PL156812B1

PL156812B1 - Chiboard exhibiting lowered emission of free formaldehyde and method of making same

Info

Publication number: PL156812B1
Application number: PL27621388A
Authority: PL
Inventors: Zbigniew Brzozowski; Andrzej Wegrowski; Bogdan Pietrzak; Andrzej Maczynski
Original assignee: Politechnika Warszawska
Priority date: 1988-12-05
Filing date: 1988-12-05
Publication date: 1992-04-30
Also published as: PL276213A1

Abstract

1. A chipboard of reduced free formaldehyde emission consisting of wood chips, glue based on urea-formaldehyde resins, water repellent and hardener, characterised in that it consists of 2 to 20% by weight of dry glue in proportion to the dry chips weight, which glue constitutes a mixture of 100 parts by weight of low-molecular urea-formaldehyde resin, 5-50 parts by weight of casein modified with chloropropanediol or with compounds containing an epoxy group added in the amount of 0-60% by weight per 100 parts by weight of casein, up to 30 parts by weight of activator, namely caprolactam and/or melamine and/or dicyandiamide and possibly 5-20 parts by weight of urea.2. A method of manufacturing chipboard of reduced free formaldehyde emission in the process of hot pressing of wood chips covered with glue, water repellent and hardener, characterised in that the glue used for gluing the chipboard is prepared by mixing 100 parts by weight of low-molecular urea-formaldehyde resin in the form of a 50-70% water solution with a 10-50% water solution containing 5-50 parts by weight of casein modified with 0-60% by weight of chloropropanediol or compounds containing an epoxy group per 100 parts by weight of casein, and with activators, namely caprolactam and/or melamine and/or dicyandiamide in the total amount of up to 30 parts by weight, and possibly with 5-10 parts by weight of urea. Then the water repellent and hardener are added, and the pH of the reacting mixture is kept between 8 and 12.

Description

Przedmiotem wynalazku jest płyta wiórowa o obniżonej emisji wolnego formaldehydu oraz sposób wytwarzania płyty wiórowej o obniżonej ernis^sji wolnego formaldehydu.The subject of the invention is a chipboard with reduced free formaldehyde emission and a method for producing a chipboard with reduced free formaldehyde emission.

Znane płyty wiórowe o obniżonej emis^ś i wolnego formaldehydu stanowią zwykle mieszaninę wiórów drzewnych, iiskizząsteczkowθj żywicy roGoznikoNO-formaldehydowej spełniającej rolę kleju, środków hydrofobowych oraz utwardzaczy. Otrzymuje się je przez prasowanie na gorąco z dodatkiem rozpuszczonego w wodzie amon^ku, którego obecność powoduje przedłużenie czasu żelowania żywicy mooznikowOiforialdehydowej, co jest konieczne przy procesie żelowania. ϋοάό wprowadzonego amoniaku wynosi około 1 części na 100 części żywicy dla zewnn^trznej warstwy płyty oraz 0,2 części na 100 części żywicy dla warstwy ^^«^wnętznee. Wykonane tą metodą płyty charakteryzują się jednak znacznym wskaźnikiem emissi wolnego formaldehydu, dochodzącym do 40 mg/100 g płyty wiórowee.Known particleboards with reduced emissions and free formaldehyde are usually a mixture of wood shavings, low-molecular roGOS-NO-formaldehyde resin acting as an adhesive, hydrophobic agents and hardeners. They are obtained by hot pressing with the addition of ammonium dissolved in water, the presence of which extends the gelling time of the mono-oraldehyde resin, which is necessary in the gelling process. The amount of ammonia introduced is about 1 part per 100 parts resin for the outer plate layer and 0.2 parts per 100 parts resin for the inner layer. The boards made using this method are, however, characterized by a significant free formaldehyde emission index, up to 40 mg / 100 g of chipboards.

