SK86096A3

SK86096A3 - Binders for the production of lignocellulose-containing mouldings

Info

Publication number: SK86096A3
Application number: SK860-96A
Authority: SK
Inventors: Christel Hittinger; Heinz Lehnert; Hermann Schatz; Manfred Niessner
Original assignee: Basf Ag
Priority date: 1994-01-20
Filing date: 1995-01-10
Publication date: 1997-04-09
Also published as: NO310880B1; HUT75686A; EP0740673B1; DE59500686D1; WO1995020000A1; PL315547A1; ATE158318T1; DK0740673T3; HU219854B; FI962921A; HU9601988D0; NO963014D0; EP0740673A1; FI113274B; NO963014L; CZ190196A3; FI962921A0

Description

Oblasť techniky

Predložený vynález sa týka zmesi vhodnej ako spojivo na výrobu lignocelulózu obsahujúcich výliskov, zložených z (A) vodnej kondenzačnej živice z (a) 1 mol melamíňu, (b) 3 až 11 mol formaldehydu, (c) 0 až 0,5 ml aromatických alebo čiastočne aromatických hydroxyzlúčenín, (d) 0 až 0,1 mol dalších aminoplasty tvoriacich zložiek a (B) močoviny v celkovom množstve 0,8 až 13 mol, pričom až 25 % tohto celkového množstva môže byť pridané pri výrobe (A).

Ďalej sa vynález týka spôsobu výroby takýchto zmesí, ako i ich použitie na výrobu lignocelulózu obsahujúcich výliskov.

Doterajší stav techniky

Už dlho je známe, že je možné močovinoformaldehydovými živicami, ktoré sa vytvrdzujú za kyslých podmienok lepiť drevo a iné zložky, obsahujúce lignocelulózu. Ale odolnosť voči vode pri takýchto lepených spojoch nie je pre vela účelov dostačujúca. Je preto nevyhnutné sa často vracať k alkalický vytvrdzovaným živiciam fenol-formaldehyd. Tieto majú však tú nevýhodu, že sú drahšie, pomalšie sa vytvrdzujú, ešte obsahujú volný fenol, tmavnú a okrem iného vykazujú vysoký obsah alkálií, čím vznikajú obtiaže pri dýhovaní a povrstvovaní a je potrebné mať obavy pred kvitnutím alkálií.

Túto nevýhodu je možné čiastočne odstrániť použitím živice močovina-formaldehyd, obsahujúcich melamín, ktoré na stuženie môžu obsahovať ešte istý podiel fenolu. Aby v lignocelulózu obsahujúcom výlisku, ktorý bol vyrobený z takejto živice nebol už obsiahnutý žiaden volný fenol, vyrobí sa v separátnom pracovnom stupni kondenzát z fenolu a formaldehydu a prípadne (hydrogén)siričitanu draselného, ktorý ša vo vhodnom mieste pridá k živici močovina-melamín-formaldehyd. Takéto živice sa vytvrdzujú za kyslých podmienok, vyžadujú o niečo kratší čas vytvrdzovania ako fenolové živice a poskytujú tiež voči vode odolné lepenie. Ich nevýhodou však sú nákladná, viacstupňová výroba, vysoká cena melamínu a v porovnaní s čistými živicami močovina-formaldehyd vždy ešte relatívne dlhý čas vytvrdzovania, ktorý zvyšuje výrobné náklady na trieskové dosky alebo iné nimi lepené lignocelulózu obsahujúce produkty.

Z EP-A 25245 sú známe melamínom modifikované aminoplastové živice, ktoré sa získajú miešaním živíc melamín-formaldehyd so živicami melamín-močovina-formaldehyd alebo miešaním živíc melamín-formaldehyd so živicami močovina-formaldehyd.

V DE-A 2455420 je popísaný spôsob výroby živíc melamín-močovina-formaldehyd kondenzáciou melamínu s predkondenzátmi močovina-formaldehyd.

Z EP-P 54755 je známy spôsob výroby melamín-formaldehyd-impregnačných živíc, pri ktorom sa miešajú na zvýšenie stability pri skladovaní kondenzát melamín-formaldehyd s roztokom močoviny.

