorre usare un ulteriore agente indurente, sebbene tale agente indurente, ad esempio cloruro d’ammonio, acido citrico o fosfato di monoammonio, possa essere utilizzato e quindi incorporato nella miscela di incollaggio in quantità convenzionali, di norma dallo 0,5 al 2% in peso, con riferimento ad una resina UF avente un contenuto a secco pari al 65%, o in quantità minori. Una miscela di incollaggio comprende abitualmente anche un materiale di carica o un diluente organico o inorganico, ad esempio farina di frumento o di granturco o farina di legno o gesso o caolino, come precedentemente menzionato, in quantità dal 3 al 20% in peso, con riferimento al contenuto a secco della resina UF.

La miscela di incollaggio comprendente gli additivi della presente invenzione è usata per incollare o unire prodotti a base di legno quali, ad esempio, compensato, pannelli truciolari, impiallacciature, ecc., soprattutto per il compensato, impiegando metodi di per sé noti. I sali di melamina dell’invenzione sono vantaggiosamente impiegati come additivi a miscele di incollaggio o leganti a base di resine di urea-formaldeide per prodotti destinati ad essere usati all’aperto.

L’invenzione è ulteriormente illustrata negli esempi che seguono, i quali, tuttavia, non intendono limitarne l’ambito. Se non diversamente specificato, le parti e le percentuali si riferiscono alle parti in peso e alle percentuali in peso. Tutti i valori di viscosità indicati negli esempi si riferiscono a misurazioni effettuate con un viscosimetro di Brookfield a 20 °C con velocità di rotazione di 20 giri/minuto con il disco n°4.

Esempio 1

500 g di una resina UF con un contenuto a secco del 65%, una viscosità di 1200 mPa.s a 20 °C e un rapporto molare tra formaldeide e urea pari a 1,6 furono mischiati con 50 g di acetato di melamina e 7 g di cloruro di ammonio come agente indurente. La miscela di incollaggio venne applicata su pezzi di faggio delle dimensioni di 40 x 40 cm e con uno spessore di 2,2 mm. La distribuzione della colla fu di 250 g/m2. Un compensato di 5 di tali pezzi venne pressato in una pressa a caldo ad una temperatura di 125 °C per un tempo di 8 minuti.

Seguendo il procedimento indicato nello Standard Europeo No.

314, dal compensato vennero tagliati dei pezzi di prova che furono posti in acqua bollente per 6 ore. I pezzi di prova vennero quindi strappati l’uno dall’altro in un'apparecchiatura di prova nella quale fu registrata la resistenza della giunzione a colla.

Tutti i cinque pezzi di prova non risultarono alterati dalla prova in acqua bollente e non si riscontrò alcuna delaminazione {aperture nella giunzione a colla). Il valore di resistenza allo strappo risultò buono, 1,82 N/mm2.

Esempio 2

Una prova simile venne eseguita senza però utilizzare un additivo per colla secondo l’invenzione. 500 g della stessa resina UF di cui all’Esempio 1 furono mescolati con 7 g di cloruro di ammonio. Un pezzo di compensato venne preparato nello stesso modo dell’Esempio 1 e i pezzi di prova furono posti in acqua bollente; tuttavia, già dopo 20 minuti, si verificò l’apertura di tutte le giunzioni a colla. L’esempio considerato mostra l’elevata sensibilità di una linea di colla UF alle alte temperature e all’acqua. La catena polimerica viene distrutta dall’acqua a temperature elevate.

Esempio 3

In questo esempio fu utilizzata una resina MUF al posto di una resina UF.

500 g di una resina MUF con un contenuto a secco del 66% e un contenuto di melamina del 22%, riferiti al contenuto a secco, furono miscelati con 9 g di cloruro di ammonio come agente indurente e con 25 g di farina di frumento come materiale di carica.

Si utilizzarono lo stesso legno e lo stesso procedimento dell’Esempio 1. Dopo 6 ore di bollitura, due dei cinque pezzi presentarono una certa delaminazione ed il valore di resistenza allo strappo risultò pari a 1,25 N/mm<2>.

Al paragone dei risultati delle prove dell’Esempio 1, la resina MUF produsse risultati meno soddisfacenti della resina UF con acetato di melamina.

