RU2441222C1 - Способ испытания связующего - Google Patents
Способ испытания связующего Download PDFInfo
- Publication number
- RU2441222C1 RU2441222C1 RU2010143484/28A RU2010143484A RU2441222C1 RU 2441222 C1 RU2441222 C1 RU 2441222C1 RU 2010143484/28 A RU2010143484/28 A RU 2010143484/28A RU 2010143484 A RU2010143484 A RU 2010143484A RU 2441222 C1 RU2441222 C1 RU 2441222C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- binder
- formaldehyde
- thermo
- testing
- resin
- Prior art date
Links
Landscapes
- Phenolic Resins Or Amino Resins (AREA)
Abstract
Изобретение относится к методам испытания связующего и может быть использовано для предварительной оценки термогидролитической устойчивости связующего, используемого в производстве древесных композиционных материалов, в частности атмосферостойких и экологически чистых древесных плит, фанеры и других строительных материалов. Способ проведения испытания связующего включает изготовление образцов. Причем испытания проводят на полимере отвержденного связующего. При этом изготавливают бумажно-смоляные образцы, часть которых подвергают гидротермообработке путем кипячения. Затем определяют величину потери массы и на основе ее - показатель термогидролитической устойчивости по потере массы, а другую часть подвергают гидротермообработке путем выдержки в воде при повышенной температуре. При этом определяют величину выделения формальдегида и на основе ее - показатель термогидролитической устойчивости по выделению формальдегида, а на основании полученных показателей проводят предварительную оценку возможности применения связующего для изготовления водо- и атмосферостойких материалов. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности способа испытания связующего, а также исключение влияния различных добавок, древесного наполнителя и пр. 1 табл.
Description
Изобретение относится к методам испытания связующего и может быть использовано для предварительной оценки термогидролитической устойчивости связующего, используемого в производстве древесных композиционных материалов, в частности атмосферостойких и экологически чистых древесных плит, фанеры и других строительных материалов.
Известен метод испытания и оценки свойств смол и связующих, используемых в производстве древесностружечных плит, включающий определение концентрации (сухого остатка), вязкости, концентрации водородных ионов рН, жизнеспособности раствора связующего и времени отверждения связующего, массовой доли свободного формальдегида (В.Д.Модлин, И.А.Отлев. Производство древесностружечных плит. М.: Высшая школа, 1973, с.220-227).
Известен также метод испытания и оценки свойств смол и связующих, используемых в производстве древесностружечных плит, включающий определение концентрации (сухого остатка), вязкости, концентрации водородных ионов рН, жизнеспособности раствора связующего и времени отверждения связующего, массовой доли свободного формальдегида (ГОСТ 14231-88 Смолы карбамидоформальдегидные, технические условия. - прототип).
Недостатком известных технических решений является отсутствие возможности предварительной оценки термогидролитической устойчивости (ТГУ) связующего, что является необходимым при выборе связующих в производстве атмосферостойких, экологически чистых древесных плит, фанеры и других строительных материалов.
При изготовлении композиционных древесных материалов (КДМ) в качестве связующего вещества используются мономерно-олигомерные композиции (смолы) на основе продуктов неполной конденсации формальдегида с различными аминами, амидами, фенолами и прочими реакционно-способными соединениями.
Непосредственно перед изготовлением КДМ приготовляется смесь, содержащая как минимум смолу, катализатор поликонденсации (отвердитель) и древесные частицы. Эта композиция подвергается дальнейшей обработке (под давлением, повышенной температуре и т.п.), при этом происходит дальнейшая поликонденсация формальдегида с образованием полимерной твердой структуры, обеспечивающей упрочнение связей между древесными частицами, следовательно, прочностные свойства КДМ.
Процесс поликонденсации формальдегида с карбамидом и меламином является обратимым процессом и при эксплуатации КДМ во влажных условиях, и при повышенной температуре происходит разрушение полимерной структуры связующего вещества, обеспечивающей прочностные свойства КДМ. Твердые связующие вещества, полученные различными способами, в том числе и на основе различных рецептур (составов), т.е. имеющие в своей основе различные полимеры, или выполненные по различным режимам проведения поликонденсации, разрушаются с различной скоростью, т.е. имеют различную устойчивость к действию влаги и тепла (термогидролитическую устойчивость).
При использовании КДМ в качестве строительного материала термогидролитическая устойчивость (ТГУ) его связующей полимерной твердой структуры может оказать решающую роль в долговечности и надежности всего строения в целом.
