PL191973B1 - Sposób wytwarzania bezchlorkowego utwardzacza aminowych żywic klejowych - Google Patents

Abstract

Sposób wytwarzania bezchlorkowego utwardzacza aminowych żywic klejowych w procesie wzajemnego rozpuszczania mocznika, azotanu amonu, siarczanu amonu, amoniaku, sześciometafosforanu sodowego, znamienny tym, że do wody pozbawionej jonów chlorkowych o temperaturze, co najmniej 60°C dozuje się od 1,0 do 1,5 mola mocznika, od 0,8 do 1,2 mola azotanu amonu, od 0,04 do 0,06 mola siarczanu amonu, od 0,02 do 0,05 mola amoniaku od 0,02 do 0,04 mola sześciometafosforanu sodu i całość ogrzewa się w temperaturze powyżej 60°C, korzystnie w temperaturze 80°C przez okres od 2 do 4 godzin, następnie schładza się do temperatury 20°C, poddając tak otrzymany roztwór filtrowaniu, otrzymany utwardzacz posiada pH pomiędzy 5,5 - 7,5, gęstość w 20°C od 1,280 - 1,290 g/cm3, współczynnik refrakcji w 20°C dla substancji aktywnej, czyli azotanu amonu nie niższy niż 1,4450.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania bezchlorkowego utwardzacza aminowych żywic klejowych mający zastosowanie w przemyśle drzewnym.

Znana jest z polskiego opisu wynalazku nr 167 183 płyta wiórowa o obniżonej emisji wolnego formaldehydu i sposób wytwarzania płyty wiórowej o obniżonej emisji wolnego formaldehydu zawierająca wióry drzewne, klej na bazie żywic mocznikowo - formaldehydowych w ilości od 2 do 20% wagowych suchej masy kleju w stosunku do masy suchych wiórów, środek hydrofobowy oraz utwardzacz, który charakteryzuje się tym, że klej stanowi zmieszanie 100 części wagowych żywicy mocznikowo-formaldehydowej w postaci 50-70% roztworu wodnego z 10-50% roztworem wodnym zawierającym 5-80 części wagowych kazeiny i/lub skrobi modyfikowanej oraz ewentualnym dodatkiem aktywatora, przy czym jako aktywator stosuje się korzystnie 1-40 części wagowych skrobi w zawiesinie wodnej, ewentualnie 1-10 części wagowych fosforanu dwuamonowego, ewentualnie do 30 części wagowych melaminy, ewentualnie do 30 części wagowych mocznika, ewentualnie do 15 części wagowych amoniaku, po czym dodaje się środek hydrofobowy oraz utwardzacz, przy czym pH mieszaniny reakcyjnej utrzymuje się w granicach 7-12.

Innym znanym z brytyjskiego opisu zgłoszeniowego wynalazku GB 2 245 578 jest utwardzacz żywicy formaldehydowej, który charakteryzuje się tym, że środek utwardzający żywicę zawierającą formaldehyd składa się z soli amonowej oraz metali Grupy II lub Grupy III, cynku lub żelaza, soli i jest on używany do utwardzania żywicy o proporcjach formaldehydu do komonomeru nie przekraczających 1,1 : 1. Preferowane jest wiązanie soli amonowej i glinowej, które w przypadku obecności jonów siarczanowych może być używane jako skoncentrowany, stały wodny wsad poprzez włączenie do roztworu mocznika w celu polepszenia rozpuszczalności siarczanu amonowo-glinowego.

Z europejskiego opisu patentowego EP 0 249 747 B1 znana jest mieszanka utwardzająca dla utwardzania mocznikowych formaldehydowych żywic klejowych, które zawierać mogą do 20% wagowych melaminy i do 5% wagowych fenolu, każdorazowo w odniesieniu do wagi całkowitej danej żywicy klejowej, w skład której wchodzi sól amonowa kwasu nieorganicznego lub organicznego, charakteryzuje się tym, że zawiera kwas, który nie reaguje ze składnikiem utwardzacza, mocznik, glikol lub jeden z jego funkcjonalnych związków pochodnych, jak również ewentualnie sole metali będące solami glinowymi. W przypadku soli amonowej kwasu nieorganicznego lub kwasu organicznego stosuje się chlorek amonu, siarczan amonu, fosforan amonu, azotan amonu, bromek anionu lub mrówczan amonu.

