ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2277566

КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ

КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ

Имя изобретателя: Разиньков Егор Михайлович (RU); Мещерякова Анна Анатольевна 
Имя патентообладателя: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежская государственная лесотехническая академия"
Адрес для переписки: 394613, г.Воронеж, ул. Тимирязева, 8, Воронежская государственная лесотехническая академия, патентный отдел
Дата начала действия патента: 2005.03.09 

Изобретение относится к области получения и применения клеящих составов, используемых в деревообрабатывающей, мебельной и строительной промышленности. Задачей настоящего изобретения является получение прочного и водостойкого клеевого соединения. Поставленная задача решается тем, что клеевая композиция включает синтетическую смолу - карбамидомеламиноформальдегидную смолу с отвердителем 2542 и отвердитель - 10%-ный раствор щавелевой кислоты и дополнительно содержит модификатор - карбамидоформальдегидную смолу. Технический результат выражается в повышении водостойкости клеевого шва.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к области получения и применения клеящих составов, используемых в деревообрабатывающей, мебельной и строительной промышленности.

Аналогом клеевой композиции является клей, включающий карбамидоформальдегидную смолу, гидроксиламинхлоргидрат, заменитель отверждения и воду (SU авторское свидетельство 1121280, кл. C 09 j 3/16, 1984 г.).

Недостатком данной клеевой композиции является то, что она предназначена только для горячего прессования и имеет в своем составе многокомпонентный отвердитель.

Прототипом клеевой композиции является клей, состоящий из карбамидоформальдегидной смолы, сополимера акрилонитрила с N-винилкапролактамом и отвердитель. В качестве отвердителя применяют хлористый аммоний либо акриловую кислоту. При этом достигается повышение водостойкости клеевого шва: предел прочности при скалывании после кипячения в воде в течение 1 ч до 2,1 МПа (SU авторское свидетельство 1286608, кл. C 09 j 3/16, 1987 г.), что является недостаточно высоким показателем.

Изобретение решает задачу по получению прочного и водостойкого клеевого соединения.

Это достигается тем, что клеевая композиция, включающая синтетическую смолу и отвердитель, согласно изобретению, дополнительно содержит модификатор, причем в качестве синтетической смолы клеевая композиция включает карбамидомеламиноформальдегидную смолу с отвердителем 2542, в качестве модификатора - карбамидоформальдегидную смолу, а в качестве отвердителя - 10%-ный раствор щавелевой кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Карбамидомеламиноформальдегидная смола 64,5-79,2
Карбамидоформальдегидная смола 4,4-20,5
10%-ный Раствор щавелевой кислоты 0,6-2,0
Отвердитель для карбамидомеламиноформальдегидной  
смолы 2542 13,0-15,8

Пример 1. Карбамидомеламиноформальдегидная смола в процентном соотношении с карбамидоформальдегидной смолой КФ-Ж:ММС=10:90. На 100 грамм клеевой композиции берут карбамидомеламиноформальдегидной смолы 75 гр.; отвердителя 2542 15 гр.; карбамидоформальдегидной смолы 9 гр.; 10%-ного раствора щавелевой кислоты 1 гр.

Пример 2. Карбамидомеламиноформальдегидная смола в процентном соотношении с карбамидоформальдегидной смолой КФ-Ж:ММС=20:80. На 100 грамм клеевой композиции берут карбамидомеламиноформальдегидной смолы 66,6 гр.; отвердителя 2542 13,4 гр.; карбамидоформальдегидной смолы 18,2 гр.; 10%-ного раствора щавелевой кислоты 1,8 гр.

Пример 3. Карбамидомеламиноформальдегидная смола в процентном соотношении с карбамидоформальдегидной смолой КФ-Ж:ММС=30:70. На 100 грамм клеевой композиции берут карбамидомеламиноформальдегидной смолы 58,4 гр.; отвердителя 2542 11,6 гр.; карбамидоформальдегидной смолы 27,2 гр.; 10%-ного раствора щавелевой кислоты 2,8 гр.

Пример 4. Карбамидомеламиноформальдегидная смола в процентном соотношении с карбамидоформальдегидной смолой КФ-Ж:ММС=40:60. На 100 грамм клеевой композиции берут карбамидомеламиноформальдегидной смолы 50 гр.; отвердителя 2542 10 гр.; карбамидоформальдегидной смолы 36,4 гр.; 10%-ного раствора щавелевой кислоты 3,6 гр.

Карбамидоформальдегидные смолы - это смолы, получаемые в результате поликонденсации карбамида с формальдегидом. ГОСТ 14231-88 предусматривает 4 марки карбамидоформальдегидных смол: малотоксичная - КФ-О; быстроотверждающаяся - КФ-Б; повышенной жизнеспособности марки КФ-Ж; КФ-БЖ - соединяющий преимущества двух предыдущих марок.