Техническая задача изобретения - повышение эффективности способа испытания связующего за счет обеспечения возможности предварительной оценки термогидролитической устойчивости связующего, используемого в производстве композиционных древесных материалов, в частности атмосферостойких и экологически чистых древесных плит, фанеры и других строительных материалов, создание базы показателей термогидролитической устойчивости различных связующих, позволяющей путем сравнения показателей термогидролитической устойчивости выбрать наиболее эффективные связующие для изготовления водо- и атмосферостойких материалов.
Для оценки ТГУ связующего проводят испытание полимерной структуры отвержденного связующего, что исключает влияние различных добавок, древесного наполнителя и пр.
Поскольку разрушение полимерной структуры связующего может происходить как с отрывом крупных фрагментов, так и с отщеплением молекул мономера (формальдегида), заявитель считает, что оценку ТГУ необходимо производить на основе показателей потери массы и выделения формальдегида отвержденным связующим.
Поставленная задача достигается тем, что в способе проведения испытания связующего, включающем изготовление образцов, испытания проводят на полимере отвержденного связующего, изготавливают бумажно-смоляные образцы, часть которых подвергают гидротермообработке путем кипячения, при этом определяют величину потери массы и на основе ее - показатель термогидролитической устойчивости по потере массы, а другую часть подвергают гидротермообработке путем выдержки в воде при повышенной температуре, при этом определяют величину выделения формальдегида и на основе ее - показатель термогидролитической устойчивости по выделению формальдегида, а на основании полученных показателей проводят предварительную оценку возможности применения связующего для изготовления водо- и атмосферостойких материалов.
Изобретение имеет следующие отличия от прототипа:
- испытания проводят на полимере отвержденного связующего;
- изготавливают бумажно-смоляные образцы;
- часть бумажно-смоляных образцов подвергают гидротермообработке путем кипячения, при этом определяют величину потери массы и на ее основе - показатель термогидролитической устойчивости по потере массы;
- другую часть бумажно-смоляных образцов подвергают гидротермообработке путем выдержки в воде при повышенной температуре, при этом определяют величину выделения формальдегида и на основе ее - показатель термогидролитической устойчивости по выделению формальдегида;
- на основании полученных показателей проводят предварительную оценку возможности применения связующего для изготовления водо- и атмосферостойких материалов.
Это позволит повысить эффективность способа испытания связующего за счет обеспечения возможности предварительной оценки термогидролитической устойчивости связующего, используемого в производстве древесных композиционных материалов, в частности, атмосферостойких и экологически чистых древесных плит, фанеры и других строительных материалов. Проведение испытаний на полимере отвержденного связующего исключает влияние различных добавок, древесного наполнителя и пр.
В просмотренном нами патентно-информационном фонде не обнаружено аналогичных технических решений, а также технических решений с указанными отличительными признаками.
Заявленное техническое решение применимо и будет использовано в отрасли в 2010-2011 г.г. для предварительной оценки термогидролитической устойчивости связующего, предназначенного для использования в производстве древесных композиционных материалов, в частности атмосферостойких и экологически чистых древесных плит, фанеры и других строительных материалов.
Способ выполняли следующим образом.
ПРИМЕР 1
В примере 1 проводили испытание связующего на основе широко распространенной марки карбамидоформальдегидной смолы КФ-МТ-15 для производства древесно-стружечных и древесноволокнистых плит. Испытания проводили на полимере отвержденного связующего. Изготавливали бумажно-смоляные образцы (БСО), часть которых затем подвергали гидротермообработке путем кипячения, при этом определяли величину потери массы и на основе ее - показатель термогидролитической устойчивости по потере массы, а другую часть подвергали гидротермообработке путем выдержки в воде при повышенной температуре, при этом определяли величину выделения формальдегида и на основе ее - показатель термогидролитической устойчивости по выделению формальдегида, а на основании полученных показателей проводили предварительную оценку возможности применения связующего для изготовления водо- и атмосферостойких материалов.
Изготовление БСО
Вырезали из фильтровальной бумаги квадраты размером 30×30 мм. Масса квадратов бумаги составляла в среднем 67 мг.
Взвешивали на весах в чашку навеску синтетической смолы марки КФ-МТ-15 промышленного производства согласно ТУ 6-06-12-88 и добавляли в нее в качестве отвердителя 1% хлористого аммония (по сухим веществам) в виде 20%-ного раствора.
Смешивали растворы смолы и отвердителя в чашке, интенсивно перемешивая их стеклянной палочкой. Затем погружали в полученную смесь вырезанные бумажные квадраты так, чтоб под ними не оставалось воздушных пузырей и выдерживали в течение 5 мин.
