PL153224B1 - Sposób zmniejszania emisji formaldehydu z płyt wiórowych klejonych żywicami mocznikowo-formaldehydowymi - Google Patents

Description

RZECZPOSPOLITA OPIS PATENTOWY 153 224 POLSKA

URZĄD

PATENTOWY

RP

Patent dodatkowy do patentu nr-Zgłoszono: 87 02 18 (P. 264209)

Int. Cl.5 B27N 3/02 B32B 21/08

Pierwszzństwo-CZHWBH β E 0 L BK

Zgłoszenie ogłoszono: 88 10 13

Opis patentowy opublikowano: 1991 12 31

Twórcy wynalazku: Edward Pogorzelski, Franciszek Grzegorzek

Uprawniony z patentu: Zakłady Płyt Pilśniowych i Wiórowych, Karlino (Polska)

Sposób zmniejszania emisji formaldehydu z płyt wiórowych klejonych żywicami mocznikowo-formaldehydowymi

Przedmiotem wynalazku jest sposób zmniejszania emisji formaldehydu w wyrobach drewnopochodnych, zwłaszcza w płytach wiórowych, sklejkach, płytach paździerzowych.

W latach siedemdziesiątych w literaturze fachowej pojawiają się doniesienia o toksycznych właściwościach wyrobów, zawierających jako materiał wiążący, żywice mocznikowo-formaldehydowe, takich jak pianki mocznikowo-formaldehydowe, lakiery chemoutwardzalne, płyty wiórowe

i.t.p. Toksyczność tych wyrobów spowodowana jest wydzielaniem wolnego formaldehydu i jego pochodnych, w wyniku desorpcji nadmiaru nieprzereagowanego wolnego formaldehydu oraz odszczepiania się formaldehydu z żywicy w wyniku procesów starzenia, hydrolizy i destrukcji żywicy.

W wyniku tego na wyroby zawierające żywice mocznikowo-formaldehydowe nałożone zostają ostre wymagania jakościowe, określone tak zwanymi klasami emisyjności Ei, E2, E3, wyznaczającymi następujące dopuszczalne stężenia wolnego formaldehydu w wyrobie: E1 - poniżej 10 mg CH2O/IOO g absolutnie suchej płyty; E2 - od 10 mg do 30 mg CH2O/IOO g absolutnie suchej płyty; E3 - od 30 mg do 60 mg CfhO/lOOg absolutnie suchej płyty.

Do wyrobu mebli dopuszcza się stosowanie płyt wiórowych w klasie emisyjności E1.

Znanych jest szereg sposobów zmniejszania emisji formaldehydu z płyt wiórowych. Jednym z takich sposobów, dających bardzo dobre wyniki, jest nasycenie gotowych płyt wiórowych amoniakiem, a następnie oparami kwasu mrówkowego. Kwas mrówkowy reagując z amoniakiem tworzy mrówczan amonowy, który w trakcie użytkowania płyty ulega powolnemu rozpadowi z wydzielaniem amoniaku, który wiąże, tworzący się w procesie starzenia formaldehyd, tworząc sześciometylenoczteroaminę (utropinę).

Metoda ta wymaga skomplikowanych, bardzo szczelnych aparatów służących do nasycania wyrobów gazowym amoniakiem i parami kwasu mrówkowego. Stosowanie tego sposobu w skali przemysłowej stwarza poważne trudności. Wadą tej metody jest również wysoka cena kwasu mrówkowego.

153 224

W europejskim zgłoszeniu patentowym 0013372 proponuje się w celu obniżenia emisji formaldehydu dodawanie do kleju mocznikowo-formaldehydowego lub nanoszenie na powierzchnię wiórów przed zaprasowaniem wodorowęglanu amonowego (NH4HCO3)·

W opisie patentowym St· Zjedn· Ameryki nr 4409 375 (1983 r·) proponuje się stosowanie w celu zmniejszenia ilości formaldehydu uwolnionego podczas przetwarzania i użytkowania wyrobów zawierających żywice mocznikowo-formaldehydowe, wodorosiarczynów metali alkalicznych·

W czechosłowackim opisie patentowym nr 201595 (1982 r·) proponuje się zastosowanie etanoloaminy, dwuetyloaminy i etylenodwuaminy·

W polskich opisach patentowych nr nr 113426 (1981 r·) i 116246 (1982 r·) proponuje się zastosowanie w tym celu wodnego roztworu mocznika i soli magnezowych, a jako utwardzacza żywicy - chlorku amonowego,