Podlá poznatkov US-A 4123579 sa miešajú impregnačné živice z kondenzátov melamín-formaldehyd po kondenzácii na zlepšenie tekutosti s malými množstvami močoviny.

V DE-A 3442454 sa odporučujú vyrobiť kondenzačné produkty močovina-melamín-formaldehyd tak, že sa formaldehyd použije vo forme vodného roztoku s močovinou na reakciu s melamínom. Pritom môže byť použitých až približne 50 % hmotn. celkovo potrebnej močoviny v priebehu, pred alebo po kondenzácii tiež v inej forme ako je roztok formaldehydu. Určitá časť močoviny zostáva nenaviazaná a tým slúži ako zachytávač formaldehydu.

Všetky známe živice vyžadujú ale ak ide o ich použitelnosť ako spojiva ešte zlepšenie, aby spĺňali požiadavky na dobrú odolnosť voči vlhkosti ako i na jednoduchú a lacnú výrobu živice.

Podstata vynálezu

Úlohou predloženého vynálezu' bolo získať zlepšenú vodnú živicu na báze melamínu, močoviny a formaldehydu vhodnú ako spoj ivo.

Melamin sa zvyčajne použije v pevnej forme. Formaldehyd sa zvyčajne používa vo forme koncentrovaných vodných roztokov, napríklad ako 40 % vodný roztok alebo ako paraformaldehyd. Je tiež možné použitie koncentrovaného vodného roztoku formaldehydu a močiviny, ak sa časť močoviny pridáva už v priebehu kondenzácie.

Ďalej môžu vodné kondenzačné produkty (A) obsahovať až 0,5 mol aromatické alebo čiastočne aromatické hydroxyzložky (c) na mol melamínu. Ako také zložky prichádzajú predovšetkým do úvahy jedno alebo viacsýtne fenoly, napríklad rezorcín, hydrochinon alebo výhodne fenol, ako i viacjadrové zlúčeniny ako napríklad a- alebo β- naftol alebo čiastočne aromatické dihydroxyzlúčeniny ako je 2,2-bis-(4-hydroxyfenyl)-propán (bisfenol A), l,l-bis-(4-hydroxyfenyl)-etán alebo 1,1-bis-(4-hydroxyfenyl)-izobután. Fenol sa výhodne pridáva vo forme predkondenzátov fenol-formaldehyd, ktoré napríklad môžu byť získané podlá DE-A 3125874, ale i vo volnej forme.

Ďalej sa môžu ako aminoplast tvoriace zložky (d) pridávať modifikované močoviny ako je etylénmočovina, etyléndimočovina alebo dipropyléntrimočovina, alebo guanamín ako je benzoguanamín alebo amidy ako kaprolaktam, v množstvách až do 0,1 mol pri výrobe (A).

Reakcie sa výhodne uskutočňujú tak, že sa zmieša 1 mol melaminu s 3 až 11 mol formaldehydu a až 25 % spolu potrebného množstva močoviny pri teplote 20 až 40 “C a zahriava sa na teplotu medzi 70 až 100 ’C, výhodne na 75 až 95 ’C. Hodnota pH musí pritom byť medzi 7,8 a 9,5, výhodne medzi 8,2 a 9,0. Za týchto podmienok sa kondenzuje tak dlho, až viskozita zmesi, merané viskozimetrom doska-doska, je v rozsahu 10 až 1000 mPas, mimoriadne výhodne 10 až 500 mPas. Potom sa ochladí na 10 až 80 ’C, výhodne na 40 až 75 ’C.

Potom sa kondenzačný produkt (A) zmieša so zložkou (B) v celkovom množstve na močovinu 0,8 až 13 mol, výhodne 1,3 až

4.5 mol, pričom sa až 25 % tohto celkového množstva môže pridať už pri výrobe živice (A).

Prídavok močoviny sa výhodne uskutočňuje v pevnej forme alebo tiež vo vodnom roztoku. Pre prípad, že sa pridáva až 25 % celkového množstva živice už pri výrobe kondenzačného produktu (A), môže byť močovina pridávaná tiež vo forme koncentrovaného vodného roztoku močoviny a formaldehydu.