Esempio 4

500 g di una resina UF con un rapporto molare fra formaldeide e urea di 1,4 (contenuto a secco 65%, viscosità 900 mPa.s) furono miscelati con 70 g di formiato di melamina e 20 g di farina di granturco come materiale di carica. Un compensato di faggio venne preparato come nell’Esempio 1.

Dopo 8 ore in acqua bollente, i pezzi di prova non presentarono alcuna delaminazione ed il valore di prova risultò di 1,95 N/mm .

Esempio 5

Una prova simile a quella dell’Esempio 4 fu eseguita utilizzando ossalato di melamina al posto di formiato di melamina. Uno dei cinque pezzi di prova presentò una certa delaminazione ed il valore di prova risultò di 1,44 N/mm<2>.

Esempio 6

500 g di una resina UF con un rapporto molare di 1,7, un contenuto a secco del 65% ed una viscosità di 900 mPa.s a 20 °C furono miscelati con 50 g di citrato di melamina, 1,5 g di acido citrico come agente indurente e 40 g di farina di frumento come materiale di carica per aumentare la viscosità della miscela dì incollaggio. La viscosità misurata fu 3400 mPa.s a 22 °C.

La miscela di incollaggio venne applicata ad un compensato di pioppo di 40 x 40 cm con uno spessore di 1,8 mm con una distribuzione di colla pari a 280 g/m . La temperatura di pressatura fu di 120 °C ed il tempo di pressatura pari a 7 minuti. Dopo 6 ore di bollitura non si ebbe alcuna delaminazione ed il valore di prova risultò 1,25 N/mm<2>.

Il valore di resistenza allo strappo risultò inferiore a quello ottenuto con l’impiego di faggio, poiché la robustezza del legno di pioppo è minore. Esempio 7

500 g della stessa resina UF di cui all’Esempio 4 vennero mescolati con 100 g di melamina e 10 g di NH4C1 e 20 g di farina di granturco. Si preparò un compensato come nell’Esempio 1.

Dopo 6 ore di bollitura, due pezzi di prova presentarono una forte delaminazione e non fu possibile utilizzarli nella prova di resistenza allo strappo. Altri quattro pezzi presentarono una certa delaminazione e quattro pezzi non presentarono alcuna delaminazione. Il valore di resistenza allo strappo risultò di 0,95 N/mm<2>.

Questo esempio mostra che l’aggiunta di melamina a una resina UF aumenta la resistenza all’acqua, ma non sino al livello di una resina MUF.

Esempio 8

100 g dì una resina UF con un contenuto in solidi del 65% in peso e una viscosità di 1800 mPa.s a 20 °C vennero mescolati con 14 g di formiate di melamina e con 5 g di amido di granturco.

La miscela di incollaggio venne spalmata su un pezzo di compensato di 40 x 40 cm, con una distribuzione di colla pari a 120 g/m . Una impiallacciatura di quercia con uno spessore di 0,7 mm venne posta sulla parte superiore, esercitando pressione per 3 minuti a 110 °C. Cinque pezzi di prova vennero fatti bollire per 6 ore in acqua e tutti i pezzi presentarono un’aderenza pienamente soddisfacente dopo la prova.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Uso di sali di melamina e di un acido organico scelto dal gruppo contenente acidi alitatici mono e bicarbossilici saturi aventi da 1 a 4 atomi di carbonio, acido citrico e/o acido ftalico come additivi a resine di ureaformaldeide o miscele di incollaggio comprendenti le resine, al fine di aumentare la resistenza all’acqua delle giunzioni a colla di prodotti a base di legno incollati con le resine o le miscele.
2. Uso in conformità alla rivendicazione 1, in cui il sale è un sale di melamina e di acido formico.
3. Uso in conformità alla rivendicazione 1, in cui il sale è un sale di melamina e di acido acetico.
4. Uso in conformità alla rivendicazione 1, 2 o 3, in cui il sale è utilizzato in una quantità compresa fra il 6 e il 25 per cento in peso, calcolato come parte di melamina del sale sul contenuto a secco della resina UF.
5. Uso in conformità alla rivendicazione 4, in cui il sale è usato in una quantità compresa fra l8 e il 16 per cento in peso, calcolato come la parte di melamina del sale sul contenuto a secco della resina UF.
6. Uso in conformità ad una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il prodotto a base di legno è un compensato.
7. Uso in conformità a qualsiasi precedente rivendicazione, per prodotti incollati o fatti aderire, destinati ad essere utilizzati all’aperto.