PL85670B2 - - Google Patents

Description

Opis patentowy opublikowano: 15.10.1976 85670 MKP C08g 51/80 Int. Cl.2 C08K 5/09 Cl^ luLNjA Twórcywynalazku: Stafan Kinastowski, Zbigniew Morze, Anna Cendrowska Uprawniony z patentu tymczasowego: Akademia Rolnicza, Poznan (Polska) Sposób utwardzania spoiw mocznikowo-formaldehydowych Okreslenie dziedziny techniki. Wynalazek dotyczy sposobu utwardzania spoiw mocznikowo-formaldehydo¬ wych przeznaczonych zwlaszcza do wytwarzania plyt Iignocelulozowych, sklejki i wyrobów meblarskich, przy zastosowaniu chlorku amonu jako katalizatorapolikondensacji. ' Stan techniki. Utwardzanie spoiw mocznikowo-formaldehydowych przyspiesza sie jak wiadomo przy pomocy katalizatorów kwasowych. Szybkosc reakcji utwardzania zalezy bowiem od stezenia jonów wodoro¬ wych. Szybkosc utwardzania tych spoiw zalezy oczywiscie równiez od temperatury. Wiadomo jednak, ze nie mozna stosowac do utwardzania temperatur zbyt wysokich, gdyz wplywa to niekorzystnie na wlasciwosci wytrzymalosciowe wyrobu. Przy wytwarzaniu plyt drewnopodobnych z czastek lignocelulozowych prasowanie tych plyt w podwyzszonej temperaturze w celu utwardzenia spoiwa jest zasadniczym ogniwem procesu.

Parametry prasowania maja najistotniejszy wplyw na jakosc plyt, a przepustowosc pras limituje zdolnosc produkcyjna ciagów technologicznych.

Przy wyrobie plyt jako spoiwo czastek lignocelulozowych stosuje sie najczesciej zywice mocznikowo-for¬ maldehydowe z domieszka 0,5—do okolo 1,5% chlorku amonu jako katalizatora. Czas prasowania plyt wynosi okolo 0,25—0,50 minuty na 1 milimetr grubosci plyty przy temperaturze plyt grzejnych prasy wielopólkowej wynoszacej 150—160°C. Prowadzono juz wiele prac nad skróceniem czasu utwardzania spoiw przy produkcji plyt W tym celu dla przyspieszenia przenikania ciepla stosowano rózne czynniki fizyczne, takie jak na przyklad tzw. uderzenie parowe (w których cieplo doprowadzane jest do wglebnych warstw plyty za pomoca pary wodnej) jak równiez uderzenie gazowe. W tym ostatnim przypadku powierzchnie przeznaczonych do prasowania plyt zrasza sie roztworem substancji, które w zetknieciu z powierzchnia plyt grzejnych prasy pod wplywem ich wysokiej temperatury ulegaja rozkladowi dajac stosunkowo duze ilosci goracych gazów przenikajacych w glab plyty i stanowiacych czynnik grzewczy przy utwardzaniu calej masy plyty. Substancja taka jest na przyklad urotropina, która w zetknieciu z plyta grzejna o temperaturze okolo 150°C rozpada sie na amoniak i formalde¬ hyd w postaci goracych gazów przyspieszajacych proces polikondensacji zywicy.

W przypadku stosowania urotropiny dobrze jest jednak- dla przyspieszenia rozkladu zastosowac wysokie temperatury plyt prasujacych, :a mianowicie 180—190°C. W tych warunkach osiagnieto czasy prasowania2 85 670 wynoszace okolo 0,3 min./mm grubosci plyty. Dla jeszcze wiekszego skrócenia tego czasu próbowano tez do roztworu urotropiny, którym zrasza sie powierzchnie warstwy przeznaczonej do prasowania, dodawac kwasy organiczne takie jak: kwas salicylowy, mlekowy i maleinowy. Nalezy jednak podkreslic, ze dzialanie .tych czynników gazotwórczych zwiazane jest nieodlacznie z przekroczeniem przez nie temperatury 150°C, ponizej której to temperatury praktycznie nie rozkladaja sie a wiec nie maja wplywu na czas prasowania plyt Wiadomo przy tym, ze stosowanie wysokich temperatur Utwardzania moze latwo doprowadzic do przesieciowania zywic mocznikowo-formaldehydowych i zwiazanego z tym obnizenia jakosci tych plyt. W wczesniejszym zgloszeniu patentowym podany jest sposób utwardzania spoiw mocznikowo-formaldehycowych pozwalajacy na unikniecie niebezpieczenstwa przesieciowania tych zywic. Sposób ten polega na tym, ze do zywicy jako katalizator dodaje sie nietrwale w podwyzszonej temperaturze kwasy organiczne, które w trakcie termicznego zabiegu polikonde- nsacji ulegaja rozkladowi.

