SK452005A3 - Spôsob prípravy kompozície na lepenie dreva - Google Patents

Description

7/Ί,Γ-νΓ

Spôsob prípravy kompozície pre lepenie dreva

Oblasť techniky

Vynález patrí do oblasti chemickej techniky a rieši spôsob prípravy kompozície na lepenie výrobkov v drevospracujúcom priemysle. Je to hlavne pri výrobe preglejok dosiek pre exteriérové použitie odolných voči vlhkosti. Zároveň rieši spôsob prípravy fenolformaldehydovej živice a plniva do fenolformaldehydovej živice s katalyzujúcim účinkom umožňujúcim spracovanie odpadných vôd vznikajúcich z umývania nanašačiek živice na dyhy pri výrobe preglejok.

Doterajší stav techniky

Doterajší stav v príprave kompozície pri výrobe preglejok, ktorého účelom je aj zamedzenie presaku fenolformaldehydovej živice cez dýhy na povrch preglejky je namiešavanie fenolformaldehydovej s kriedou alebo technickou múkou alebo drevným prachom a pod. Nevýhodou týchto jednotlivých komponent namiešavaných k fenolformaldehydovej živici je ich relatívna rýchla separácia.

Doterajšie postupy prípravy fenolformaldehydových živíc na lepené výrobky z dreva je možné takto zovšeobecniť. K fenolu sa dávkuje vodný roztok formaldehydu pri molárnom pomere 1 : 1,5 až 2.,5 a dávkuje sa v molárnom pomere k fenolu 0,1 až 0,5 prvá dávka hydroxidu alkalických kovov alebo alkalických zemín a v molárnom pomere k fenolu 0,2 až 8 vody, zmes sa aduje pri teplote 20 až 75 °C po dobu 0,5 až 6 hodín, táto reakčná zmes sa ďalej kondenzuje pri teplote 75 až 105 °C na viskozitu 20 až 400 s meranú F4 pri teplote 20 °C, potom sa ochladí na teplotu 20 až 75 °C a pridá sa druhá dávka hydroxidu alkalických kovov alebo alkalických zemín na konečný molámý pomer alkálie ku fenolu 0,51 až 1,2 s dodatočným efektom na zníženie obsahu voľného formaldehydu. Obsah voľných zložiek fenolu a formaldehydu týmto postupom sa dosahuje na úrovni 0,07 až 0,1 % hmotového. Týmto postupom prípravy podľa AO 238448 nie je možné ďalšie zníženie obsahu voľných zložiek a živica je použiteľná hlavne pre drevotrieskové a drevovláknité dosky s lisovacím faktorom nezachýtavajúcim súčasný trend.

Používanie fenolformaldehydových živíc na lepené výrobky z dreva preglejky, drevotrieskové a drevovláknité dosky ako aj výroba fenolformaldehydových živíc je zameraná na znižovanie toxicity znižovaním obsahu voľných zložiek fenolu a formaldehydu pri zachovaní resp. zlepšení požadovaných kvalitatívnych vlastnosti lepených výrobkov z dreva. Tieto požiadavky sú prenesené na výrobu fenolformaldehydových živíc. Najnovšie požiadavky pri výrobe preglejok je znižovanie času lisovania a znižovanie teploty lisovania. Pri výrobe drevotrieskových dosiek je zase prioritné znižovanie lisovacieho faktora. Znižovanie obsahu voľných zložiek je dosahované aj použitím modifikujúcich zložiek, prírodných živíc získavaných deštrukčnou destiláciou dreva, kôry, lesných zvyškov, drevných priemyselných zvyškov alebo inej biomasy. Tieto produkty znižujú obsah fenolu a formaldehydu o 30 až 80% hmotových podľa patentu CA 00/00868 (WO 01/09243). Podľa RU 2100381 ako modifikujúca zložka sú používané frakcie chemického spracovania dreva obsahujúce lignín napr. jemnodisperzný prášok usadzujúci sa pri pôsobení kyselinou sírovou na vodný predhydrolýzat alebo hydrolýzat obsahujúci až 90 % štruktúrnych izomérov lignina, sulfátový lignín, ale aj usadeniny cukrov predhydrolýzatu sulfátoceluloznej technológie. Modifikujúce zložky znižujú obsah voľného fenolu a formaldehydu vo fenolformaldehydovej živici, ale pevnostné vlastnosti lepených výrobkov z dreva sú nižšie ako so samotnou živicou pri lepení dreva. Znižovanie lisovacieho faktora pri výrobe drevotrieskových dosiek podľa DE 93/01236 je riešené úpravou obsahu alkálii potrebných na zaistenie rýchleho zosieťovania fenolformaldehydovej živice. Táto živica je modifikovaná močovinou a pri zvýšenom obsahu alkálii nepriaznivo ovplyvni vodovzdomosť drevotrieskových dosiek ako aj koróziu pri kontakte so železnými materiálmi.