Wprowadzenie do tego typu płyt większych ilości amonńaku, zgodnie z rozwiązaneem według zgłoszenia patentowego nr P-249854, wprawdzie w niewielkm stopniu poprawia wskaźnik emisji wolnego formaldehydu, jednakże nie można przy jego zastosowaniu uzyskać klasy E 1 płyt wiórowych, charakteryzującej się emisją wolnego formaldehydu poniżej 10 11^/100 g płyty wiórowee . Ponadto sposób ten jest u^iążl-Wy z powodu konieczności stosowania dużych ilościThe introduction of larger amounts of ammonia to this type of boards, in accordance with the solution according to the patent application No. P-249854, although it slightly improves the free formaldehyde emission index, however, it cannot be used to obtain class E 1 of chipboards, characterized by the emission of free formaldehyde below 10 11 ^ / 100 g chipboard e. Moreover, the method is ubiquitous due to the need to use large amounts

156 812 szkodliwego dla otoczenia amoniaku.156 812 environmentally harmful ammonia.

Wad i niedogodności znanych rozwiązań pozbawiona jest płyta wiórowa o obniżonej emisji wolnego formaldehydu oraz sposób jej wytwarzania według wynalazku.The particle board with reduced free formaldehyde emission and the method of its production according to the invention do not have the drawbacks and disadvantages of the known solutions.

Płyta według wynalazku charakteryzuje się tym, że w mieszaninie składającej się z wiórów drzewnych, kleju na bazie żywicy moncnikowo-formaldehydowej, środka hydrofobowego oraz utwardzacza zawiera klej stanowiący mieszaninę 100 części wagowych żywicy moocnikowoformaldehydowej, 5-50 części wagowych kazeiny modyfikowanej chlnroprnpaidinlem lub związkami z ugrupowaniem epoksydowym dodanymi w ilości 0-61% wagowych na 100 części wagowych kazeiny, do 30 części wagowych aktywatora w postaci kaprolaktamu i/lub melaminy i/uub dicyjanodiamidu oraz eeeniualnie 5-20 części wagowych Płyta zawiera od 2 do 20% wagowych kleju w stosunku do masy suchych wiórów.The board according to the invention is characterized by the fact that in the mixture consisting of wood chips, glue based on mono-formaldehyde resin, hydrophobic agent and hardener, it contains an adhesive consisting of a mixture of 100 parts by weight of moocide-formaldehyde resin, 5-50 parts by weight of casein modified with chlnroprnpaidinl or compounds with the grouping epoxy additives added in an amount of 0-61% by weight per 100 parts by weight of casein, up to 30 parts by weight of activator in the form of caprolactam and / or melamine and / or dicyandiamide, and eeniually 5-20 parts by weight. The board contains from 2 to 20% by weight of adhesive in relation to dry chip mass.

Sposób według wynalazku polega na tym, że w procesie wytwarzania płyt wiórowych na drodze prasowania na gorąco wiórów drzewnych z naniesńonym na nie klejem, środkiem hydrofobowym i utwardzaczem, klej przygotowuje się przez zmieszanie 100 części wagowych żywicy monznikowooformaldehydowθj w postaci 50 - 70% roztworu wodnego z 5 - 50zzęśziami kazeinyThe method according to the invention consists in the fact that in the process of producing particle boards by hot pressing wood chips with a glue, a hydrophobic agent and a hardener applied to them, the glue is prepared by mixing 100 parts by weight of monolithic formaldehyde resin in the form of a 50 - 70% aqueous solution with 5 - 50 casein joints