Sposób wytwarzania według wynalazku bezchlorkowego utwardzacza aminowych żywic klejowych w procesie wzajemnego rozpuszczania mocznika, azotanu amonu, siarczanu amonu, amoniaku, sześciometafosforanu sodowego, polega na tym, że do wody pozbawionej jonów chlorkowych o temperaturze, co najmniej 60°C dozuje się od 1,0 do 1,5 mola mocznika, od 0,8 do 1,2 mola azotanu amonu, od 0,04 do 0,06 mola siarczanu amonu, od 0,02 do 0,05 mola amoniaku, od 0,02 do 0,04 mola sześciometafosforanu sodu. Całość ogrzewa się w temperaturze powyżej 60°C, korzystnie w temperaturze 80°C, przez okres od 2 do 4 godzin, następnie schładza się do 20°C, poddając tak otrzymany roztwór filtrowaniu.

₃

Otrzymany utwardzacz posiada pH pomiędzy 5,5 - 7,5, gęstość w 20°C od 1,280 - 1,290 g/cm³, współczynnik refrakcji w 20°C dla substancji aktywnej, czyli azotanu amonu nie niższy niż 1,4450.

Zaletą utwardzacza otrzymanego sposobem według wynalazku jest jego przydatność do sieciowania żywic mocznikowo - formaldehydowych, melaminowo - mocznikowo - formaldehydowych i różnego rodzaju modyfikacji tychże żywic, mających szczególne zastosowanie przy produkcji płyt drewnopochodnych, czyniąc ten proces niezależnym od systemu prasowania płyt, jak również, co jest bardzo ważne, od rodzaju użytego drewna, a możliwość swobodnego jego rozcieńczania, czyni go przydatnym dla różnego rodzaju mieszanek kleju roboczego.

W procesie utwardzania według wynalazku, kompozycją sieciującą aminowe żywice klejowe, zachodzą następujące reakcje chemiczne powodujące zmniejszenie pH środowiska reakcji z jednoczesnym wydzieleniem azotu:

NH4NO3 = NH4⁺ + NO3 NO3^- + CH2^-O = HCOOH + NO2^-

NO2^-+ NH4+ = 2H2O + Ν2Ϊ

PL 191 973 B1

Istotną rolę kompozycji sieciującej według wynalazku mają tak zwane opóźniacze, które preparuje się z mocznika, wody amoniakalnej, siarczanu amonu i kalgonu (sześciometafosforanu sodu). Każdy ze składników w procesie utwardzania odgrywa ważną rolę. Mocznik działa jako standardowy opóźniacz i spowalniacz procesu sieciowania w niskich temperaturach, przy czym jego rola jako absorbera formaldehydu prowadząca do powstawania jedno i dwumetylomoczników sprzęgających sieć polimeru, uwidacznia się dopiero w temperaturze żelowania, a ściślej utwardzania polimeru. Następuje wówczas znaczne ograniczenie emisji formaldehydu w czasie i pojawia się tendencja do jego zmniejszania od wartości początkowej do równowagowej. Dodatek amoniaku, w formie 25% wody amoniakalnej, ma za zadanie wyłapanie resztkowego wolnego formaldehydu, zawartego w aminowej żywicy klejowej i utworzenie w temperaturze sieciowania (> 80°C) sześciometylenoczteroaminy (urotropiny), która jednocześnie działa w środowisku reakcji jako słaba amina trzeciorzędowa alkalizując je. Siarczan amonu spełnia dwa zadania. Działa jako aktywny środek sieciujący oraz jego główne zadanie to zapewnienie w czasie trwania reakcji sieciowania nadmiernej ilości jonu amonowego po to, aby reakcja tworzenia urotropiny była skierowana w kierunku jej powstawania.