Podía výhodného spôsobu uskutočnenia sa močovina ako celok zmieša po ukončení kondenzácie živice (A) s touto živicou. Typ prídavku nie je podstatný. Močovina sa môže primiešať k živici (A) alebo tiež sa môže zamiešať živica (A) do roztoku močoviny. Zmiešanie oboch zložiek sa môže uskutočňovať pri teplote miestnosti alebo tiež tak, že sa ešte až 80 ’C teplá živica zmieša s močovinou. Potom sa môže pevná zmes živice ochladiť na teplotu miestnosti. Hodnota pH ochladaenej živice musí ležať medzi

8.5 a 10,0. Odporučuje sa pridávať časť močoviny už pri výrobe zložky (A) iba vtedy, ak sa použije viac ako 4 mol formaldehydu na mol melamínu.

Na nastavenie pH-hodnoty môžu byť použité bežné alkalické zlúčeniny ako sú hydroxidy alkalických kovov alebo kovov alkalických zemín, vo forme svojich vodných roztokov, terciárne amíny ako napríklad tributylamín alebo trietylamin a terciárne alkanolamíny ako napr. trietanolamín, metyldietanolamín.

Spôsob podľa vynálezu sa zvyčajne uskutočňuje tak, že obsah pevných látok v živici je 50 až 70 % hmotn., vztiahnuté na vodnú zmes živice. Je tiež však možné zvýšiť obsah pevných látok oddestilovaním vody pri 30 až 45 °C vo vákuu.

Viskozita získanej vodnej živice leží pri 20 °C v oblasti 10 až 800 mPas, výhodne od 20 do 500 mPas pri obsahu pevných látok asi 60 %, takže s týmito produktami je možné ľahko zachádzať tiež pri vyššom obsahu pevných látok. Je možné ich ľahko čerpať, miešať s tvrdidlom a nastrekovať. Veľmi ľahko sa tiež rozdeľujú na substráte, čo so sebou nesie ďalšiu výhodu pri spracovaní.

Produky sú všeobecne stabilné viac týždňov pri skladovaní pri 20 °C.

Okrem toho je možné zapracovávať ďalšie aditíva v množstvách až 10 % hmotn. do tejto živice. Môže sa pritom jednať napr. o alkoholy ako je etylénglykol, dietylénglykol alebo sacharidy. Tiež môžu byť použité vo vode rozpustné polyméry na báze akrylamidu, etylénoxidu, N-vinylpyrolidonu, vinylacetátu ako i kopolyméry s týmito monomérmi.

Živice podľa vynálezu sú vhodné najmä ako spojivo na výrobu lignocelulózu obsahujúcich výliskov ako napríklad trieskové dosky, preglejky alebo vláknité dosky.

Takéto výlisky je možné napríklad vyrobiť tak, že sa 5 až 30 % hmotn. pevnej živice, vztiahnuté na lignocelulózový materiál, lisuje pri teplotách 120 až 250 °C pod tlakom. Súčasne môžu byť použité ešte tvrdidlá ako napríklad chlorid amónny, síran amónny, dusičnan amónny, fosforečnan amónny, kyselina mravčia, kyselina sírová alebo iné anorganické alebo organické kyseliny. Zvyčajne sa tvrdivo zmieša s vodným spojivom (glejový kúpeľ) a potom sa nastrieka na triesky.

Okrem toho sú vhodné zmesi podľa vynálezu tiež na výrobu výliskov ako sú hranoly, ktoré je možné získať plochým zlepením drevených častí.

Výhodné na vodných zmesiach podľa vynálezu je vedľa jednoduchého spôsobu prípravy, pri ktorom oproti dostupným spôsobom sa nevyužíva kondenzácia močoviny, že sa oproti známym živiciam porovnateľného zloženia dosiahne zlepšenie spracovateľských vlastností a síce to, že pri porovnateľných podieloch melamínu sa dosiahne zlepšená odolnosť voči vlhkosti a kratší čas gélovatenia a tým vyšších rýchlosti spracovania. Pri dobrých vlastnostiach spracovania oproti dostupným živiciam môže byť podiel drahého melamínu znížený. Tým sa zlepší hospodárnosť výroby výliskov z lignocelulózu obsahujúcich materiálov.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Ako roztok formaldehydu sa použije 40 % vodný roztok.

