RU2258728C2 - Binder for manufacturing wood boards (options) - Google Patents
Binder for manufacturing wood boards (options) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2258728C2 RU2258728C2 RU2003138253/04A RU2003138253A RU2258728C2 RU 2258728 C2 RU2258728 C2 RU 2258728C2 RU 2003138253/04 A RU2003138253/04 A RU 2003138253/04A RU 2003138253 A RU2003138253 A RU 2003138253A RU 2258728 C2 RU2258728 C2 RU 2258728C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- binder
- urea
- alo
- hardener
- wood boards
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L97/00—Compositions of lignin-containing materials
- C08L97/02—Lignocellulosic material, e.g. wood, straw or bagasse
Abstract
Description
Изобретение относится к полимерным связующим, являющимся основой для изготовления древесных плит и фанеры.The invention relates to polymer binders, which is the basis for the manufacture of wood boards and plywood.
Известно связующее, содержащее карбамидоформальдегидный олигомер, в которое для выравнивания различий в условиях отверждения связующего в слоях прессуемой плиты вводят раствор хлорида аммония. Для наружных слоев используют уменьшенное его количество, которое комбинируют с аммиачной водой или карбамидом. Действие хлорида аммония основано на его реакции с формальдегидом. Возможна реакция и с гидроксиметильными группами смолы. В результате образуется гексаметилентетрамин и кислота, катализирующая отверждение олигомеров, см. А.А.Леонович Физико-химические основы образования древесных плит. СПб., 2003, с.82-86 (копия ссылки прилагается).A binder containing a urea-formaldehyde oligomer is known, in which a solution of ammonium chloride is introduced in the layers of the pressed plate to equalize the differences in the curing conditions of the binder. For the outer layers, a reduced amount is used, which is combined with ammonia water or urea. The action of ammonium chloride is based on its reaction with formaldehyde. A reaction is also possible with the hydroxymethyl groups of the resin. As a result, hexamethylenetetramine and an acid are formed that catalyze the curing of oligomers, see A.A. Leonovich Physicochemical fundamentals of the formation of wood boards. SPb., 2003, p. 82-86 (a copy of the link is attached).
Известно связующее, включающее карбамидоформальдегидный олигомер, отвердитель и модифицирующее олигомер вещество, в частности, коллоидный полисиликат натрия, который способствует более полному отверждению, а также обеспечивает значительное снижение токсичности плит, см. А.А.Леонович и др. Влияние модуля коллоидного полисиликата натрия на свойства совмещенного с ним карбамидоформальдегидного полимера, материалы VI научно-практической конференции «Древесные плиты: теория и практика», СПб., 2003, с.81-84.A binder is known, including a urea-formaldehyde oligomer, a hardener and an oligomer-modifying substance, in particular colloidal sodium polysilicate, which promotes more complete curing and also provides a significant reduction in plate toxicity, see A.A. Leonovich et al. Effect of the colloidal sodium polysilicate module on properties of the urea-formaldehyde polymer combined with it, materials of the VI scientific-practical conference “Wood-based panels: theory and practice”, St. Petersburg, 2003, pp. 81-84.
Известно также связующее для изготовления древесных плит и фанеры, включающее карбамидоформальдегидный олигомер, отвердитель и кремнезоль, RU 2132272. Введение кремнезоля в композицию несколько увеличивает степень отверждения связующего и прочность склеивания древесины.Also known is a binder for the manufacture of wood boards and plywood, including a urea-formaldehyde oligomer, hardener and silica sol, RU 2132272. The introduction of silica sol in the composition somewhat increases the degree of curing of the binder and the bonding strength of wood.
Данное техническое решение принято в качестве прототипа для обоих вариантов настоящего изобретения.This technical solution is made as a prototype for both variants of the present invention.
Следует отметить, что прочность клеевого соединения и скорость протекания процесса отверждения при использовании прототипа все же недостаточны. Это объясняется тем, что используемый в прототипе полимерный кремнезем не имеет диспергированных частиц с удельной свободной энергией и энергетическая составляющая отсутствует. Изменения надмолекулярной структуры карбамидоформальдегидного полимера происходят за счет ориентационного эффекта кремнезема и выражены слабо. Кроме того, отсутствие четко развернутой структуры требует по прототипу продолжительного прессования, см. А.А.Леонович, Л.П.Коврижных, В.И.Корнеев, Г.А.Богоявленская. Силикатосодержащее связующее для ДСтП класса Е1 (Древесные плиты: теория и практика) под редакцией А.А. Леоновича: Второй науч.-практ.семинар, 17-18 марта 1999 г. - СПб., 1999, с.21-23.It should be noted that the strength of the adhesive joint and the speed of the curing process when using the prototype is still insufficient. This is because the polymer silica used in the prototype does not have dispersed particles with specific free energy and there is no energy component. Changes in the supramolecular structure of the urea-formaldehyde polymer occur due to the orientational effect of silica and are weakly expressed. In addition, the absence of a clearly developed structure requires prototype continuous pressing, see A.A. Leonovich, L.P. Kovrizhnykh, V.I. Korneev, G.A. Epiphany. Silicate-containing binder for chipboard E1 class (Wood-based panels: theory and practice) edited by A.A. Leonovich: Second scientific and practical seminar, March 17-18, 1999 - St. Petersburg, 1999, pp. 21-23.
