Патент на изобретение №2258728
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СВЯЗУЮЩЕЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДРЕВЕСНЫХ ПЛИТ (ВАРИАНТЫ)
(57) Реферат:
Настоящее изобретение относится к полимерным связующим, являющимся основой для изготовления древесных плит и фанеры. Техническая задача заключается в повышении прочности клеевого соединения, ускорении процесса отверждения, сокращении времени прессования древесных плит. Связующее для изготовления древесных плит и фанеры, включающее карбамидоформальдегидный олигомер, отвердитель и воду, согласно первому варианту изобретения дополнительно содержит AlO(ОН), AlO(ОН)+Al2O3 аморфный и
Изобретение относится к полимерным связующим, являющимся основой для изготовления древесных плит и фанеры. 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). 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. 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. Данное техническое решение принято в качестве прототипа для обоих вариантов настоящего изобретения. 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. В основу настоящего изобретения положено решение задачи повышения прочности клеевого соединения, ускорение процесса отверждения, сокращение времени прессования древесных плит. 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
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.%:
Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных какому-либо варианту настоящего изобретения, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию “новизна”. Реализация отличительных признаков изобретения обусловливает важный новый технический результат, который состоит в следующем. 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. 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. 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. 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%. 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. 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. 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». Реализация изобретения поясняется примерами. 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 Карбамидоформальдегидный олигомер синтезируется из карбамида и формальдегида в водной среде при t 85-95°C. Затем добавляют отвердитель и соединения алюминия. 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. Во втором и третьем примерах связующее содержит ингредиенты при следующих соотношениях, мас.%:
В четвертом, пятом и шестом примерах связующее содержит ингредиенты при следующих соотношениях, мас.%:
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. 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. 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. Характеристики древесных плит, изготовленных методом горячего прессования с использованием обоих вариантов связующего согласно настоящему изобретению, приведены в таблице 1. Заявленное изобретение реализуется с использованием широко известных недефицитных ингредиентов. Для реализации изобретения использовано обычное несложное промышленное оборудование, что обусловливает соответствие изобретения критерию «промышленная применимость».
Формула изобретения
1. Связующее для изготовления древесных плит и фанеры, включающее карбамидоформальдегидный олигомер, отвердитель и воду, отличающееся тем, что дополнительно содержит AlO(ОН), AlO(ОН)+Al2O3 аморфный и
2. Связующее для изготовления древесных плит и фанеры, включающее карбамидоформальдегидный олигомер, отвердитель и воду, отличающееся тем, что дополнительно содержит Al(ОН)3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 27.12.2005
Извещение опубликовано: 27.09.2006 БИ: 27/2006
NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение
Извещение опубликовано: 27.09.2006 БИ: 27/2006
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
-Al2O3. Связующее для изготовления древесных плит и фанеры, включающее карбамидоформальдегидный олигомер, отвердитель и воду, согласно второму варианту изобретения дополнительно содержит Al(ОН)3. 2 н. п. ф-лы, 1 табл.
изг, МПа
, МПа