Пропитанные образцы вынимали, снимали излишки смолы стеклянной палочкой и раскладывали их на листе полиэтиленовой пленки и оставляли на воздухе в течение от 1 до 2 часов.
Следует отметить, что во всех примерах определяли ТГУ полимера отвержденного связующего, находящегося в среднем слое древесно-стружечных плит, поэтому подготовленные образцы нагревали в термошкафу при температуре (105±2)°С 30 мин, т.е. моделировали процесс отверждения связующего в среднем слое древесно-стружечных плит.
Образцы (БСО) до испытания хранили завернутыми в полиэтиленовую пленку. Влажность образцов составляла в среднем 5,7%.
Определение потери массы
4 штуки БСО взвешивали, помещали в конические колбы, добавляли туда от 50 до 100 см3 дистиллированной воды в каждую и накрывали фольгой. Затем колбы ставили на включенную электроплитку или разогретую песчанную баню и кипятили в течение 4-х часов от начала кипения, перемешивая содержимое колб 1-2 раза в час.
После кипячения БСО вынимали из колбы, удаляли влагу с поверхности салфеткой и высушивали 30 мин в сушильном шкафу при температуре (105±2)°С и вновь взвешивали.
Величину потери массы сухого полимера из БСО (L, %) после кипячения рассчитывали по формуле:
где m0 - средняя начальная масса БСО;
m1 - средняя конечная масса БСО;
W - средняя влажность БСО;
Р - средняя масса бумажных квадратов.
Полученная величина потери массы составила L=32,3%. Величина потери массы тем больше, чем меньше устойчивость отвержденного связующего, т.е. имеет место обратная зависимость. Поэтому показатели ТГУ определяли по прямо зависящей величине отношения оставшейся массы к ее потере по формуле ТГУпм=(100-L)/L=2,1 в настоящем примере.
Следует отметить, что такой способ определения показателя ТГУпм не является обязательным и в настоящее время он (у заявителя также имеются и другие) находится в стадии исследования, но вполне пригоден для проведения предварительных исследований.
Ход определения выделения формальдегида
2 штуки БСО взвешивали и помещали в конические колбы, добавляли туда по 50 см3 дистиллированной воды в каждую и закрывали колбы фольгой. Затем помещали колбы в предварительно разогретую до 60°С водяную баню и начинали отсчет времени, перемешивая содержимое колбы 1-2 раза в час.
Вынимали колбы из бани через 1 час, и определяли концентрацию формальдегида в растворе, C1.
Вынимали колбы из бани через 4 часа и удаляли оттуда образцы. Растворы охлаждали до комнатной температуры, а затем помещали их в мерную колбу на 50 см3. Объем растворов доводили водой до метки и перемешивали. Затем определяли концентрацию формальдегида в растворах, С4.
Поскольку в первый час происходит разогрев содержимого колб и удаление формальдегида, сорбированного на связующем, то выделение формальдегида, обусловленное термогидролитическим разложением отвержденного связующего, определяли за последующие 3 часа.
Величину выделение формальдегида (F, мг/г в час) рассчитывали по формуле:
где C1 и С4 - концентрация формальдегида в колбе в 1-й и в 4-й час соответственно, мг/дм3;
m0 - средняя начальная масса БСО;
W - средняя влажность БСО;
Р - средняя масса бумажных квадратов.
Полученная величина выделения формальдегида составила F=0,832 мг/г в час. Величина выделения формальдегида тем больше, чем меньше устойчивость отвержденного связующего, т.е. имеет место обратная зависимость. Поэтому показатели ТГУ определяли по величине отношения единицы к выделению формальдегида по формуле ТГУвф=1/F=1,2 в настоящем примере. Следует отметить, что такой способ определения показателя ТГУвф не является обязательным и в настоящее время он (у заявителя также имеются и другие) находится в стадии исследования, но вполне пригоден для проведения предварительных исследований.
ПРИМЕР 2
В примере 2 проводили испытание связующего на основе карбамидомеламиноформальдегидной экспериментальной смолы марки «Терамин». Испытания проводили на полимере отвержденного связующего. Изготавливали бумажно-смоляные образцы (БСО).
В примере 2 изучали изменение ТГУ полимера отвержденного связующего при замене смолы марки КФ-МТ-15 на карбамидомеламиноформальдегидную экспериментальную смолу марки «Терамин». По утверждению производителей этой марки смолы, КДМ на ее основе обладают повышенной устойчивостью к влаге.
