SE464087B - Anvaendning av ett karbamid-formaldehydlim vid framstaellning av agglomererade traepaneler och kryssfanerskivor - Google Patents

Description

464 087 2 vid 25°C eller vid högre lagringstemperaturer. Då man använ- der ett sådant lim vid tillverkning av nämnda paneler eller kryssfanërskivor är dessutom kvaliten hos de erhållna paneler- na eller skivorna förbättrad genom att man erhåller överlägsna värden för den inre kohesionskraften.

Det således framställda limmet bibehåller dessutom sin reakti- vitet gentemot ammoniaksalter och salter av syror som man van- ligtvis använder som katalysatorer under tillverkningen av ski- vorna eller plattorna.

Ett sådant lim kan dessutom framställas med olika molära för- hållanden formaldehyd/karbamid och driftsbetingelserna för till- verkningen av plattorna eller panelerna (sammanpressningstid, tryck etc) är desamma som för klassiska karbamid-formaldehyd-lim.

För uppnâende av ovan nämnda syften används ett framställnings- förfarande för det enligt uppfinningen använda karbamid-formalde- hyd-limmet, enligt vilket man blandar ett oorganiskt salt med en formaldehydavgivande förening, värmer blandningen och tillsätter karbamid för åstadkommande av begynnande polymerisation med karb- amiden i sur miljö (pH 5-6,5), och stoppar polymerisationsreak- tionen då blandningen uppnått önskad viskositet och varvid man då blandningens temperatur uppgår till mellan 60 och 80°C sätter karbamid till blandningen under kylning i sådan mängd, att det uppnådda molära förhållandet formaldehyd/karbamid uppgår till mel- _ lan 1,45 och 2.

Formaldehydkällan kan efter önskan vara en vattenlösning av formaldehyd, mer eller mindre polymeriserad formaldehyd, para- formaldehyd eller formaldehyd, som redan förkondenserats med karbamid.

I det fall då man använder en vattenlösning av formaldehyd som formaldehydkälla utför man två tillsättningar av karbamid under värmningen innan man avbryter polymerisationsreaktionen.

Vattenlösningen av formaldehyd, vilken man utgår ifrån, kan vara varje i handeln förekommande lösning. ~~ 30 . _ . jïfás 464 Û87 Mest använd lösning är en 37 %-ig lösning, som innehåller tillräckligt med metanol för att förhindra en utfällning av fast polymer under normala transport- och lagringsbe- tingelser. Man kan emellertid även använda formaldehyd med högre koncentration eller paraformaldehyd.

I det fall då man använder en 37 %-ig lösning av formaldehyd tillsätter man en sådan mängd oorganiskt salt att det molära förhållandet mellan oorganiskt salt och formaldehyd uppgår till mellan 0,015 och 0,35. Efter tillsats av det oorganiska saltet värmer man blandningen, utför en första tillsats av karbamid, då blandningens temperatur är ca 50°C, och en sådan mängd att det molära förhållandet mellan formaldehyd och karb- amid uppgår till ca 2,65. Man fullföljer sedan värmningen och genomför en andra tillsats av karbamid,då blandningens tempera- tur uppgår till ca l00°C och en sådan mängd att det molära för- hållandet mellan formaldehyd och karbamid uppgår till mellan ca 2,0 och 2,65.

I det fall då man använder en förkondenserad karbamid-formal- dehyd som formaldehydkälla tillsätter man karbamid under loppet av värmningen av blandningen.

Den förkondenserade karbamid-formaldehyden, vilken används som formaldehydkälla, kan vara varje typ av förkondenserad karbamid-formaldehyd, som finns pâ marknaden.

Dessa förkondensat uppvisar vanligtvis följande kännetecken: Aktiv koncentration (karbamid + formaldehyd): 60 - 85 %.

Molärt förhållande formaldehyd/karbamid: 4:1 - 6:1.

Dessa förkondensat medför den fördelen att de uppvisar en höjd koncentration av formaldehyd samtidigt som de uppvisar en mycket god stabilitet (över 6 månader) och de förenklar i hög grad framställningen av karbamid-formaldehyd-lim.