Podstata vynálezu

Podstata vynálezu je založená na spôsobe prípravy kompozície pre lepenie s využitím odpadových vôd pri výrobe preglejok vznikajúcich hlavne pri umývaní valcov nanašačiek vyznačuje sa tým, že fenolformaldehydová živica a katalyzátor pripravené podľa tohoto vynálezu sa vzájomne zmiešajú s odpadovými vodami v hmotnostnom pomere fenolformaldehydová živica : katalyzátor : odpadové vody s výhodou 1 : 0,2 : 0,15 pričom tento pomer je vztiahnutý na bežný obsah živice v odpadových vodách 8 až 12 % hmotových pričom nie sú vylúčené odpadné vody s iným obsahom živice. Množstvo jednotlivých komponent je v širšom rozsahu premenlivé pričom hlavnými obmedzujúcimi faktormi sú konzistencia - viskozita lepiacej kompozície a dodržanie pevnostných vlastnosti lepených výrobkov z dreva. Lepiacu kompozíciu podľa tohoto vynálezu je možné aj v krajnom prípade pripraviť s vodou bez obsahu fenolformaldehydovej živice.

Spôsob prípravy fenolformaldehydovej živice pre lepenie dreva pri molámom pomere fenol : formaldehyd : hydroxid alkalických kovov alebo alkalických zemín 1: 1,4 až 2,9 : 0,15 až 1,1 vyznačujúca sa tým, že k zmesi fenol a vodný roztok alkálie 40 až 52 % hmotových s výhodou vodný roztok hydroxidu sodného v pomere 0,01 až 1 z celkového molámeho pomeru hydroxidu sodného do reakcie vzatého sa pridá vodný roztok formaldehydu o koncentrácii 32 až 52 % hmotových s výhodou 35 až 45 % hmotových rýchlosťou v molámom pomere k fenolu 0,01 až 0,09 za minútu pri teplote reakčnej zmesi 20 až 60 °C s výhodou 34 až 58 °C, potom pri teplote 45 až 75 T s výhodou 50 až 70 °C sa udržuje reakčná zmes po dobu 150 až 540 minút s výhodou 240 až 420 minút, potom pri tejto teplote sa pridá zostatok celkového vodného roztoku hydroxidu sodného do reakcie vzatého a pri rovnakej teplote reakčnej zmesi sa udržiava 30 až 300 minút s výhodou 60 až 240 minút, potom sa pridá voda v molámom pomere k fenolu 0,1 až 10, potom sa táto reakčná zmes pri teplote 70 až 120 °C s výhodou 80 až 100 °C udržuje na konečnú viskozitu a schladí sa. Týmto spôsobom prípravy fenolformaldehydovej živice je možná príprava pre užitie pri výrobe preglejok, drevotrieskových dosiek, drevovláknitých dosiek pričom obsah voľného fenolu sa dosahuje pod 0,05 % hmotového a obsah voľného formaldehydu pod 0,05 % hmotového a pri určitých užitiach napr. na preglejky až nemerateľný obsah voľného formaldehydu.