Способ оценки термогидролитической устойчивости полимера отвержденного связующего выполняли по примеру 1, но вместо смолы марки КФ-МТ-15 использовали смолу марки «Терамин».
В результате получены следующие значения, подтверждающие заявление изготовителей смолы:
ТГУпм=8,1; ТГУвф=4,2
ПРИМЕР 3
В примере 3 проводили испытание связующего на основе карбамидомеламиноформальдегидной экспериментальной смолы марки «Терамин» при изменении конечного мольного соотношения в смоле. Испытания проводили на полимере отвержденного связующего. Изготавливали бумажно-смоляные образцы (БСО).
В примере 3 изучали изменение ТГУ полимера отвержденного связующего при изменении конечного мольного соотношения в смоле марки «Терамин». По утверждению производителей этой марки смолы, КДМ при этом обладают пониженным выделением формальдегида.
Способ оценки термогидролитической устойчивости полимера отвержденного связующего выполняли по примеру 2, но вместо смолы марки «Терамин» с мольным соотношением 1,3 брали смолу этой же марки с мольным соотношением 1,23.
В результате получены следующие значения, подтверждающие понижение выделения формальдегида, но одновременно значительное снижение устойчивости, определяемой по потере массы ТГУпм=2,48, ТГУвф=5,49.
Результаты всех проведенных экспериментов представлены в таблице.
Таким образом, заявленное техническое решение позволит повысить эффективность способа испытания связующего за счет обеспечения возможности предварительной оценки термогидролитической устойчивости связующего, используемого в производстве композиционных древесных материалов, в частности атмосферостойких и экологически чистых древесных плит, фанеры и других строительных материалов, а на основании полученных показателей для различных связующих проводят путем сравнения предварительную оценку возможности и эффективности применения испытываемого связующего для изготовления водо- и атмосферостойких материалов.
В результате проведения в рамках вышеуказанного контракта исследований получена и продолжает пополняться база показателей термогидролитической устойчивости для различных связующих, полученных различными способами, в том числе и на основе различных рецептур (составов), т.е. имеющие в своей основе различные полимеры, или выполненные по различным режимам проведения поликонденсации, и имеющие различную устойчивость к действию влаги и тепла (термогидролитическую устойчивость), которая позволяет путем сравнительного анализа предварительно оценить термогидролитическую устойчивость (ТГУ) связующего при выборе связующих в производстве атмосферостойких, экологически чистых древесных плит, фанеры и других строительных материалов, а также корректировать испытываемые связующие (состав, режимы их получения и т.п.) для повышения их термогидролитической устойчивости и создавать новые термогидролитически устойчивые связующие.
| Сводная таблица предварительной оценки термогидролитической устойчивости (ТГУ) отвержденного связующего с использованием бумажно-смоляных образцов | ||||||||
| Наименование параметра | ПРИМЕРЫ | Примечания | ||||||
| Терамин 1 | Терамин 2 | Терамин 3 | Терамин 4 | КФ-МТ-15 | ||||
| ДАННЫЕ СМОЛЫ | ||||||||
| Мольное соотношение формальдегида к карбамиду, kf | 1,3 | 1,23 | 1,3 | - | 1,3 | |||
| Содержание меламина, % | - | 20 | 23,2 | - | 0 | |||
| Сухой остаток, % | 68,5 | 68,5 | - | - | 67 | |||
| РЕЗУЛЬТАТЫ | По методике | |||||||
| Осмоление, % | 79 | 49,1 | 78,3 | 78,8 | 79,2 | |||
| Влажность (W), % | 7,1 | 6,1 | 6,4 | 7,5 | 5,7 | |||
| Потеря массы (L), % | 11,1 | 28,7 | 15,2 | 13,2 | 32,3 | |||
| ТГУпм | 8,01 | 2,48 | 5,58 | 6,58 | 2,10 | (100-L)/L | ||
| Выд. форм-да (F), мг/г в час | 0,238 | 0,182 | 0,239 | 0,290 | 0,832 | |||
| ТГУвф | 4,20 | 5,49 | 4,18 | 3,45 | 1,20 | 1/F | ||
| Примечание - прочерк (-) означает отсутствие данных. | ||||||||
Claims (1)
- Способ проведения испытания связующего, включающий изготовление образцов, отличающийся тем, что испытания проводят на полимере отвержденного связующего, изготавливают бумажно-смоляные образцы, часть которых подвергают гидротермообработке путем кипячения, при этом определяют величину потери массы и на основе ее - показатель термогидролитической устойчивости по потере массы, а другую часть подвергают гидротермообработке путем выдержки в воде при повышенной температуре, при этом определяют величину выделения формальдегида и на основе ее - показатель термогидролитической устойчивости по выделению формальдегида, а на основании полученных показателей проводят предварительную оценку возможности применения связующего для изготовления водо- и атмосферостойких материалов.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010143484/28A RU2441222C1 (ru) | 2010-10-26 | 2010-10-26 | Способ испытания связующего |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010143484/28A RU2441222C1 (ru) | 2010-10-26 | 2010-10-26 | Способ испытания связующего |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2441222C1 true RU2441222C1 (ru) | 2012-01-27 |