В основу настоящего изобретения положено решение задачи повышения прочности клеевого соединения, ускорение процесса отверждения, сокращение времени прессования древесных плит.The present invention is based on the solution of the problem of increasing the strength of the adhesive joint, accelerating the curing process, reducing the pressing time of wood boards.
Согласно первому варианту изобретения эта задача решается за счет того, что в связующем для изготовления древесных плит и фанеры, включающем карбамидоформальдегидный олигомер, отвердитель и воду, дополнительно содержится AlO(ОН), AlO(ОН)+Al2O3 аморфный и γ-Al2О3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:According to the first embodiment of the invention, this problem is solved due to the fact that AlO (OH), AlO (OH) + Al 2 O 3 amorphous and γ-Al are additionally contained in a binder for the manufacture of wood boards and plywood, including a urea-formaldehyde oligomer, hardener and water 2 About 3 in the following ratio of components, wt.%:
Согласно второму варианту изобретения эта задача решается за счет того, что в связующем для изготовления древесных плит и фанеры, включающем карбамидоформальдегидный олигомер, отвердитель и воду, дополнительно содержится Al(ОН)3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:According to the second variant of the invention, this problem is solved due to the fact that in the binder for the manufacture of wood boards and plywood, including urea-formaldehyde oligomer, hardener and water, additionally contains Al (OH) 3 in the following ratio of components, wt.%:
Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных какому-либо варианту настоящего изобретения, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".The applicant has not identified sources containing information about technical solutions that are identical to any variant of the present invention, which allows us to conclude that it meets the criterion of "novelty."
Реализация отличительных признаков изобретения обусловливает важный новый технический результат, который состоит в следующем.The implementation of the distinguishing features of the invention leads to an important new technical result, which consists in the following.
Многофазная смесь оксидов алюминия в первом варианте изобретения или Al(ОН)3 во втором варианте, выступающие в качестве модификаторов, в физическом отношении представляет собой тонкодисперсный порошок, частицы которого имеют форму неправильных параллелепипедов. Грани и особенно вершины таких частиц обладают повышенной в два и четыре раза соответственно удельной свободной поверхностной энергией. С уменьшением среднего размера частиц общая поверхностная энергия системы возрастает.A multiphase mixture of aluminum oxides in the first embodiment of the invention or Al (OH) 3 in the second embodiment, acting as modifiers, is physically a fine powder, the particles of which are in the form of irregular parallelepipeds. The faces and especially the vertices of such particles have two and four times higher specific free surface energy, respectively. With decreasing average particle size, the total surface energy of the system increases.
Взаимодействие частиц заявленной смеси оксидов алюминия или Al(ОН)3 с карбамидоформальдегидным (КФ) олигомером, растворенным в воде (в производстве называется КФ-смолой), происходит на границе раздела твердой и жидкой фаз.The interaction of the particles of the claimed mixture of aluminum oxides or Al (OH) 3 with a urea-formaldehyde (KF) oligomer dissolved in water (called KF-resin in production) occurs at the interface between solid and liquid phases.
Гетерогенный характер этого взаимодействия приводит к изменению надмолекулярной структуры образующегося при отверждении смеси карбамидоформальдегидного полимера. Это изменение обусловлено поверхностной энергией частиц модификатора, препятствующей возникновению глобулярной структуры полимера и ориентирующей расположение макромолекул полимера на поверхности частиц. Структура приближается к пачечной. Ориентационная перестройка происходит одновременно с образованием редкосетчатого КФ-полимера. По этой причине надмолекулярную структуру нельзя отнести строго к пачечной.The heterogeneous nature of this interaction leads to a change in the supramolecular structure of the urea-formaldehyde polymer formed during curing. This change is due to the surface energy of the particles of the modifier, preventing the emergence of a globular structure of the polymer and orienting the location of the polymer macromolecules on the surface of the particles. The structure is approaching the burlap. Orientational restructuring occurs simultaneously with the formation of a rare-chain CF-polymer. For this reason, the supramolecular structure cannot be attributed strictly to the burnt one.