- 60% wagowymi chloropropan^i-olu lub związkami zawierającymi ugrupowanie epoksydowe na 100 części wagowych kazeiny w postaci 10 - 50% roztworu wodnego oraz z aktywatorami w postaci kaprolakaamu i/uub melaminy i/uub dicyjanodiamidu w łącznej ilości do 30 części wagowych i ewennualnie z 5 - 20 częściami wagowymi aonznika. Następnie dodaje się środek hydrofobowy oraz utwardzacz, utrzymując pH mieszaniny reakcyjnej w granicach od 8 do 12· Korzystne wyniki uzyskuje się jeżeli mieszanie wodnego roztworu żywicy z roztworem wodnym kazeiny prowadzi się przez okres 0,5 - 1 godziny wprowadzając do roztworu żywicy o temperaturze ^pokojowej roztwór mody^ktowanej tcazeiny o temperaturze ⁶⁰ - 90°C. Aktywator^y można wprowadzać do wodnego roztworu kazeiny i uzyskaną mieszaninę dodawać do roztworu żywicy.- 60% by weight of chloropropane or epoxy compounds per 100 parts by weight of casein in the form of a 10 - 50% aqueous solution and with activators in the form of caprolakaam and / uor melamine and / uor dicyandiamide in a total amount of up to 30 parts by weight, and optionally with 5 - 20 parts by weight of aonznik. Followed by addition of a hydrophobic agent and a curing agent, maintaining the pH of the reaction mixture in the range of 8 to 12 · Preferred results are obtained when mixing the aqueous solution of the resin with an aqueous solution of casein is carried out for 0.5 - 1 hour by introducing a resin solution having a temperature ^p okojowej Modified tcasein solution at a temperature of ⁶⁰ - 90 ° C. The activator ^y can be introduced into the aqueous casein solution and the resulting mixture added to the resin solution.

Płyta według wynalazku charakteryzuje się bardzo niskim, wynoszącym poniżej 10 mg/The board according to the invention is characterized by a very low, below 10 mg /

100 g płyty wiórowej stopniem wolnego formaldehydu. Ilość zużywanej kazeiny oraz aktywatorów Jest zależna od stopnia amasji wolnego formaldehydu z surowca podstawowego ja^km jest klej aooznikowo-formalyehydowy. wprowadzenie do kleju kazeiny oraz aktywatorów daje efekt w postaci wychwytywania wolnego formaldehydu również w trakcie użytkowania płyt wiórowych. Zabezpiecza to środowisko przed szkodliwymi skutkami smiesi formaldehydu, dzięki czemu płyty według wynalazku mogą być'8tosowane w przemyśle meblarskim, w budoweictwie mieszkaniowym oraz na wewnntrzne ścianki na przykład wagonów kolejowych.100 g of chipboard with a degree of free formaldehyde. The amount of casein and activators consumed It depends on the degree of ammonia of free formaldehyde from the basic raw material, as is the acetic acid-formaldehyde adhesive. the addition of casein and activators to the glue results in the capture of free formaldehyde also during the use of chipboards. This protects the environment against the harmful effects of formaldehyde, so that the boards according to the invention can be used in the furniture industry, in housing construction and for the interior walls of, for example, railway cars.

Sposób według wynalazku zapewnia uzyskanie płyt wiórowych klasy E 1 o bardzo dobrych własnościach mechanicznych przy jednoczesnym zachowaniu dobrych warunków bezpieczeństwa i higieny pracy załogi..The method according to the invention provides class E 1 chipboard with very good mechanical properties while maintaining good safety and health conditions for the crew.

Przedmiot wynalazku objaśniono bliżej w przykładach wykonanna.The subject matter of the invention is explained in more detail in the examples.

Przykład I. Płytę wiórową składającą się z 864,3 kg wiórów drzewnych,Example I. Chipboard consisting of 864.3 kg of wood shavings,