Det finns flera kända förfaranden för framställning av för- kondensat av karbamid-formaldehyd, vilka i huvudsak beror på det sätt på vilket man erhåller formaldehyden: 1:30 ~æ 464 087 - absorption av gasformig formaldehyd med karbamid-lös- ningar med hög koncentration samt - koncentrering av normala vattenlösningar av formaldehyd och stabilisering medelst karbamid - direkt reaktion av en formaldehydlösning med mycket hög koncentration (68 - 70 %) med karbamid. ¿ Utgående från ett förkondensat av karbamid-formaldehyd är framställningsstegen för ett klassiskt karbamid-formaldehyd- lim desamma som i det fall då man utgår från en formaldehyd- lösning, med undantag för att det normalt inte är nödvändigt att genomföra en slutlig eliminering av vatten.

Mängden tillsatt salt till förkondensatet av karbamid-formalde- hyd är sådan att det molära förhållandet mellan salt och form- aldehyd uppgår till mellan 0,015 och 0,35.

Värmningen av blandningen kan börjas antingen före tillsatsen av saltet och av vattnet eller omedelbart därefter.

Tillsatsen av karbamiden genomföras slutligen då blandningens temperatur uppgår till mellan 60 och 65°C och i sådan mängd att det erhållna förhållandet formaldehyd/karbamid uppgår till mel- lan 2,0 och 2,65.

Efter denna första tillsats av karbamid reglerar man pH till mellan 5 och 6,5 och fortsätter värmningen tills blandningen uppnått en temperatur av 80 - l00°C och man avbryter polymerisa- tionsreaktionen.

I de ovan nämnda två fallen, utgående från det stadium där man gör den första tillsatsen av karbamid, uppvisar bland- ningen samma egenskaper oberoende av typen av formaldehydkälla som används och den resterande operationen försiggår på samma sätt.

Då blandningen uppnått önskad viskositet avbryter man polymerisa- tionsreaktionen genom alkalisering av blandningen, exempelvis genom tillsats av en natriumhydroxidlösning, då blandningens tem- u u... flzw '~æ 464 087 peratur uppgår till mellan 80 och l00°C.

Man kyler slutligen blandningen och tillsätter karbamid, då blandningens tempeaatur uppgår till mellan 60 och 80°C och i sådan mängd att det erhållna förhållandet mellan formaldehyd och karbamid uppgår till mellan l,5 och 2,0.

Man avlägsnar eventuellt överskott av vatten genom destillation i vakuum och fullföljer sedan kylningen till omgivande tempera- tur eller till en något höjd temperatur, dvs till en temperatur av 20 - 35°C, och pH-värdet regleras till 8,0 - 8,5.

Det erhållna limmet kan sedan användas vid tillverkning av agg- lomererade eller briketterade paneler eller kryssfanêrskivor.

Vid hela förfarandet kan karbamiden ersättas delvis med melamin för att förbättra limmets beständighet mot vatten i det fall, då det skall användas vid framställning av agglomererade eller briketterade paneler, avsedda för utomhusanvändning.

Det vid framställningen av limmet använda oorganiska saltet kan vara varje lösligt oorganiskt salt såsom ett alkalimetall- salt eller jordalkalimetallsalt och särskilt en halogenid av en alkalimetall eller jordalkalimetall eller ett salt av en mineralsyra och en alkalimetall eller jordalkalimetall, exem- pelvis alkalimetallsulfat.

Såsom icke begränsande exempel på lämpliga salter för förfaran- det för framställning av det enligt föreliggande uppfinning an- vända limmet kan nämnas magnesiumklorid, kaliumklorid, natrium- klorid, kalciumklorid, kaliumbromid, natriumbromid och natrium- sulfat.

Till limmen eller klistren kan man tillsätta en eller flera vanligtvis använda tillsatser i klassiska karbamid-formaldehyd- lim såsom tillsatser för förbättring av klistringsegenskaperna hos de erhållna panelerna eller plattorna, t ex eldfasthetstill- satser. .hm ' 35 464 087 6 Karbamid-formaldehyd-limmen som insättes enligt uppfinningen används på samma sätt som klassiska karbamid-formaldehydlim för tillverkning av de agglomererade (briketterade) panelerna eller kryssfanërskivorna.

