PL211906B1 - Bezformaldehydowy klej do materiałów drzewnych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest bezformaldehydowy klej do materiałów drzewnych, zwłaszcza do płyt wiórowych nie wydzielający wolnego formaldehydu podczas użytkowania.

Większość materiałów drewnopochodnych wytwarza się obecnie z wiórów drzewnych klejonych klejem mocznikowym, najtańszym spośród klejów dostępnych na rynku. Podstawową wadą tych materiałów jest wydzielanie w procesie eksploatacji wolnego formaldehydu z utwardzonej żywicy klejowej. Materiały drewnopochodne klejone klejem mocznikowym są ograniczenie odporne na działanie wody, stosunkowo odporne w temperaturze pokojowej a mało odporne w temperaturze podwyższonej. Problemem było znalezienie taniego kleju do drewna, zwłaszcza do wiórów drzewnych, umożliwiającego otrzymywanie materiałów drewnopochodnych odpornych na działanie wody i nie wydzielających wcale lub wydzielających tylko śladowe ilości wolnego formaldehydu.

Nieoczekiwanie stwierdzono, że jako bezformaldehydowy klej do materiałów drzewnych można stosować nie rozpuszczalny w wodzie, rozdrobniony, garbowany kolagen, którego włókna poddano uprzednio działaniu od 2 do 7% wagowych kwasu, korzystnie od 3,0% do 5,0% kwasu szczawiowego lub siarkowego lub kwaśnej soli kwasu siarkowego.

W obecności dostatecznie dużej ilości kwasu garbowany kolagen ulega degradacji, roztwarza się i staje się rozpuszczalny w wodzie. Wobec mniejszej ilości kwasu, nie wystarczającej do roztworzenia, następuje częściowe roztworzenie cząsteczek garbowanego kolagenu na powierzchni włókien kolagenowych w takim stopniu, że powierzchnia ta staje się kleista. Następuje to tym szybciej im wyższa jest temperatura. Fragmenty cząsteczek na powierzchni włókien kolagenowych roztwarzają się, tworząc strukturę frędzlowato - szczotkowatą, a pozostała część cząsteczek nadal pozostaje związana z wł óknem kolagenowym, utrzymują c stabilność jego struktury.

Do wyrobu kleju stosuje się zwykle odpady powszechnie stosowanej skóry garbowanej garbnikiem chromowym. Ponieważ kleiste powierzchniowo włókna kolagenowe nie rozpuszczają się w wodzie więc muszą być stosowane w postaci dyspersji wodnej spęczniałego wodą żelu lub w postaci suchego proszku, uaktywnianego wilgocią drewna.

Wydajność kleju jest tym większa im bardziej rozdrobnione są włókna kolagenowe. Wolny kwas użyty do częściowego roztwarzania kolagenu lub wolne grupy kwasowe w kolagenie można zobojętnić zasadą, korzystnie nieorganiczną. Zobojętnienie kwasu szczawiowego lub siarkowego tlenkiem lub wodorotlenkiem wapnia powoduje wytrącenie obojętnej, nie rozpuszczalnej soli, która może spełnić rolę obojętnego napełniacza.

Sposób postępowania według wynalazku przedstawiono na przykładach jego stosowania, nie wyczerpujących oczywiście wszystkich możliwości jego zastosowania.

P r z y k ł a d 1

Strużyny chromowe rozdrobniono i wypłukano z obecnych w nich soli, zadając je dwukrotnie równą wagowo ilością wody i wyciskając ją po każdym płukaniu. 100 części wagowych wypłukanych w ten sposób strużyn chromowych o zawartości 50% części nielotnych zadano 25 częściami wagowymi 10% roztworu kwasu szczawiowego, dokładnie wymieszano i ogrzewano przez 2 godziny w zamkniętym worku foliowym w temperaturze 80°C. Następnie strużyny dokładnie wymieszano z 220 g wiórów drzewnych o wilgotności 9% i sprasowano pod ciśnieniem 1 MPa przez 30 minut w temperaturze 120°C, schłodzono w formie do temperatury pokojowej pod ciśnieniem i wyjęto z prasy. Otrzymano płyty o gęstości 506 kg/m³, wytrzymałości na rozciąganie 504 kPa, a 179 kPa po zanurzeniu na 2 godziny w wodzie o temperaturze pokojowej, z czego wynika 504/179 = 29% wodoodpornoś ci.

