DK149598B - Fremgangsmaade til fremstilling af vandige polyisocyanat-emulsioner til limning af spaanplader - Google Patents

Description

149598 i

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til fremstilling af vandige polyisocyanatemulsioner. til limning af spånplader, af den i indledningen til kravet angivne art.

Anvendelsen af polyisocyanater som bindemiddel ved frem-5 stilling af spånplader er kendt, jævnfør f.eks. B.H.-J* Deppe og K. Ernst, Holz als Roh- und Werkstoff, årgang 29, side 45, 1971. Især er bindemidler på grundlag af tekniske blandinger af diphenylmethandiisocyanater kendt. På grund af disse bindemidlers karakter af opløsningsmiddelfrie, flydende produkter 10 kan man anvende dem i de forarbejdsningsanlæg, der konventionelt foreligger i træindustrien.

Man kender også fra dansk fremlæggelsesskrift nr.

148.359 en fremgangsmåde til fremstilling af vandige polyisocyanatemulsioner til limning af spånplader, hvor-15 ved man dispergerer eller emulgerer polyisocyanaterne i nærværelse af en emulgator på grundlag af en polyglycol med en molekylvægt på ca. 4 000 til 20 000 i vand.

Det er opfindelsens formål at angive en fremgangsmåde af den i indledningen til kravet angivne art, hvilken frem-20 gangsmåde skal være billigere, udvise større brugsstabilitet og som om ønsket skal kunne give anledning til dannelsen af emulsioner med højere koncentration af polyiso-cyanat.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved det 25 i den kendetegnende del af kravet angivne. Det har overraskende vist sig, at fremgangsmåden ifølge opfindelsen er billigere og at den giver anledning til dannelsen af polyisocyanat-emulsioner, der udviser større brugsstabilitet end de kendte emulsioner og som kan bringes til at jø udvise en større koncentration af polyisocyanat.

2 143598

Den foreliggende opfindelse er således en videreudvikling af fremgangsmåden i henhold til dansk fremlæggelsesskrift nr. 148.359 og omfatter en fuldstændig erstatning af po-lyglycolen med et ved polymerisation af et olefinsk u-5 mættet syreamid fremkommet vandopløseligt polyamid (f.eks. polyvinylpyrrolidon), hvorved der opstår vandige emulsioner af polyisocyanater, der udviser en brugsvarighed, der er større end den, der kan opnås i henhold til dansk fremlæggelsesskrift nr. 148.359 og om ønsket en 10 højere koncentration af polyisocyanat, og som desuden er billigere, fordi der til fremstilling deraf kræves mindre emulgator.

Man kender ganske vist fra tysk offentliggørelsesskrift nr. 2 610 552 vandige polyisocyanatemulsioner, der som 15 emulgator indeholder non-ioniske produkter, som skal være frie for hydroxyl-, amino- og carboxylsyregrupper.

Disse kendte polyisocyanatemulsioner udviser en relativt ringe holdbarhed. Af eksempel 2 i tysk offentliggørelses-skrift nr. 2 610 552 fremgår det således, at tabet af isocyanatgrupper i emulsionen i løbet af to timer ved 20 stuetemperatur i gunstigste tilfælde andrager ca. 14- 17¾. og i ugunstigste tilfælde over 50¾. Det er derfor overraskende, at man i henhold til fremgangsmåden ifølge opfindelsen med aminogruppeholdige emulgatorer kan opnå stabile, vandige polyisocyanat-emulsioner.

Man kender ligeledes fra USA patentskrift nr. 3 428 592 25 vandige polyisocyanatemulsioner, der som dispers fase in deholder en opløsning af et aromatisk polyisocyanat i et organisk opløsningsmiddel. Udover, at de vandige polyisocyanatemulsioner, der fremstilles ved fremgangmåden ifølge opfindelsen, ikke indeholder nogen organiske opløs-30 ningsmidler, anvendes de kendte polyisocyanatemulsioner til et helt andet formål, nemlig til imprægnering af papir. Med den fra USA patentet kendte teknik ville en 3 149598 sagkyndig antage, at det dyre organiske opløsningsmiddel måtte være nødvendigt, og det er således overraskende, at man i henhold til opfindelsen helt kan undvære det organiske opløsningsmiddel, idet der ved fremgangsmåden iføl-5 ge opfindelsen udelukkende gøres brug af en rent vandig emulsion med en emulgator.

I almindelighed er en mængde på ca. 0,5 til 5% polyvinyl-pyrrolidon, beregnet i forhold til den totale emulsionsvægt, tilstrækkelig til at fremstille en emulsion, hvis titrerbare indhold af isocyanatgrupper i løbet af 10 ti-10 mer ikke reduceres mere end ca. 1¾. Den følgende tabel, der blev opstillet på basis af emulsionen svarende til fremstillingseksemplet, viser dette.