Family
ID=45786546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010143484/28A RU2441222C1 (ru) | 2010-10-26 | 2010-10-26 | Способ испытания связующего |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2441222C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103332926A (zh) * | 2013-05-28 | 2013-10-02 | 西南石油大学 | 一种模具内层用氯氧镁硅陶土材料、制备工艺及评价方法 |
-
2010
- 2010-10-26 RU RU2010143484/28A patent/RU2441222C1/ru active IP Right Revival
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ГОСТ 14231-88. Смолы карбамидоформальдегидные. Технические условия. Модлин В.Д., Отлев И.А. Производство древесностружечных плит. - М.: Высшая школа, с.220-227, 1973. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103332926A (zh) * | 2013-05-28 | 2013-10-02 | 西南石油大学 | 一种模具内层用氯氧镁硅陶土材料、制备工艺及评价方法 |
| CN103332926B (zh) * | 2013-05-28 | 2014-06-25 | 西南石油大学 | 一种模具内层用氯氧镁硅陶土材料、制备工艺及评价方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Costa et al. | Alternative to latent catalysts for curing UF resins used in the production of low formaldehyde emission wood-based panels | |
| Boran et al. | The efficiency of tannin as a formaldehyde scavenger chemical in medium density fiberboard | |
| EP2646208B1 (en) | Environmentally friendly wood treatment process | |
| Nemli et al. | Effects of mimosa bark usage on some properties of particleboard | |
| Mirski et al. | Effects of using bark particles with various dimensions as a filler for urea-formaldehyde resin in plywood | |
| Park et al. | Morphology and chemical elements detection of cured urea–formaldehyde resins | |
| Perminova et al. | Influence of glyoxal on curing of urea-formaldehyde resins | |
| Moezzipour et al. | Chemical changes of wood fibers after hydrothermal recycling of MDF wastes | |
| RU2441222C1 (ru) | Способ испытания связующего | |
| Ozyhar et al. | Utilization of inorganic mineral filler material as partial replacement for wood fiber in medium density fiberboard (MDF) and its effect on material properties | |
| Thébault et al. | Impregnated paper-based decorative laminates prepared from lignin-substituted phenolic resins | |
| Xing et al. | Potential of pulp and paper secondary sludge as co-adhesive and formaldehyde scavenger for particleboard manufacturing | |
| Žigon et al. | The effect of ageing on bonding performance of plasma treated beech wood with urea-formaldehyde adhesive | |
| Varodi et al. | Furan resin as potential substitute for phenol-formaldehyde resin in plywood manufacturing | |
| Hess et al. | Activating relaxation-controlled diffusion mechanisms for tailored moisture resistance of gelatin-based bioadhesives for engineered wood products | |
| MX2010007576A (es) | Aditivos de aglutinantes para materiales compuestos. | |
| Ugovsek et al. | Bonding of beech wood with an adhesive mixture made of liquefied wood and phenolic resin | |
| Torun | Investigation of the properties of fiberboards made from microcrystalline cellulose and antimony trioxide added melamine formaldehyde adhesive | |
| Hamdan et al. | Study on thermal and biodegradation resistance of tropical wood material composites | |
| Sarmin et al. | Influence of resin content and density on thickness swelling of three-layered hybrid particleboard composed of sawdust and Acacia mangium | |
| CN106543918A (zh) | 木材粘着剂 | |
| Kawalerczyk et al. | The effect of phenol-formaldehyde adhesive modification with fire retardant on the properties of birch plywood | |
| Gao et al. | Effect of ammonium pentaborate on curing of aqueous phenol formaldehyde resin | |
| Umoh et al. | The Recycling of Sawdust Waste into Particleboard Using Starch-Based Modified Adhesive | |
| RU2642568C2 (ru) | Клеевая композиция для изготовления древесно-стружечных плит и изделий из древесины |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141027 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20171023 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181027 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20211011 |