Nastavenie hodnoty pH sa uskutočňuje vodným roztokom hydroxidu sodného.

Viskozita sa meria pri 20 'C viskozimetrom doska-doska. Obsah pevných látok sa stanoví dvojhodinovým sušením pri 120 ’C vo ventilovanej sušiarni. Čas gélovatenia sa meria po prídavku 8 dielov 20 % roztoku síranu amónneho k 100 dielom gleja.

Príklad 1

600 g roztoku formaldehydu a 264 g melamínu sa zahrieva na 95 ’C a kondenzuje 120 minút pri pH 8,6. Viskozita zmesi je 150 mPas (merané pri 20 ’C). Potom sa ochladí na 75 ’C a‘pridá sa 272 g močoviny. Po ochladení na 20 ’C boli namerané nasledujúce hodnoty: viskozita 65 mPas, obsah pevných látok 58,7 %, doba gélovatenia 50 sekúnd.

Príklad 2

528 g roztoku formaldehydu a 222 g melamínu sa zahrieva na 95 ’C a kondenzuje 120 minút pri pH 8,8. Viskozita zmesi je 110 mPas (merané pri 20 ’C). Potom sa ochladí na 75 ’C a pridá sa 246 g močoviny. Po ochladení na 20 ’C boli namerané nasledujúce hodnoty: viskozita 60 mPas, obsah pevných látok 58,8 %, doba gélovatenia 58 sekúnd.

Príklad 3

539 g roztoku formaldehydu a 234 g melamínu sa zahrieva na 95 ’C a kondenzuje 120 minút pri pH 8,7. Viskozita zmesi je 100 mPas (merané pri 20 ’C). Potom sa ochladí na 75 ’C a pridá sa 245 g močoviny. Po ochladení na 20 ’C boli namerané nasledujúce hodnoty: viskozita 40 mPas, obsah pevných látok 59,4 %, doba gélovatenia 55 sekúnd.

Príklad 4

1200 g roztoku formaldehydu a 495 g melamínu a 24 g močoviny sa zahrieva na 95 ’C a kondenzuje 120 minút pri pH 8,5. Viskozita zmesi je 130 mPas (merané pri 20 ’C). Potom sa ochladí na 75 ’C a pridá sa 540 g močoviny. Po ochladení na 20 ‘C boli namerané nasledujúce hodnoty: viskozita 60 mPas, obsah pevných látok 58,6 %, doba gélovatenia 58 sekúnd.

Príklad 5

648 g roztoku formaldehydu a 222 g melamínu a 45 g močoviny sa zahrieva na 95 ’C a kondenzuje 120 minút pri pH 8,5. Potom sa ochladí na 75 ’C a pridá sa 255 g močoviny. Po ochladení na 20 'C boli namerané nasledujúce hodnoty: viskozita 30 mPas, obsah pevných látok 57,3 %, doba gélovatenia 56 sekúnd.

Príklad 6 (porovnávací príklad)

556 g roztoku formaldehydu a 264 g melamínu a 111 g močoviny sa zahrieva na 95 'C a kondenzuje 60 minút pri pH 8,6. Viskozita zmesi je 490 mPas (merané pri 20 °C). Potom sa ochladí na 75 ’C a pridá sa 140 g močoviny. Po ochladení na 20 ’C boli namerané nasledujúce hodnoty: viskozita 150 mPas, obsah pevných látok 57,9 %, doba gélovatenia 80 sekúnd.

Príklad 7 (porovnávací príklad podlá DE-OS 3442450)

Zmes zo 445 g koncentrovaného vodného roztoku z 50 % hmotn. formaldehydu, 25 % hmotn. močoviny a 254 % hmotn. vody., 246 g melamínu a 104 g vody sa zahrieva na 95 ’C a kondenzuje 55 min pri pH 8,6. Viskozita reakčnej zmesi je 1220 mPas (20 ’C). Potom sa ochladí na 75 ’C a pridá sa 140 g močoviny. Po ochladení na 20 ’C vykazuje živica viskozitu 420 mPas, obsah pevných látok 66,5 % hmotn. a čas gélovatenia 76 sekúnd.