Polyvinylpyrrolidon med et egnet molekylevægtsområde (f. eks. fra 20 000 til 1 000 000) er kommercielt og kræver 15 ingen nærmere forklaring. Det tilsættes fortrinsvis til emulgeringsvandet i tilsvarende koncentration og tillader en høj emulgeringshastighed.

Andre polymere carboxylsyreamider, der kan fremstilles ved sædvanlig polymerisation af olefinisk umættede monomere, er f.eks. de polymere af vinylcaprolactam, af acryl-20 amid og af methacrylamid. De kan også fremstilles ved polymerhomolog omsætning af andre vinylpolymeri-sater, f.eks. af polyacrylnitril, ved forsæbning.

I mange tilfælde er anvendelsen af flere emulgatorer ved siden af hinanden en fordel. Det er også anbefalelses-25 værdigt yderligere at anvende f.eks. beskyttelseskollo-ider. Da det i det enkelte tilfælde i det hele taget er uvist (ved anvendelse af flere emulgerende midler), hvilket af midlerne man skal anse som værende emulgator, og 4 149898 hvilket man skal anse som værende beskyttelseskolloid, skal opfindelsen i sit bredeste omfang forstås på den måde, at også anvendelsen af ringere, aktive mængder af polyamidet sammen med et andet, som beskyttelseskolloid 5 tjenende, emulgerende middel, der også kan foreligge i højere mængde, skal være omfattet.

De øvrige enkeltheder hvad angår fremstilling og anvendelse af polyisocyanatemulsionerne er analoge med hvad der er anført i dansk fremlæggelsesskrift nr. 148.359-.- 10 . Alle procentangivelser i de følgende eksempler er på vægt/vægt-basis. Samtlige stabilitetsmålinger i de følgende eksempler foretoges ved 23°C.

EKSEMPEL 1

En.typisk emulsion fremstilles af 50 dele teknisk diphenyl-methan-4,4'-diisocyanat (MDI) og 50 dele 4% vandig emulgator-opløsning på følgende måde: 15 Man fremstiller en 4% vandig opløsning af polyvinylpyrro-. lidon, (f.eks. "Luviskol K 90"), idet polyvinylpyrrolidon opløses i varmt vand. I den afkølede opløsning indrøres diphenylmethan-4,4'-diisocyanat. Emulgeringen, som foretages ved hjælp af et hurtigt roterende røreværk og ved 20 stuetemperatur, kræver ca. 10 til 30 sekunder.

Til bestemmelse af emulsionens stabilitet sættes isocya-• natindholdet til 100?ί på tidspunktet for fremstillingen, og reduktionen måles løbende. Emulsionen er praktisk talt stabil indenfor 7 timer. Variationerne ligger inden for målemetodens usikkerhed.

5 Η 95 9 8 TABEL 1

Isocyanat (¾) beregnet I^mer. i forhold til nulværdi 0 100,0 1 100,6 2 100,0 3 99,4 4 99,4 5 98,7 6 100,0 7 99,4 EKSEMPEL 2 5 Anvendelseseksempel

Med emulsionen fra eksempel 1 og et noget mindre koncentreret præparat fremstiller man plader, og disses teknologiske anvendelse undersøges.

Til dette formål behandler man spåner af grantræ, der blev fremstillet under sædvanlige betingelser, og som 10 har et fugtighedsindhold på ca. 4%, med limblandingerne_ i et konventionelt limeapparat (Drais-blander). Som hydro-phoberingsmiddel tjener en 50% paraffinemulsion; mængden andrager i alle tilfælde 1% fast voks i forhold til absolut tørre spåner. Med henblik på indstilling af et fugtighedsind-15 hold af de med harpiks behandlede spåner på ca. 12% sprøjter man i hvert tilfælde den nødvendige vandmængde på spånerne før harpiksbehandlingen.

Limemulsionen fordeles ved hjælp af en blander sådan på spånerne, at man i allé tilfælde anvender 4% isocyanat, 20 beregnet i forhold til træandelen. Som sammenligning gennemfører man forsøget med ikke emulgeret isocyanat.

6 U9598

De således forbehandlede spåner formes i et forsøgsindføringsanlæg til en spånkage. Pressetemperaturen andrager 165°C ved en pressetid på 4 minutter og et specifikt tryk på 2,5 N/mm2. På grund af tendensen hos isocya-5 naterne til at hænge ved pressekagen arbejder man med separationspapirer. Tykkelsen af de fremstillede spånplader andrager 18,5 mm, og massefylden er 610 kg/m3.

ikke emul-

Pladeprøvning i hen- geret 40¾ MDI- 50¾ MDI- hold til DIN 52 350-65 τ^ηί ΜΠΤ emulsion emulsion Bøjebrudstyrke 10 (N/mm2) 30,7 31,1 32,1

Tværtrækstyrke V 20 (N/mm2) 0,78 1,02 1,02

Tværtrækstyrke V 100 (N/mm2) 0,23 0,30 0,28 15 Kvældning efter 2 h (¾) 4,1 4,3 4,2

Kvældning efter 24 h-(«) 17,1 16,3 16,3