W opisie patentowym St· Zjedn, Ameryki nr 4376807 (1983 r·) proponuje się spryskiwanie płyt wiórowych nasyconym roztworem wodorowęglanu amonowego·

Z uwagi na fakt, że źródłem emisji formaldehydu jest nieprzereagowany nadmiar tego związku pozostający w płycie po utwardzeniu żywicy mocznikowo-formaldehydowej oraz formaldehyd tworzący się w wyniku rozpadu wiązań żywicy mocznikowo-formaldehydowej w procesie starzenia, metody w których stosuje się sole amonowe, jak chlorek amonowy, węglowodoran amonowy i mrówczan amonowy, nie mogą być skuteczne gdyż substancje te ulegają całkowitemu rozkładowi w trakcie prasowanie płyty, odbywającego się w temperaturze około 180°C·

Celem wynalazku jest usunięcie wymienionych wyżej niedogodności, poprzez odpowiedni dobór substancji wykazujących reaktywność w stosunku do formaldehydu, stosowanych w odpowiednim nadmiarze w stosunku do ilości utwardzacza dodawanego do kleju mocznikowoformaldehydowego i wprowadzanych do płyty wiórowej, w najodpowiedniejszym dla skutecznego obniżenia emisji formaldehydu, stadium wytwarzania płyty, którym jest okres tuż przed zaprasowaniem wstępnie uformowanej z wiórów z naniesionym na ich powierzchnię klejem, płyty wiórowej· Stosowana substancja musi przy tym spełniać następujące wymogi:

a) być stabilna termicznie w temperaturach odpowiadających procesowi sprasowania i termicznego utwardzania płyty (ok· 180° - 200°C),

b) nie może zakłócać procesu chemicznego sieciowania żywicy mocznikowo-formaldehydowej (zaklejania),

c) tworzyć w reakcji z formaldehydem związki nie mające ujemnego wpływu na strukturę i właściwości użytkowe płyty·

Sposób według wynalazku polega na tym, że do przygotowanej masy wiórów drewnianych z naniesionym klejem roboczym, który składa się z żywicy mocznikowo-formaldehydowej, utwardzacza i emulsji hydrofobowej, dodaje się, przed zaprasowaniem, siarczan amonowy lub wodny roztwór siarczanu amonowego lub wodorosiarczan amonowy w ilości 1:1 do 20:1 w stosunku do suchej masy utwardzacza żywicy mocznikowo-formaldehydowej, przy czym wodny roztwór siarczanu amonowego dodaje się w stężeniu od 10% do 30%· Uformowaną trójwarstwowo płytę poddaje się następnie prasowaniu i utwardzaniu w temperaturze nie niższej niż 150°C·

W zależności od temperatury i czasu prasowania do 20% wymienionych soli amonowych ulega rozkładowi, z utworzeniem między innymi takich związków jak: wodorosiarczyn i siarczyn amonowy, amoniak, pirosiarczyny i pirosiarczany amonowe, i/t^p· Związki te wykazują bardzo dużą reaktywność w stosunku do formaldehydu· Substancje te oraz nieprzereagowana część wprowadzonych soli amonowych ulega w trakcie procesu starzenia płyty powolnym przemianom oksydacyjno-redukcyjnym wiążąc formaldehyd, w wyniku czego emisja formaldehydu z płyty utrzymuje się na bardzo niskim poziomie·

Zastosowanie sposobu według wynalazku pozwala na obniżenie zawartości wolnego formaldehydu w utwardzonej płycie wiórowej z poziomu 70 mg CH2O/IOO g absolutnie suchej płyty, do wartości poniżej 10 mg CHzO/lOOg absolutnie suchej płyty, co odpowiada klasie emisyjności E1·

Ponadto płyty otrzymywane sposobem według wynalazku w porównaniu do płyt otrzymywanych w tradycyjny sposób, odznaczają się większą gęstością, większą wytrzymałością na zginanie statyczne i na rozciąganie, mniejszą nasiąkliwością oraz większą odpornością na spęcznienie·

153 224

Sposób według wynalazku bardziej szczegółowo ilustrują przedstawione przykłady realizacji:

Przykład I. Wysuszone wióry drzewne w ilości odpowiadającej recepturze technologicznej miesza się w zaklejarkach z klejem roboczym, który dla warstwy wewnętrzej płyty otrzymuje się przez zmieszanie: 81,25 części wagowych 70% żywicy mocznikowo-formaldehydowej, 10,5 części Wagowych 20% emulsji hydrofobowej i 1,65 części wagowych 28% roztworu utwardzacza. Przed uformowaniem i zaprasowaniem płyty, do przygotowanej masy, dodaje się 6,6 części wagowych 30% roztworu wodnego siarczanu amonowego.