Sposób ten ma te dodatkowa zalete, ze pozwala na skrócenie czasu pol ikondensacji w porównaniu z czasem koniecznym w przypadku uzycia chlorku amonowego jako katalizatora. Wolne kwasy organiczne przyspieszaja bowiem polikondensacje dosc silnie juz w stosunkowo niskich temperaturach na przyklad 50°C, przy której to temperaturze chlorek amonu dziala jeszcze stosunkowo slabo.

Istota wynalazku. Okazalo sie obecnie, ze wedlug wynalazku mozna wydatnie skrócic czas utwardzania spoiw mocznikowo-formaldehydowych, jezeli jako katalizator procesu polikondensacji zastosuje sie równoczesnie nietrwale w podwyzszonej temperaturze kwasy organiczne oraz chlorek amonu. W sposobie wedlug wynalazku stosuje sie wiec jako katalizator polikondensacji spoiw mocznikowo-formaldehydowych oprócz chlorku amonu takie kwasy organiczne jak kwas malonowy, acetylooctowy, winylooctowy, nitrooctowy, trójnitrobenzoesowy lub kwasy a-chlorowcokarboksylowe. Kwasy te dzialaja w sposobie wedlug wynalazku w nizszym zakresie / temperatur, to znaczy w okresie nagrzewania sie masy plyty, ulegajac w miare podwyzszania sie tej temperatury / stopniowemu rozkladowi na substancje katalityczne nieaktywne.

; W temperaturze 98°C wyzej wymienione kwasy ulegaja w srodowisku zywicy rozkladowi w95% juz wciagu / 3 minut W miare zblizania sie temperatury wnetrza plyty do 100°C coraz intensywniej zaczyna dzialac chlorek amonu a scisle rzecz biorac kwas solny powstajacy na skutek hydrolizy tej soli. Stosujac sposób wedlug wynalazku, polikondensacja biegnie wiec praktycznie przez caly czas nagrzewania materialu w prasie anie tylko — jak dotychczas przy stosowaniu samego chlorku amonu — w ostatniej fazie nagrzewania. Sposób wedlug wynalazku pozwala na skrócenie czasu utwardzania spoiw mocznikowo-formaldehydowych o 30—60% w porów¬ naniu z procesami, w których stosuje sie jako katalizator polikondensacji sam chlorek amonu. Tak znaczne skrócenie czasu utwardzania spoiw pozwala oczywiscie na znaczne zaoszczedzenie energii oraz na wydatne zwiekszenie przelotowosci pras, zwlaszcza tych, w których prasowanie odbywa sie przy stosunkowo niskich temperaturach do 140°C. Ponadto sposób wedlug wynalazku moze w niektórych przypadkach pozwolic na obnizenie temperatury prasowania. Ma to duze znaczenie wtedy, gdy prasy z uwagi na swa konstrukcje, jakosc materialów lub stopien zuzycia nie moga byc zbyt silnie termicznie obciazone.

Sposób wedlug wynalazku pozwala ponadto na wydatne zmniejszenie ilosci wprowadzanego do zywicy chlorku amonowego, nawet ponizej zalecanego dotad minimum ilosci tej soli. Jest to korzystne z tego wzgledu, ze w tak uzyskanym produkcie pozostaje mniej silnych elektrolitów a zwlaszcza kwasu solnego, które —jak Wiadomo w gotowym juz wyrobie powoduja dalsze sieciowanie zywicy mogace doprowadzic po pewnym czasie do przesieciowania i zwiazanego z tym obnizenia wlasciwosci wytrzymalosciowych. Równoczesne zastosowanie wedlug wynalazku termicznie nietrwalych kwasów organicznych i chlorku amonowego pozwala ponadto — przez odpowiedni dobór proporcji tych skladników — na osiagniecie zadanego stopnia polikondensacji w minimalnym - — dla danej wybranej temperatu ry-czasie.