Temperatur-, tryck- och kompressionstidsbetingelserna är i synnerhet beroende av densiteten och tjockleken hos panelerna eller plattorna som skall agglomereras (briketteras) och utgör parametrar, vilkas val inte medför nâgra svårigheter för fack- mannen. Vanligtvis uppgår temperaturen till ca 100 - 200°C och trycket till ca 2-30 kp/cmz.

Den använda mängden lim uppgår till ca 5-15 viktdelar klister, räknat som 100 %-igt torrt material, per 100 viktdelar partik- lar, som skall agglomereras eller sammanpressas.

Andra kännetecken och fördelar med de använda klistren eller limmen framgår av följande exempel.

Exempel l Man utgick från ett förkondensat av karbamid och formaldehyd med ett molärt_förhållande formaldehyd/karbamid lika med 5 och vars pH uppgick till mellan 7,3 och 7,5. Man värmde detta för- kondensat till en temperatur av 6-65°C.

Man löste därefter ett oorganiskt salt i förkondensatet till- sammans med nödvändig mängd vatten för erhållande av slutlig fastsubstanshalt hos klistret vid dess normala värde av 65il % och den tillsatta mängden oorganiskt salt var sådan, att det molära förhållandet mellan oorganiskt salt och formaldehyd upp- gick till mellan 0,015 och 0,35.

Då saltet fullständigt löst sig (temperatur 60-65°C) tillsat- te man en första mängd karbamid så att det molära förhållandet mellan formaldehyd och karbamid uppgick till mellan 2,1 och 2,3 och man fullföljde värmningen. Man bestämde pH vid 50°C och detta pH-värde bör normalt uppgå till mellan 6,3 och 6,6.

Man fortsatte värmningen till l00°C och höll blandningen under återflöde, varvid pH och viskositeten kontrollerades periodiskt. lO É"_::f;0 :šäs 7 464 osv pH-värdet bör nu uppgå till mellan 6,3 och 6,5. Om nödvän- digt kan man sänka pH-värdet genom att tillsätta 10 %-ig myr- syra under reaktionen. En sådan tillsats är dock vanligtvis inte nödvändig.

Polymerisationsreaktionen avstannas genom tillsats av en 50 %-ig natriumhydroxidlösning, då blandningens viskositet uppnått önskat värde för varje enskild typ av lim.

Man kylde sedan blandningen till 70-90°C och utförde en and- ra tillsats av karbamid så att man fastställde det molära förhållandet formaldehyd/karbamid till mellan 1,53 och 1,59.

Efter denna tillsats kyldes produkten till en temperatur mel- lan 20 och 35°C och slutligen justerades pH till ett värde av mellan 8,0 och 8,5.

Det erhållna limmet kunde sedan användas för tillverkning av paneler eller plattor av agglomererat trä eller för framställ- ning av kryssfanërskivor.

Exempel 2 Man utgick från ett förkondensat av karbamid och formaldehyd, vars molära förhållande formaldehyd/karbamid var 4,8. Man till- satte nödvändig mängd vatten för att det slutliga limmet skulle uppvisa en halt av torrsubstans av normalt mellan 60 och 70 vikt-%.

Om nödvändigt kunde pH hos förkondensatet justeras till 7,2-8,0.

Man tillsatte sedan oorganiskt salt i sådan mängd att det molära förhållandet formaldehyd/salt uppgår till mellan 0,015 °Ch 0,35- Som en variant är det möjligt att fullständigt eller delvis upp- lösa saltet i vatten innan det sättes till förkondensatet. Man värmer sedan blandningen till 60°C och uppför en första tillsats av karbamid så att det molära förhållandet formaldehyd/karbamid uppgår till mellan 2,2 och 2,5 efter denna tillsats.

Man fortsatte värmningen till 80°C och upprätthöll denna tempe- ratur och reglerade pH till ett värde av mellan 5,8 och 6,0.