Следствием развернутой структуры КФ-полимера является большая доступность и возможность более полного взаимодействия его функциональных групп (главным образом, гидроксиметиловых) между собой и со склеиваемым субстратом: древесными частицами, волокном, шпоном. В результате этого прочность клеевого соединения возрастает, а процесс отверждения протекает быстрее (в глобулярных структурах функциональные группы медленно диффундируют друг в друга, а поверхность контакта с субстратом существенно уменьшена). При этом время прессования древесных плит сокращается не менее чем на 20%.A consequence of the expanded structure of the CF polymer is its greater accessibility and the possibility of a more complete interaction of its functional groups (mainly hydroxymethyl) with each other and with the substrate to be bonded: wood particles, fiber, veneer. As a result of this, the strength of the adhesive joint increases, and the curing process proceeds faster (in globular structures, functional groups slowly diffuse into each other, and the contact surface with the substrate is significantly reduced). At the same time, the pressing time of wood boards is reduced by at least 20%.
Связующее по п.2 формулы изобретения по сравнению со связующим по первому пункту формулы характеризуется постоянством состава и большей однородностью, что не требует технологической настройки рецептурных параметров у изготовителя. Качество получаемых с введением Al(ОН)3 древесных плит дополнительно повышается. Однако цена Al(ОН)3 выше, нежели смеси алюминатов. По этой причине изготовитель в зависимости от текущей конъюнктуры рынка должен принимать решение в пользу того или другого варианта настоящего изобретения.The binder according to claim 2, in comparison with the binder according to the first claim, is characterized by a constant composition and greater uniformity, which does not require technological adjustment of the formulation parameters from the manufacturer. The quality of the boards obtained with the introduction of Al (OH) 3 is further improved. However, the price of Al (OH) 3 is higher than the mixture of aluminates. For this reason, the manufacturer, depending on the current market conditions, must decide in favor of one or another variant of the present invention.
Совершенно очевидно, что не только карбамидоформальдегидный олигомер марки КФ-МТ-15 может быть использован в данной композиции, а вообще любой. Карбамидоформальдегидные олигомеры давно известны, при этом имеются различные их марки. Известно, что карбамидоформальдегидный олигомер представляет собой продукт конденсации карбамида с формальдегидом в водном растворе и имеет в зависимости от условий синтеза следующие признаки: сухой остаток 30-70%, вязкость по ВЗ-246 10-100 с, рН 5,0-8,7, время желатинизации при 100°С 20-90 с (Кондратьев В.П., Кондращенко В.И. Синтетические клеи для древесных материалов. М.: Научный Мир, 2004, с.320). Для выравнивания различий в условиях отверждения связующего в слоях прессуемой плиты вводят раствор отвердителя. В качестве отвердителя используют латентные катализаторы - хлориды, сульфаты и фосфаты аммония (NH4Cl, (NH4)2SO4, NH4H2PO4), персульфат аммония (NH4)2S2O8 или прямые катализаторы отверждения, например, H3PO4, НСООН и др. Для наружных слоев используют уменьшенное его количество, которое комбинируют с аммиачной водой или карбамидом.It is obvious that not only the urea-formaldehyde oligomer KF-MT-15 can be used in this composition, but in general any. Urea-formaldehyde oligomers have long been known, with their various brands. It is known that a urea-formaldehyde oligomer is a condensation product of urea with formaldehyde in an aqueous solution and has the following characteristics depending on the synthesis conditions: dry residue 30-70%, viscosity according to VZ-246 10-100 s, pH 5.0-8.7 , gelatinization time at 100 ° С 20-90 s (Kondratiev V.P., Kondrashchenko V.I. Synthetic adhesives for wood materials. M: Scientific World, 2004, p.320). To equalize the differences in the curing conditions of the binder in the layers of the pressed plate, a hardener solution is introduced. Latent catalysts are used as a hardener - chlorides, ammonium sulfates and phosphates (NH 4 Cl, (NH 4 ) 2 SO 4 , NH 4 H 2 PO 4 ), ammonium persulfate (NH 4 ) 2 S 2 O 8 or direct curing catalysts, for example, H 3 PO 4 , HCOOH, etc. For the outer layers, a reduced amount thereof is used, which is combined with ammonia water or urea.