Klej roboczy dla warstwy zewnętrznej płyty otrzymuje się przez zmieszanie: 81,15 części wagowych 70% żywicy mocznikowo-formaldehydowej, 10,15 części wagowych 20% emulsji hydrofobowej i 1,74 części wagowych 5% roztworu utwardzacza. Przed uformowaniem i zagęszczeniem płyty, do przygotowanej masy dodaje się 6,96 części wagowych 10% roztworu wodnego siarczanu amonowego. Po wstępnym uformowaniu trójwarstwowej płyty poddaje się ją zaprasowaniu w temperaturze 180°C.

Przykład II. Wysuszone wióry drzewne w ilości odpowiadającej recepturze technologicznej miesza się w zaklejarkach z klejem roboczym, który dla warstwy wewnętrznej płyty otrzymuje się przez zmieszanie: 85,85 części wagowych 70% żywicy mocznikowo-formaldehydowej, 10,5 części wagowych 70% żywicy mocznikowo-formaldehydowej, 10,5 części wagowych 20% emulsji hydrofobowej i 1,65 części wagowych 28% roztworu utwardzacza. Przed uformowaniem i zaprasowaniem płyty, do przygotowanej masy, dodaje się 2 części wagowe siarczanu amonowego w postaci stałej.

Klej roboczy dla warstwy zewnętrznej płyty otrzymuje się przez zmieszanie: 85,61 części wagowych 70% żywicy mocznikowo-formaldehydowej, 10,15 części wagowych 20% emulsji hydrofobowej, 1,74 części wagowych 5% roztworu utwardzacza. Przed uformowaniem i zagęszczeniem płyty, do przygotowanej masy, dodaje się 2,5 części wagowych siarczanu amonowego w postaci stałej.

Przykład III. Wysuszone wióry drzewne, w ilości odpowiadającej recepturze technologicznej, miesza się w zaklejarkach z klejem roboczym, który dla warstwy zewnątrznej płyty otrzymuje się przez zmieszanie: 83,85 części wagowych 70% żywicy mocznikowo-formaldehydowej, 10,5 części wagowych 20% emulsji hydrofobowej, 1,65 części wagowych 28% roztworu utwardzacza. Przed uformowaniem i zaprasowaniem płyty, do tak przygotowanej masy, dodaje się 4,0 części wagowe wodorosiarczanu.

Klej roboczy dla warstwy zewnętrznej płyty otrzymuje się przez zmieszanie: 83,11 części wagowych 70% żywicy mocznikowo-formaldehydowej, 10,15 części wagowych 20% emulsji hydrofobowej, 1,74 części wagowych 5% roztworu utwardzacza. Przed uformowaniem i zagęszczeniem płyty, do tak przygotowanej masy, dodaje się 5,0 części wagowych wodorosiarczanu. Po wstępnym uformowaniu trójwarstwowej płyty, poddaje się ją zaprasowaniu w temperaturze 180°C.

W płytach uzyskanych według wyżej przedstawionych receptur, zawartość formaldehydu wynosi około 7 mg CH2O/IOO g absolutnie suchej masy płyty, co pozwala na zaliczanie tych płyt do klasy emisyjności E1.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób zmniejszania emisji formaldehydu z płyt wiórowych klejonych żywicami mocznikowo-formaldehydowymi, znamienny tym, że do przygotowanej masy wiórów drewnianych z naniesionym klejem roboczym, składającym się żywicy mocznikowo-formaldehydowej, utwardzacza i emulsji hydrofobowej, przed zaprasowaniem dodaje się siarczan amonowy lub wodorosiarczan amonowy lub wodny roztwór siarczanu amonowego w ilości od 1: 1do 20:1 w stosunku do suchej masy utwardzacza, przy czym wodny roztwór siarczanu amonowego dodaje się w stężeniu 10% do 30%, po czym płytę formuje się trójwarstwowo i poddaje się prasowaniu i utwardzaniu.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że temperatura prasowania i utwardzania płyty nie może być niższa niż 150°C.