Tento postup prípravy fenolformaldehydovej živice umožňuje variabilné pripraviť živice pre užitie na výrobu výrobkov z dreva ako sú preglejky, drevotrieskové dosky a drevovláknité dosky. Dôležitým poznatkom pre prípravu fenolformaldehydovej živice pre vyššie uvedené užitie a zvlášť pre výrobu DTD (stredová a povrchová vrstva ) je spôsob prípravy živice vedený na obsah voľných metylolových skupín, ktorý poznatok má vplyv na parameter dobu kondenzácie živice čím je možné ovplyvňovať i skracovať lisovací čas u preglejok resp. lisovací faktor u DTD a DVD alebo ovplyvňovať i znižovať teplotu lisovania. V rozmedzí obsahu voľných metylolových skupín v percentuálnom vyjadrení 3 až 10 s ich rastom je skôr pravidlom znižovanie doby kondenzácie no v prípade pevnostných vlastnosti výrobkov z dreva obdobná závislosť nie je v danom rozsahu obsahu metylolových skupín úmerná, vzťahovanej k rovnakým obsahom voľného formaldehydu vo výrobkoch z dreva.

Pripravená fenolformaldehydová živica podľa tohoto postupu svojimi vlastnosťami umožňuje jej modifikáciu močovinou a polyólmi. Modifikácia močovinou je možná až na úroveň do 6 % hmotových bez nepriaznivého vplyvu na lepené výrobky z dreva v pevnostných vlastnostiach ako aj v napučiavosti na vodu k požadovaným parametrom. Obdobná modifikácia polyólmi aj polyólmi a ich roztokmi produkovaných technológiou výroby pentaeritritolu až do 20 % hmotnostných tiež nemajú nepriaznivý vplyv na kvalitu lepených výrobkov z dreva v rámci požadovaných parametrov. Podľa požiadaviek na kvalitu fenolformaldehydovej živice resp. lepených výrobkov z dreva je priaznivá i kombinácia modifikujúcich zložiek v ich podiele na živici do 25 % hmotových pri splnení požadovaných parametrov na lepené výrobky z dreva.

Spôsob prípravy katalyzátora je založený na využití známych plnív napr. technická múka, krieda apod. a vyznačuje tým, že sa namiešava s práškovou alkáliou s výhodou uhličitanov alkalických kovov v množstve zachovania alkality lepiacej zmesi na úrovni alkality fenolformaldehydovej živice a práškovou vyššou polyózou s výhodou komponent krieda, uhličitan sodný, škrob je hmotnostný pomer krieda : uhličitan sodný : škrob s výhodou 1 : 0,1 až 0,3 : 0,5 až 0,9.

Príklady prevedenia vynálezu

V nasledujúcich príkladoch sú bližšie popísané postupy podľa vynálezu prípravy fenolformaldehydovej živice pre výrobu lepených výrobkov z dreva preglejok po prípravu lepiacej kompozície s využitím odpadových vôd, drevotrieskových dosiek, drevovláknitých dosiek. Príklady sú koncipované na bežnú úroveň lepenia dreva, špeciálne požiadavky na fenolformaldehydové živice sú zvládnuteľné postupom prípravy podľa tohoto vynálezu. Príklad 1

Do reaktora sa nadávkuje 276 g fenolu a 115 g roztoku hydroxidu sodného 49 % hmotového z celkového množstva 151 g. Potom sa pridá 533 g 38 % hm. roztoku formaldehydu rýchlosťou 0,028 mólu za minútu pri teplote 39 °C a následne pri teplote 58 °C sa reakčná zmes udržuje 240 minút a pridá sa zbývajúce množstvo roztoku hydroxidu sodného pričom sa reakčná zmes pri tejto teplote ďalej udržuje 150 minút a pridá sa 16 g vody, zmes sa vyhreje na 98 °C a pri tejto teplote sa udržuje na konečnú viskozitu produktu 120 s F4. Do homogenizačného aparátu na prípravu katalyzátora sa namieša z práškových komponent v hmotnostnom pomere krieda : uhličitan sodný : škrob 1 : 0,2 : 0,7 , ktorého sa 195 g pridá k fenolformaldehydovej živici, zhomogenizuje sa a pridá sa 146 g odpadových vôd s obsahom fenolformaldehydovej živice 10 % hmotových. Po zhomogenizovaní kompozícia na lepenie s viskozitou 120 s F4 sa použije pre prípravu preglejky 18 mm pri teplote lisovania 120 °C a čase lisovania 15 minút. Takto pripravená preglejka s rezervou vyhovovala požadovaným parametrom pri obsahu uvoľneného formaldehydu metódou FESYP 2,8 mg na 100 g.