Заявителем не выявлены какие-либо источники информации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков как в первом, так и во втором варианте изобретения на достигаемый технический результат. Изложенное выше позволяет, по мнению заявителя, сделать вывод о соответствии настоящего изобретения критерию «изобретательский уровень».The applicant has not identified any sources of information that would contain information about the influence of distinctive features in both the first and second versions of the invention on the achieved technical result. The above allows, in the opinion of the applicant, to conclude that the present invention meets the criterion of "inventive step".
Реализация изобретения поясняется примерами.The implementation of the invention is illustrated by examples.
В первом примере для изготовления плиты ДСП использовано связующее, содержащее карбамидоформальдегидный олигомер марки КФ-МТ-15 (ТУ 6-05-12-88), производства ОАО «АКРОН» (Россия) в количестве 30 мас.%, в качестве отвердителя применен хлористый аммоний - 0,2 мас.%, содержание воды - 27,8 мас.%, АЮ(ОН) - 15 мас.%, AlO(ОН)+Al2O3 аморфный - 10 мас.% и γ-Al2О3 - 17 мас.%.In the first example, a binder containing urea-formaldehyde oligomer KF-MT-15 (TU 6-05-12-88) manufactured by AKRON (Russia) in an amount of 30 wt.% Was used as a hardener using chloride ammonium - 0.2 wt.%, water content - 27.8 wt.%, AJ (OH) - 15 wt.%, AlO (OH) + Al 2 O 3 amorphous - 10 wt.% and γ-Al 2 O 3 to 17 wt.%.
Карбамидоформальдегидный олигомер синтезируется из карбамида и формальдегида в водной среде при t 85-95°C. Затем добавляют отвердитель и соединения алюминия.The urea-formaldehyde oligomer is synthesized from urea and formaldehyde in an aqueous medium at t 85-95 ° C. Then hardener and aluminum compounds are added.
Во втором и последующих примерах для изготовления плит ДСП использован тот же карбамидоформальдегидный олигомер, а в качестве отвердителя - хлористый аммоний. Для повышения концентрации олигомера произведено дополнительное вакуумирование.In the second and subsequent examples, the same urea-formaldehyde oligomer was used for the manufacture of chipboard, and ammonium chloride was used as a hardener. To increase the concentration of the oligomer produced an additional vacuum.
Во втором и третьем примерах связующее содержит ингредиенты при следующих соотношениях, мас.%:In the second and third examples, the binder contains ingredients in the following proportions, wt.%:
В четвертом, пятом и шестом примерах связующее содержит ингредиенты при следующих соотношениях, мас.%:In the fourth, fifth and sixth examples, the binder contains ingredients in the following proportions, wt.%:
30
thirty
54
54
70
70
При содержании карбамидоформальдегидного олигомера ниже 30 мас.% ухудшаются адгезионные свойства связующего, отверждение происходит недопустимо медленно, а при его содержании свыше 70 мас.% связующее получается слишком вязким, что препятствует изготовлению древесной плиты.When the content of the urea-formaldehyde oligomer is below 30 wt.%, The adhesive properties of the binder deteriorate, curing is unacceptably slow, and when it contains more than 70 wt.%, The binder is too viscous, which prevents the manufacture of wood boards.
При содержании отвердителя менее 0,2 мас.% отверждение практически не происходит, а при его содержании более 3 мас.% отверждение происходит слишком быстро, до формирования структуры плиты.When the content of the hardener is less than 0.2 wt.% Curing practically does not occur, and with its content of more than 3 wt.% Curing occurs too quickly, until the formation of the structure of the plate.
При содержании соединений алюминия ниже указанных минимальных значений их действие на характеристики связующего незначительно, а при их содержании выше указанных максимальных значений резко возрастает вязкость связующего, что недопустимо по техническим условиям. Кроме того, соединения алюминия являются наиболее дорогостоящим компонентом связующего, и их перерасход экономически нецелесообразен.When the content of aluminum compounds below the specified minimum values, their effect on the characteristics of the binder is negligible, and when they contain above the specified maximum values, the viscosity of the binder sharply increases, which is unacceptable by technical conditions. In addition, aluminum compounds are the most expensive component of the binder, and their cost overrun is not economically feasible.
Характеристики древесных плит, изготовленных методом горячего прессования с использованием обоих вариантов связующего согласно настоящему изобретению, приведены в таблице 1.The characteristics of the hot-pressed wood boards using both variants of the binder according to the present invention are shown in table 1.
Заявленное изобретение реализуется с использованием широко известных недефицитных ингредиентов.The claimed invention is implemented using widely known non-deficient ingredients.