122,5 kg kleju, 17,5 kg eauUlji parafinowej Jako środka hydrofobowego oraz 2,0 kg chlorku amonu jako utwardzacza przygotowano w następujący sposób. Sporządzono 65% roztwór wodny zawierający 100 części wagowych żywicy aoiznikowo-fiΓaαldehydoeej o nazwie handlowej Sileo kol w - 1 V o gęstości 1,2829 g/cm , lepkości 424 BPPaS, stosunku molowym formaldehydu do mocznika 1,28 i emmes! formaldehydu z utwardzonej żywicy 105 mg/100 g suchej żywicy. ^^^tępnie przygotowano 40% roztwór wodny zawierający 30 części wagowych kazeiny m^odyfiko^^^^;) 20% wagowymi chliropropandyolu. Oo roztworu żywicy o temperaturze pokojowej wprowadzono roztwór modyfikiwaiθj kazeiny i po wymaeszanil po 15 minutach dodano 10 części wagowych kaprolaktamu, po czym całość dalej mieszano przez 30 minut. pH mieszaniny regulowane wodą amont^l^^l.ną wynooiło 9. Następnie otrzymany klej naniesiono na wióry drzewne i poddano prasowaniu przez 9 minut w temperaturze 180°C pod ciśnieneem 2,5 MPa.122.5 kg of adhesive, 17.5 kg of paraffin wax as the hydrophobic agent and 2.0 kg of ammonium chloride as hardener were prepared as follows. A 65% aqueous solution was prepared containing 100 parts by weight of a resin with the trade name Sileo col w - 1 V with a density of 1.2829 g / cm, a viscosity of 424 BPPaS, a mole ratio of formaldehyde to urea 1.28 and emmes! hardened resin formaldehyde 105 mg / 100 g dry resin. ^^^ Then a 40% aqueous solution was prepared containing 30 parts by weight of m ^ odifica ^^^^;) 20% by weight of chliropropandiol. After the resin solution at room temperature, the casein modification solution was introduced, and after 15 minutes, 10 parts by weight of caprolactam was added after the elution, followed by further stirring for 30 minutes. The pH of the mixture, adjusted with water, amont ^ ^ ^ ^, was equal to 9. Then the obtained glue was applied to wood chips and pressed for 9 minutes at the temperature of 180 ° C under a pressure of 2.5 MPa.

Uzyskana płyta wiórowa charakteryzowała się następującymi parametrami:The obtained chipboard was characterized by the following parameters:

- emisja formaldehydu - 6 mg/100 g płyty _ zginanie statyczne - 24,5 MPa- formaldehyde emission - 6 mg / 100 g of the board - static bending - 24.5 MPa

- wytrzymałość na rozciąganie w płaszczyźnie prostopadłej do płaszczyzny płyty - 0,61 MPa- tensile strength in the plane perpendicular to the plate plane - 0.61 MPa

156 812156 812

- spęcznienie po 2 godz. - 1,7%- swelling after 2 hours - 1.7%

- spęcznienie po 24 godz. - 4,i%- swelling after 24 hours - 4, i%

Płyta ta spełnia wszystkie ostre wymagania stawiane dla płyt wiórowych dla przemysłu meblowego.This board meets all the strict requirements for chipboard for the furniture industry.

Przykład II. Przygotowano płytę wiórową o składzie i sposobem jak w przykładzie I z tę różnicę, że w miejsce kaprolaktamu wprowadzono 8 części wagowych moccnika.Example II. A particle board was prepared with the composition and method as in Example 1, with the difference that 8 parts by weight of moccin were introduced in place of caprolactam.

Otrzymana płyta posiadała następujęce paramcy:The received record had the following characteristics:

- emisja formaldehydu - 8 mg/100 g płyty- formaldehyde emission - 8 mg / 100 g of board

- zginanie statyczne - 26 MPa- static bending - 26 MPa

- wytrzymałość na rozcięganie w płaszczyźnie prostopadłej do płaszczyzny płyty - 0,65 MPa- tensile strength in the plane perpendicular to the plate plane - 0.65 MPa

- spęcznienie pp 2 godzinach - 1,5%- swelling pp 2 hours - 1.5%

- spęcznienie pp 24 godzinach - 4,£%- swelling pp 24 hours - 4, £%

Płytę tę można stosować na wewnętrzne ścianki wagonów kolejowych.This board can be used for the inner walls of railway cars.

Przykład III. Przygotowano płytę o składzie oraz sposobem jak w przykładzie I z tę różnicę, że dodatkowo wprowadzono 10 części wagowych Uzyskana płyta charakteryzuje się:Example III. A board was prepared with the composition and method as in Example 1, with the difference that additionally 10 parts by weight were added. The obtained board is characterized by:

- spęcznieniem po 2 godzinach - do 1,%- swelling after 2 hours - up to 1%

- spęcznieniem po 24 godzinach - do 3,5% przy pozostałych parametrach identycznych jak płyta w przykładzie I.- swelling after 24 hours - up to 3.5% with other parameters identical to the panel in example 1