Optymalny stosunek ilosciowy nietrwalych termicznie kwasów organicznych do chlorku amonu maleje wraz ze wzrostem wybranej temperatury procesu. Poniewaz czasy rozkladu poszczególnych termicznie nietrwa¬ lych kwasów organicznych w srodowisku zywicy zaleza od rodzaju tej zywicy, wiec warunki utwardzania winny byc kazdorazowo okreslane doswiadczalnie.

Szczególnie korzystne wyniki osiagnieto przy dodaniu do zywicy mocznikowo-formaldehydowej jako katalizatora 0,1-1% wagowych, a zwlaszcza 0,5-0,7% wagowych kwasu trójchlorooctowego oraz 0,2—1,5% wagowych, a zwlaszcza 0,2—0,8% wagowych chlorku amonowego w stosunku do suchej masy zywicy.

P r z y k l a d. Do 100 g zywicy mocznikowo-formaldehydowej o fabrycznym oznaczeniu U—70 produko¬ wanej przez Zaklady Azotowe w Kedzierzynie i zawierajacej 70% suchej masy dodano 25,7 g wody oraz 10,8 g masy dodano 25,7 g wody oraz 10,8 g 4% wodnego roztworu kwasu trójchlorooctowego i 3,5 g 10% wodnego roztworu chlorku amonowego, uzyskujac w ten sposób klej mocznikowy o zawartosci 50% suchej masy. Klej ten zachowywal konsystencje ciekla wciagu co najmniej 2 godzin w temperaturze 20°C. Powyzszym klejem85 670 3 oklejono 700 g wiórów sosnowych o wilgotnosci 3—4%. Z uzyskanych oklejonych wiórów uformowano plyty o formacie 300X 250 X 1.9 mm. Prasowanie plyt prowadzono w prasie o nacisku 20 KG/cm2 i przy temperatu¬ rze plyt grzejnych prasy wynoszacej 140°C lub 180°C. Przy temperaturze 140°C wystarczajacy byl czas pra¬ sowania wynoszacy 0,1fl min/mm grubosci plyty do osiagniecia wskazników wytrzymalosciowych wymaga¬ nych przez odpowiednie normy polskie. W przypadku prasowania w 180°C wystarczajacy byl czas prasowania 0,13 min/mm grubosci plyty dla osiagniecia wymaganej wytrzymalosci. Dla osiagniecia tych wytrzymalosci przez plyty wytwarzane przy uzyciu tej samej zywicy z chlorkiem amonu jako katalizatorem nalezy przy temperaturze plyt grzejnych 140°C stosowac czas prasowania wynoszacy 0,37 min/mm grubosci plyty, natomiast przy temperaturze 180°C- czas 0,18 min/mm grubosci plyty.

Claims (2)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób utwardzania spoiw mocznikowo-formaldehydowych przy zastosowaniu chlorku amonu jako katalizatora, znamienny tym, ze opróch chlorku amonu stosuje sie jako katalizator nietrwale w podwyz¬ szonej temperaturze kwasy organiczne, takie jak kwas malonowy, kwas acetylooctowy, kwas winylooctowy, kwasy o-chlorowcokarboksylowe, kwas nitrooctowy, kwas trójnitrobenzoesowy

2. Sposób wedlug zastrz. 1, z n a m i e n n y t y m/ze jako katalizator do utwardzania zywicy moczniko- wp-formaldehydowej stosuje sie dodatek 0,1—1% wagowych, zwlaszcza 0,5—0,7% wagowych kwasu trójchloro- octowego oraz 0,2—1,5% a zwlaszcza 0,2—0,8% wagowych chlorku amonowego w stosunku do suchej masy zywicy.