Zawartość kalgonu [sześciometafosforanu sodu - (NaPO3)6] w roztworze opóźniacza ma za zadanie przede wszystkim utworzenie rozpuszczalnych soli kompleksowych z zawartymi w wodzie pierwotnej (służącej do rozpuszczania mocznika) jak i wodzie zarobowej (rozcieńczającej utwardzacz do stężeń roboczych solami wapnia, na przykład Na2[Ca2(P6O18)].

P r z y k ł a d 1

Komponenty:	Ilości w molach
Mocznik	1,2000
Azotan amonu	1,2000
Siarczan amonu	0,0400
Amoniak	0,0200
Sześciometafosforan sodu	0,0200
Okres ogrzewania w temp. 80°C w h	3
Właściwości:
a/ pH	6,8000
b/ gęstość o temp. 20°C w g/cm3	1,2830
c/ współczynnik refrakcji utwardzacza w zależności od azotanu amonu jako substancji aktywnej w temp. 20°C	1,4455

Sposób wytwarzania bezchlorkowego utwardzacza amonowych żywic klejowych polega na zmieszaniu mocznika, azotanu amonu, siarczanu amonu, amoniaku (w formie 25% wody amoniakalnej) i sześciometafosforanu sodu, w wodzie pozbawionej jonów chlorkowych o temperaturze 80°C przez okres 3 godzin. Tak powstałą mieszankę schładza się do temperatury 20°C oraz przefiltrowuje się przez filtr siatkowy celem oddzielenia części nie rozpuszczonych i wykonaniu analiz pH, współczynnika załamania światła i gęstości.

Otrzymany takim sposobem utwardzacz w postaci skoncentrowanej jest gotowy do użycia.

P r z y k ł a d 2

Przykładowe czasy żelowania osiągane w temperaturze 40°C i 10°C dla różnych procentowych udziałów utwardzaczy w mieszankach klejowych, sporządzonych w oparciu o żywicę mocznikową o końcowym stosunku molowym formaldehydu do mocznika jak 1,12 : 1,0.

PL 191 973 B1

Rodzaj utwardzacza	% ilości w stosunku do żywicy	Czas żelowania w
40°C w min	100°C w sek.
NH4CI (20% roztwór wodny)	4,0		67
3,0		73
2,5		79
(NH4)2SO4 (25% roztwór wodny)	4,0	230	82
3,0		85
2,5		88
Utwardzacz otrzymany sposobem według wynalazku z przykładu 1	4,0	210	62
3,0		65
2,5		69

Na fig. 1 przedstawiono wykres krzywej żelowania utwardzacza z żywicą moczniokowo - formaldehydową o niskiej zawartości formaldehydu w temperaturze 100°C, a na fig. 2 - wykres zależności stężenia w% substancji aktywnej utwardzacza od współczynnika refrakcji.

Claims (1)

1. Sposób wytwarzania bezchlorkowego utwardzacza aminowych żywic klejowych w procesie wzajemnego rozpuszczania mocznika, azotanu amonu, siarczanu amonu, amoniaku, sześciometafosforanu sodowego, znamienny tym, że do wody pozbawionej jonów chlorkowych o temperaturze, co najmniej 60°C dozuje się od 1,0 do 1,5 mola mocznika, od 0,8 do 1,2 mola azotanu amonu, od 0,04 do 0,06 mola siarczanu amonu, od 0,02 do 0,05 mola amoniaku od 0,02 do 0,04 mola sześciometafosforanu sodu i całość ogrzewa się w temperaturze powyżej 60°C, korzystnie w temperaturze 80°C przez okres od 2 do 4 godzin, następnie schładza się do temperatury 20°C, poddając tak otrzymany roztwór filtrowaniu, otrzymany utwardzacz posiada pH pomiędzy 5,5 - 7,5, gęstość w 20°C od 1,280 - 1,290 g/cm³, współczynnik refrakcji w 20°C dla substancji aktywnej, czyli azotanu amonu nie niższy niż 1,4450.