Przykład IV. Sposobem jak w przykładzie I sporztdzcęc płytę wiórowę o składzie jak w przykładzie I z tę różnicę, że zamiast kapro^^mu dodano 15 części wagowych dicyjanodiamidu. Przy zachowaniu wszystkich parametrów jak w przykładzie I uzyskano płytę o zmniθjszcęej emisji wolnego formaldehydu, wynoszącej 6 mg/100 g płyty.Example IV. Using the method as in Example 1, I prepare a chipboard with the composition as in Example 1, with the difference that instead of capro ^^ mu was added 15 parts by weight of dicyandiamide. Maintaining all parameters as in Example 1, a board with reduced free formaldehyde emission, amounting to 6 mg / 100 g of board, was obtained.

Przykład V. Przygotcwano płytę o składzie i sposobem jak w przykładzie I, z tę różnicę, że do przygotowania kleju użyto kazeinę modyfikowaną 35% wagowymi glicydolu. Otrzymana płyta charakteryzuje się wolnego formaldehydu 4-5 mg/100 g płyty, przy zachowaniu pozostałych parametrów jak płyta według przykładu I.Example 5 A board was prepared with the composition and method as in Example 1, except that casein modified with 35% by weight of glycidol was used to prepare the glue. The obtained board is characterized by free formaldehyde 4-5 mg / 100 g of board, while maintaining other parameters as for the board according to example I.

Przykład VI. Przygot owano płytę wiórowę o składzie oraz sposobem jak w przykładzie I z tę różnicę, że do sporządzenia kleju użyto 40 części wagowych niemodyfikowanej kazeiny.Example VI. A chipboard was prepared with the composition and method of Example 1, with the difference that 40 parts by weight of unmodified casein were used to prepare the glue.

Otrzymana płyta posiadała następujęce paramtry:The received record had the following parameters:

- emisja formaldehydu - 10 mg/lC0) g płyty- formaldehyde emission - 10 mg / lC0) g of the board

- zginanie statyczne - do 20 MPa- static bending - up to 20 MPa

Pozostałe parametry były identyczne jak dla płyty według przykładu I.The remaining parameters were identical to the panel according to Example I.

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.Department of Publishing of the UP RP. Circulation of 90 copies

Cena 3000 złPrice: PLN 3,000

Claims

Patent claims

1. Chipboard with reduced free formaldehyde emission, containing wood chips, glue based on urea formaldehyde resins, hydrophobic agent and hardener, characterized in that it contains from 2 to 20% by weight in relation to the weight of dry chips of dry glue, which is a mixture of 100 parts by weight of low-viscosity resin urea-formaldehyde, 5-50 parts by weight of casein modified with chloropropandiol or compounds having an epoxy moiety added in an amount of 0 - 60% by weight per 100 parts by weight of casein, up to 30 parts by weight of activator in the form of caprolactam and / or melamine and / or dicyandiamide and eoeipulation 5 -0 parts by weight of mooznnka.

2. A method for producing a chipboard with reduced free formaldehyde emission by hot pressing wood chips with an adhesive, a hydrophobic agent and a hardener, characterized in that for gluing the board an adhesive prepared by mixing 100 parts by weight of low-molecular resins and a 50-formaldehyde resin 70% aqueous solution with 10 - 50% aqueous solution containing 5-50 parts by weight of moiified casein, 0 - 60% by weight of chlyopropandil or compounds containing epoxy per 100 parts by weight of casein and with activators in the form of caprolactam and / uub melamine and / Hjb dicyandiamide in a total amount of up to 30 parts by weight and optionally 5-10 parts by weight of mooznnka, followed by the addition of the hydrophobic agent and hardener, the pH of the reaction mixture being maintained between 8 and 12. '

3. The method according to claim 2, characterized in that the mixing of the urea-formaldehyde resin solution with the modified casein solution is carried out for 0.5 and 1 hour, and the casein solution with a temperature of 60 - 9O ° is introduced into the resin solution at room temperature. C.

4. A method according to claim 2, characterized in that activators are introduced into the casein solution, and then the obtained mixture is added to the resin solution.