Для реализации изобретения использовано обычное несложное промышленное оборудование, что обусловливает соответствие изобретения критерию «промышленная применимость».For the implementation of the invention used conventional simple industrial equipment, which determines the compliance of the invention with the criterion of "industrial applicability".
плиты σизг, МПа1. Strength in static bending
plates σ izg , MPa
Claims (2)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003138253/04A RU2258728C2 (en) | 2003-12-26 | 2003-12-26 | Binder for manufacturing wood boards (options) |
| PCT/RU2004/000540 WO2005063879A1 (en) | 2003-12-26 | 2004-12-24 | Binder for producing wood boards (variants) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003138253/04A RU2258728C2 (en) | 2003-12-26 | 2003-12-26 | Binder for manufacturing wood boards (options) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003138253A RU2003138253A (en) | 2005-03-27 |
| RU2258728C2 true RU2258728C2 (en) | 2005-08-20 |
Family
ID=34738109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003138253/04A RU2258728C2 (en) | 2003-12-26 | 2003-12-26 | Binder for manufacturing wood boards (options) |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2258728C2 (en) |
| WO (1) | WO2005063879A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2720306C1 (en) * | 2019-01-14 | 2020-04-28 | Общество с ограниченной ответственностью "ТДН" | Binder modifier for making wood boards, compound and method of producing |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU896041A1 (en) * | 1980-08-20 | 1982-01-07 | Ордена Трудового Красного Знамени Центральный Научно-Исследовательский Институт Строительных Конструкций Им.В.А.Кучеренко | Mouldable composition for producing wood particle boards |
| SU1305163A1 (en) * | 1985-04-16 | 1987-04-23 | Центральный Научно-Исследовательский Институт Фанеры | Polymeric binder for wood particle boards |
| RU2132272C1 (en) * | 1997-03-11 | 1999-06-27 | Санкт-Петербургская лесотехническая академия | Use of silica sol as carbamide-formaldehyde binder based wallboard component |
| US6300400B1 (en) * | 1997-04-18 | 2001-10-09 | Illinois Tool Works Inc. | Wallboard adhesive |
-
2003
- 2003-12-26 RU RU2003138253/04A patent/RU2258728C2/en not_active IP Right Cessation
-
2004
- 2004-12-24 WO PCT/RU2004/000540 patent/WO2005063879A1/en not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2720306C1 (en) * | 2019-01-14 | 2020-04-28 | Общество с ограниченной ответственностью "ТДН" | Binder modifier for making wood boards, compound and method of producing |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2005063879A1 (en) | 2005-07-14 |
| RU2003138253A (en) | 2005-03-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4935457A (en) | Fiberboard method and composition | |
| FI70385B (en) | SAETT ATT FRAMSTAELLA CELLULOSABASERADE SKIVMATERIAL OCH KOMPOSITION HAERFOER | |
| AU751237B2 (en) | Method for application of an expandable gluing system | |
| JPS61241348A (en) | Formaldehyde binder and its production | |
| JP2022031549A (en) | Formaldehyde-free wood binder | |
| CN112480827A (en) | Environment-friendly inorganic adhesive and preparation method and application thereof | |
| RU2258728C2 (en) | Binder for manufacturing wood boards (options) | |
| CN111409154B (en) | Method for producing veneer shaving board | |
| US5324590A (en) | Foamed adhesive for particleboard | |
| EP2731976B1 (en) | Adhesive system | |
| RU2345103C2 (en) | Glutinous composition | |
| EP0107260A1 (en) | Manufacture of chipboard | |
| US4161467A (en) | Reactive catalyst for amino resins | |
| JP3979705B2 (en) | Manufacturing method of wooden board | |
| US4162178A (en) | Reactive catalyst for amino resins | |
| CS209521B2 (en) | Reactive catalyzer for the polycondensation of the amino-resins | |
| EP2532498B1 (en) | Method of reducing the emission of formaldehyde from formaldehyde laden wood panels | |
| RU2252867C1 (en) | Method for manufacture of splint-slab plates | |
| RU2743171C1 (en) | Porous carrier system for reducing the release of formaldehyde in wood-based materials | |
| KR840001112B1 (en) | Solid reactive catalyst for amino resins | |
| HU194292B (en) | Process for sticking of permeable liquincellulose fibre-plates by means of polimerisation of amin-glues | |
| JPH07310064A (en) | Adhesive for lignocellulose | |
| RU2048983C1 (en) | Method of making splint-slab plates and film material on the basis of papers | |
| GB2061301A (en) | Solid Reactive Catalyst for Amino Resins | |
| CS209522B2 (en) | Method of the aminoresins polycondensation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20051227 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20081227 |