P r z y k ł a d 2

300 g wilgotnych strużyn chromowych przepłukano trzema porcjami po 300 g wody, odciskając na wyżymaczce za każdym razem. Otrzymano strużyny nie zawierające rozpuszczalnych soli, o wilgotności 55%. 330 g strużyn rozdrobniono na młynku udarowym, dodano 8,5 g dwuwodnego kwasu szczawiowego, dokładnie wymieszano i umieszczono w zamkniętym worku foliowym na 2,5 godzin w temperaturze 80°C. Następnie kleiste strużyny wymieszano dokładnie z 630 g wiórów drzewnych o wilgotnoś ci 5% i sprasowano pod ciśnieniem 1,6 MPa, 30 minut w formie o temperaturze 120°C na płytki o grubości 0,5 mm i gęstości 1100 - 1300 kg/m³. Płytki wyjęto z prasy po ochłodzeniu do temperatury pokojowej. Chłonność wody płytek w ciągu 24 godzin w temperaturze pokojowej wynosiła od 40 do 50% wagowych. Wytrzymałość na rozciąganie wynosiła 10 MPa, a na zginanie 37 MPa. Wytrzymałość na rozciąganie po moczeniu płytki przez 24 godziny w wodzie o temperaturze pokojowej wynosiła 37% wytrzymałości na sucho. Wydzielanie wolnego formaldehydu w temperaturze pokojowej z tak

PL 211 906 B1 otrzymanych płytek wynosiło 6,0 ppm na dobę w porównaniu do 7,6 ppm z samych tylko, nie klejonych wiórów drzewnych.

P r z y k ł a d 3

100 g wilgotnych odpadów skór garbowanych chromowo rozdrobniono w młynku nożowym do rozmiarów rzędu około 1 mm, przepłukano dwukrotnie po 100 ml wody, odciskając za każdym razem wodę z wilgotnej skóry. Otrzymano 72 g rozdrobnionej skóry o zawartości 69% wilgoci. Dodano do niej 2,5 g kwasu szczawiowego w postaci 2% roztworu wodnego i dokładnie wymieszano. Utrzymywano przez 2 godziny w temperaturze 80°C w układzie zamkniętym. Wymieszano następnie dokładnie z 200 g wiórów drzewnych i prasowano z nich płytki pod ciśnieniem 1 MPa przez 30 minut w temperaturze 110°C Otrzymano płytki o wytrzymałości na rozciąganie 250 kPa i wodoodporności 31,7%. Wydzielanie wolnego formaldehydu z tych płytek w temperaturze pokojowej było nie większe niż z samych sprasowanych wiórów.

P r z y k ł a d 4

Postępowanie jak w przykładzie 2 z tym, że przed wymieszaniem z wiórami drzewnymi kleistą masę zobojętniano stechiometryczną na kwas ilością Ca(OH)2. Chłonność wody płyt drzewnych wzrosła przy tym z 40 - 50% do 60 - 80%, wytrzymałość na rozciąganie wzrosła z 10 do 11 MPa, a wytrzymałość na zginanie zmalała z 37 do 28 MPa. Wydzielanie CH2O nie uległo zmianie.

P r z y k ł a d 5

100 g wilgotnych odpadów skór garbowanych chromowo rozdrobniono w młynku nożowym do rozmiarów rzędu około 1 mm, przepłukano dwukrotnie po 100 ml wody, odciskając za każdym razem wodę z wilgotnej skóry. Otrzymano 72 g rozdrobnionej skóry o zawartości 69% wilgoci. Dodano do niej 5,0 g 50% H2SO4 i dokładnie wymieszano. Utrzymywano przez 1 godzinę w temperaturze 80°C w układzie zamkniętym. Wymieszano następnie dokładnie z zawiesiną wodną 1,9 g Ca(OH)2 i następnie z 200 g wiórów drzewnych po czym prasowano z nich płytki pod ciś nieniem 1 MPa przez 60 minut w temperaturze 180°C. Otrzymano płytki o wodoodporności 90%, nie wydzielające wolnego formaldehydu.

Claims (5)

1. Bezformaldehydowy klej do materiałów drzewnych, znamienny tym, że składa się z nie rozpuszczalnego w wodzie, rozdrobnionego, garbowanego kolagenu, którego włókna poddano działaniu kwasu tak, że w obecności wody są kleiste na powierzchni.

2. Bezformaldehydowy klej do materiałów drzewnych według zastrz. 1, znamienny tym, że garbowany kolagen został poddany działaniu od 2% do 7%, korzystnie od 3,0 do 5,0% wagowych kwasu, korzystnie szczawiowego, siarkowego lub jego kwaśnej soli.

3. Bezformaldehydowy klej do materiałów drzewnych według zastrz. 1, znamienny tym, że kolagen jest garbowany garbnikiem chromowym.

4. Bezformaldehydowy klej do materiałów drzewnych według zastrz. 1, znamienny tym, że stosowany jest w postaci dyspersji wodnej napęczniałego wodą żelu lub w postaci suchego proszku.

5. Bezformaldehydowy klej do materiałów drzewnych według zastrz. 1, znamienny tym, że obecne w nim kwas lub grupy kwasowe zobojętnione są zasadą, korzystnie nieorganiczną.