Man kontrollerade periodiskt pH och blandningens viskositet. _ 'fw @ Éfás 464 D87 8 Polymerisationsreaktionen avstannades genom tillsats av en natriumhydroxidlösning då blandningens viskositet uppgick till 5000 cps vid 25°C. Man fortsätter kylningen till 6000 och utförde en andra tillsats av karbamid för att fastställa ett förhållande formaldehyd/karbamid av mellan 1,8 och 2,0.

Efter denna tillsats kyldes produkten till 20°C och slutligen reglerades pH till mellan 8,0 och 8,5. Det erhållna limmet var färdigt för användning.

Enligt exemplet använder man följande mängder: 100 kg av ett förkondensat av karbamid och formaldehyd, inne- hållande 60 % formaldehyd och 25 % karbamid, blandades med 40 kg vatten och 20 kg kaliumklorid. Den första tillsatsen av karbamid uppgick till 23 kg och den andra tillsatsen av karb- amid till 12 kg. Den således erhållna mängden lim var 195 kg.

Ett sådant lim lämpar sig speciellt för tillverkning av kryss- fanerskivor. 8 Exempel 3 Man utgick från en 37 %-ig vattenlösning av formaldehyd. Man justerade pH till ett svagt alkaliskt värde, dvs till mellan 7,0 och 8,0 och tillsatte det oorganiska saltet. Man började värmningen och då temperaturen uppgick till 50°C genomförde man den första tillsatsen av karbamid på sådant sätt att man erhöll ett molärt förhållande mellan formaldehyd och karbamid av 2,65:l. Då temperaturen uppgick till l00°C justerade man pH till ett värde av mellan 5,8 och 6,2. 30 minuter senare ut- förde man en andra tillsats av karbamid så att man erhöll ett molärt förhållande mellan formaldehyd och karbamid av mellan 2,0 och 2,25. Reaktionen avstannades genom en lätt alkalise- ring då viskositeten uppgick till 35 cps vid 25°C.

Man fullföljde kylningen till 80°C och genomförde en tredje tillsats av karbamid för upprättande av ett molärt förhållande formaldehyd/karbamid av mellan 1,45 och 1,6. .cun- ._{¿5 464 087 överskottet av vatten avlägsnades genom destillation i vakuum och klistret kyldes till 20OC. Man justerade pH till ett värde mellan 8,0 och 8,5 och viskositeten hos det således erhållna limmet uppgick till mellan 350 och 500 cps.

Såsom ett belysande exempel kan man använda följande vikt- mängder: 150 kg av en vattenlösning av 37 % formaldehyd kg natriumbromid 42 kg karbamid (första tillsats) 8 kg karbamid (andra tillsats) 22 kg karbamid (tredje tillsats).

Den således erhållna mängden klister uppgick till ca 200 kg.

Det framställda limmet lämpade sig speciellt för tillverkning av agglomererade (briketterade) träpaneler.

Exempel 4 Man utgick från ett förkondensat av karbamid och formaldehyd, vars molära förhållande formaldehyd/karbamid var lika med 5:1.

Om nödvändigt kunde pH justeras till mellan 7,2 och 8,0 och man tillsatte slutligen vatten och det oorganiska saltet, som i detta fall var kaliumbromid.

Man värmde blandningen till 60°C och utförde sedan en första tillsats av karbamid så att det molära förhållandet formalde- hyd/karbamid uppgick till 2,1-2,4 efter tillsatsen. Man fort- satte värmningen till 95°C och, under upprätthållande av denna temperatur justerades pH till mellan 5,9 och 6,1.

Man utförde periodiska kontroller av pH och viskositeten och avstannade polymerisationsreaktionen genom tillsats av en na- triumhydroxidlösning då blandningens viskositet uppgick till 1300 eps vid zs°c. man kylda blandningen till eo°c och genom- förde en andra tillsats av karbamid i syfte att fastställa ett »¿30 4_æ w 464 087 molärt förhållande formaldehyd/karbamid av mellan 1,5 och 1,7.

Såsom belysande exempel kan man använda följande mängder: 115 kg av ett förkondensat av karbamid och formaldehyd, in- nehâllande 50 % formaldehyd och 20 % karbamid, blandades med 22 kg kaliumbromid och 15 kg vatten.