Príklad 2

Do reaktora sa nadávkuje 276 g fenolu a 120 g roztoku hydroxidu sodného 49 % hmotového z celkového množstva 141 g. Potom sa pridá 483 g 36,5 % hm. roztoku formaldehydu rýchlosťou 0,046 mólu za minútu pri teplote 46 °C a následne pri teplote 68 °C sa reakčná zmes udržuje 240 minút a pridá sa zbývajúce množstvo roztoku hydroxidu sodného pričom sa reakčná zmes pri tejto teplote ďalej udržuje 85 minút a pridá sa 24 g vody, zmes sa vyhreje na 93 °C a pri tejto teplote sa udržuje na konečnú viskozitu produktu 40 s F4.

Príklad 3

Do reaktora sa nadávkuje 276 g fenolu a 135 g roztoku hydroxidu sodného 49 % hmotového z celkového množstva 151 g. Potom sa pridá 412 g 37 % hm. roztoku formaldehydu rýchlosťou 0,046 mólu za minútu pri teplote 46 °C a následne pri teplote 68 °C sa reakčná zmes udržuje 360 minút a pridá sa zbývajúce množstvo roztoku hydroxidu sodného pričom sa reakčná zmes pri tejto teplote ďalej udržuje 195 minút a pridá sa 124 g vody, zmes sa vyhreje na 93 °C a pri tejto teplote sa udržuje na konečnú viskozitu produktu 100 s F4.

Kvalitatívne parametre fenolformaldehydových živíc príkladov 1 až 3

Sušina 135 °C	Jedn. %	1 49,9	2 49,3	3 43.4
Obsah voľného fenolu	%hm.	0,023	0,012	0,0083
Obsah voľného formaldehydu	%hm.	0,004	0,001	nemerateľný
Obsah živice	%	24	28	35

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (3)

1. Spôsob prípravy kompozície pre lepenie s využitím odpadových vôd pri výrobe preglejok vznikajúcich hlavne pri umývaní valcov nanasačiek vyznačuje sa tým, že fenolformaldehydová živica a katalyzátor sa vzájomne zmiešajú s odpadovými vodami v hmotnostnom pomere fenolformaldehydová živica : katalyzátor : odpadové vody s výhodou 1 : 0,2 : 0,15 pri obsahu živice v odpadových vodách 0 až 32 % hmotových s výhodou 8 až 12 % hmotových

2. Spôsob podľa návrhu 1 prípravy fenolformaldehydovej živice pri molámom pomere fenol : formaldehyd : hydroxid alkalických kovov alebo alkalických zemín 1 : 1,4 až 2,9 : 0,15 až 1,1 vyznačujúci sa tým, že k zmesi fenol a alkália s výhodou vodný roztok hydroxidu sodného v pomere 0,01 až 1 z celkového molámeho pomeru hydroxidu sodného do reakcie vzatého sa pridá vodný roztok formaldehydu rýchlosťou v molámom pomere k fenolu 0,01 až 0,09 za minútu pri teplote reakčnej zmesi 20 až 60 °C s výhodou 34 až 58 °C, potom pri teplote 45 až 75 °C s výhodou 50 až 70 °C sa udržuje 150 až 540 minút s výhodou 240 až 420 minút, potom pri tejto teplote sa pridá zostatok celkového vodného roztoku hydroxidu sodného do reakcie vzatého a pri rovnakej teplote reakčnej zmesi sa udržiava 30 až 300 minút s výhodou 60 až 240 minút, potom sa pridá voda v molámom pomere k fenolu 0 až 10, potom sa táto reakčná zmes pri teplote 70 až 120 °C s výhodou 80 až 100 °C udržuje na konečnú viskozitu a schladí sa.

3. Spôsob podľa návrhu 1 prípravy katalyzátora vyznačujúci sa tým, že sa krieda alebo technická múka a pod. namiešava s práškovou alkáliou s výhodou uhličitanu alebo hydrouhličitanu alkalických kovov a práškovou vyššou polyózou s výhodou komponent v hmotnostnom pomere krieda : uhličitan sodný : škrob 1 : 0,1 až 0,3 : 0,5 až 1.