Príklad použitia

So živicami podlá príkladov 1 až 7 sa vyrobí glejaci kúpel na výrobu trieskových dosiek. Preto sa zmieša 100 g živice s 8 g 20 % hmotn. vodného roztoku síranu amónneho a obsah pevných látok v glejovom kúpeli sa nastaví prídavkom vody na 51,8 % hmotn. Vyrobia sa trieskové dosky o hrúbke 19 mm, pričom obsah pevných látok na atro triesky je 12 % hmotn., doba lisovania 114 sekúnd pri 210 ’C.

Vlastnosti tabuľke.

trieskových dosák sú uvedené v nasledujúcej

Tabuľka

Živica podľa pr.č.	1	2	3	4	5	6	7
doba gélovatenia (s)	50	58	55	58	56	80	87
pevnosť v strihu V 20 (N/mm²)	3,06	2,73	2,61	3,57	3,81	2,78	2,61
pevnosť v priereze V 100 (N/mm²)¹)	0,44	0,52	0,51	0,54	0,63	0,39	0,30
botnanie po 24 h p)	14,9	n,i	12,2	13,1	12,9	18,8	16,9
perforátor-hodnota (mg HCHO/IOO g atro doska)	4,9	5,0	5,2	5,1	6,3	4,9	5,2

podľa DIN 68763 ²) podľa DIN EN 120

Claims

1. Zmes vhodná ako spojivo na výrobu lignocelulózu obsahujúcich výliskov, zložených z (A) vodnej kondenzačnej živice z (a) 1 mol melaminu, (b) 3 až 11 mol formaldehydu, a

(B) 0,8 až 13 mol močoviny, pričom až 25 % tohto celkového množstva môže byť pridané pri výrobe kondenzačného produktu (A).

2. Zmesi podlá nároku 1, kde sa celkové množstvo močoviny pridáva po ukončení kondenzácie kondenzačného produktu (A).

3. Zmes podlá nároku 1 alebo 2, obsahujúca kondenzačné produkty (A), ktoré naviac obsahujú až 0,5 mol aromatické alebo čiastočne aromatické hydroxyzložky.

4. Zmes podlá niektorého z nárokov 1 až 3, obsahujúca kondenzačný produkt (A), ktorý naviac obsahuje až 0,1 mol ďalší aminoplast tvoriaci zložky.

5. Zmesi podlá niektorého z nárokov 1 až 4, pripravítelné (A) kondenzáciou (a) 1 mol melaminu, (b) 3 až 11 mol formaldehydu, (c) 0 až 0,5 mol fenolu a (d) 0 až 0,1 mol ďalších aminoplast tvoriacich zložiek, vo vodnom prostredí pri hodnotách pH 7,5 až 10,0 a teplotách 50 až 100 °C, (B) prídavkom celkového množstva močoviny od 0,8 do 13 mol, pričom sa až 25 % tohto celkového množstva môže pridávať pri výrobe kondenzačného produktu (A).

6. Spôsob výroby ako glejových živíc vhodných zmesí, vyznačujúci sa tým, že sa (A) vo vhodnom médiu pri hodnotách pH 7,5 až 10,0 a teplotách 50 až 100 C nechá reagovať (a) 1 mol melamínu, (b) 3 až 11 mol formaldehydu, (c) 0 až 0,5 mol fenolu a (d) 0 až 0,1 mol ďalších aminoplast tvoriacich zložiek a (B) a potom sa pridá celkové množstvo močoviny od 0,8 do 13 mol, pri teplotách od 20 do 80 °C, pričom sa až 25 % tohto celkového množstva môže byť spracovné pri reakcii (A).

7. Použitie zmesí podlá niektorého z nárokov 1 až 6 ako spojiva pri výrobe lignocelulózových výliskov.

8. Lignocelulózový výlisok, obsahujúci ako spojivo zmesi podlá niektorého z nárokov 1 až 6.