Den första tillsatsen av karbamid uppgick till 32 kg och den andra tillsatsen av karbamid till 20 kg.

Den erhållna mängden lim uppgick till ca 200 kg.

Ett sådant klister lämpar sig speciellt för tillverkning av agglomererade (briketterade) träpaneler.

Exempel 5 Detta exempel belyser laboratorieframställning av en agglo- mererad träpanel, bildad av tre skikt, nämligen två ytskikt och ett mellanskikt. l) utgångsmaterial a) trä I Det använda trämaterialet utgöres till 100 % av tall och par- tikelstorleken uppgick till mellan 0,15 och 15 mm, varvid de minsta partiklarna användes i ytskikten. b) klister Man använde limmet från exempel 3 eller från exempel 4 eller ett annat liknande lim, framställt genom införande av det oorganiska saltet i polymerisationsreaktionen. Fastsubstanshalten hos lim- met var 65 I 1 %. 2) applicering av skikten a) ytskikten: Viktprocenten fastsubstans hos limmet räknat på vikten av torra träpartiklar var 10 vikt-%. 530 .3735 ll Man använde 973 g träpartiklar och 175 g av en bindemedels- blandning, innehållande l35 g lim, 0,27 - 0,41 g NH4Cl, 5,3 - ,6 g paraffinvax (50 %) och 30 - 35 g vatten. b) mellanskikt. ~, Förhållandet mellan torrsubstans hos klistret och torra trä- partiklar uppgick till 8 %.

Man använde 1629 g träpartiklar och 248 g av en bindemedels- blandning, innehållande l9l g lim, 1,5 - 1,9 g NH Cl, 9,3 - 17,6 g paraffinvax (50 %) och 38 - 46 g vatten. 4 Industriellt är mängden vatten beroende av flera faktorer: a) typ av installation: med eller utan förpressning, tem- peratur hos plattorna etc. b) typ av limningsmaskin: centrifugmaskin, förstoftnings- anordning etc.

Den teoretiska densiteten hos den färdiga agglomererade pane- len var 680 - 690 kg/m3. Dimensionerna hos den erhållna pane- len var 500 x 500 x 17,5 mm. 3) pressningsoperation.

Man använde en press av typen Siempelkamp. Man tillverkade ett kvadratiskt lager med tillräcklig mängd partiklar för er- hållande av ovan angivna densitet och med en tjocklek av 16 mm.

Temperaturen var l50°C och under loppet av pressningen varierade presstrycket mellan 3 kp/cmz och 25 kp/cmz med två mellanliggande ventileringssteg under loppet av cykeln.

Samtliga kvaliteer hos de omnämnda karbamid-formaldehyd-klistren kan erhållas oberoende av använd formaldehydkälla (vattenlösning, paraformaldehyd, koncentrerad formaldehyd, förkondensat av karb- amid och formaldehyd).

Claims (1)

1. 0 15 464 087 12 Patentkrav Användning av ett karbamid-formaldehyd-lim, som erhållits ge- nom att man blandar ett oorganiskt salt, som utgöres av an- tingen en alkalimetallhalogenid eller jordalkalimetallhalo- genid eller ett alkalimetallsulfat, med en formaldehydkäl- la, vald bland en vattenlösning av formaldehyd eller mer el- ler mindre polymeriserad formaldehyd eller paraformaldehyd eller formaldehyd, som redan förkondenserats med karbamid, värmer blandningen, tillsätter karbamid och värmer blandnin- gen ytterligare till ca 100°C för åstadkommande av en poly- merisationsreaktion med karbamiden i sur miljö (pH 5 - 6,5), och sedan stoppar reaktionen genom att blandningen görs al- kalisk sedan den uppnått önskad viskositet, och varvid man då blandningens temperatur uppgår till mellan 60 och 80°C sätter karbamid till blandningen under kylning i sådan mängd, att det erhållna molära förhållandet formaldehyd/karbamid uppgår till mellan 1,45 och 2, vid framställning av agglomererade (briketterade) träpaneler eller kryssfanêrskivor.