ММС - мочевиномеламиноформальдегидная смола (сейчас в терминологии используется карбамидомеламиноформальдегидная смола (КМФС)).

В вышеприведенных примерах мы использовали карбамидоформальдегидную смолу марки КФ-Ж (как наиболее распространенную среди карбамидоформальдегидных смол) и карбамидомеламиноформальдегидную смолу марки Каскомин (торговое название смолы фирмы AkzoNobel). Для карбамидомеламиноформальдегидной смолы использовали отвердитель 2542 (торговое название фирмы AkzoNobel), который включает 20 мас. ч. муравьиной кислоты на 100 мас.ч. смолы. Для карбамидоформальдегидной смолы холодного отверждения применяли щавелевую кислоту 10%-ной концентрации в количестве 10 мас.ч. от массы жидкой смолы товарной концентрации. Также возможно использование любой другой карбамидоформальдегидной смолы вместо карбамидоформальдегидной смолы марки КФ-Ж при тех же соотношениях с карбамидомеламиноформальдегидной смолой.

Пример 5. Карбамидомеламиноформальдегидная смола в процентном соотношении с карбамидоформальдегидной смолой КФ-О:ММС=10:90. На 100 грамм клеевой композиции берут карбамидомеламиноформальдегидной смолы 75 гр.; отвердителя 2542 15 гр.; карбамидоформальдегидной смолы 9 гр.; 10%-ного раствора щавелевой кислоты 1 гр.

Пример 6. Карбамидомеламиноформальдегидная смола в процентном соотношении с карбамидоформальдегидной смолой КФ-О:ММС=20:80. На 100 грамм клеевой композиции берут карбамидомеламиноформальдегидной смолы 66,6 гр.; отвердителя 2542 13,4 гр.; карбамидоформальдегидной смолы 18,2 гр.; 10%-ного раствора щавелевой кислоты 1,8 гр.

Пример 7. Карбамидомеламиноформальдегидная смола в процентном соотношении с карбамидоформальдегидной смолой КФ-О:ММС=30:70. На 100 грамм клеевой композиции берут карбамидомеламиноформальдегидной смолы 58,4 гр.; отвердителя 2542 11,6 гр.; карбамидоформальдегидной смолы 27,2 гр.; 10%-ного раствора щавелевой кислоты 2,8 гр.

Пример 8. Карбамидомеламиноформальдегидная смола в процентном соотношении с карбамидоформальдегидной смолой КФ-О:ММС=40:60. На 100 грамм клеевой композиции берут карбамидомеламиноформальдегидной смолы 50 гр.; отвердителя 2542 10 гр.; карбамидоформальдегидной смолы 36,4 гр.; 10%-ного раствора щавелевой кислоты 3,6 гр.

Клеевую композицию готовили с расходом 250 г/м2 площади заготовки (0,5·0,05 м). Приготавливали клеевую композицию путем смешивания карбамидомеламиноформальдегидной и карбамидоформальдегидной смол в емкости. При смешивании смол добавляли отвердитель 2542 в жидком виде для карбамидомеламиноформальдегидной смолы. В качестве отвердителя карбамидоформальдегидной смолы использовали 10%-ный раствор щавелевой кислоты.

Выдержка приготовленной клеевой композиции до нанесения составляла от 10 до 20 минут.

Контроль расхода клеевой композиции осуществляли весовым методом. Клеевую композицию наносили на одну поверхность с помощью ручного шпателя.

Продолжительность открытой выдержки не превышала 5 минут, а закрытой - от 5 до 10 минут.

Склеиваемые заготовки помещали в пресс с давлением склеивания 1 МПа. Продолжительность выдержки под давлением составляла 24 часа. Склеиваемые заготовки выдерживали 3 суток после склеивания, после чего их раскраивали на образцы по конфигурации и размерам, соответствующим ГОСТ 15613.1.

Образцы испытывали на предел прочности при скалывании по клеевому слою в сухом состоянии и после 24-часового вымачивания в воде при температуре 18-22°С. Вымачивание образцов в воде осуществляли в сосуде со слоем воды над поверхностью образцов 20 мм.

Клеевая композиция предназначена для склеивания клееных деревянных конструкций, мебели.

В таблице 1 приведены физико-механические показатели предела прочности при скалывании образцов вдоль волокон древесины:

М - среднее арифметическое, МПа;

s - среднее квадратическое отклонение, МПа;

m - ошибка среднего арифметического, МПа;

n - вариационный коэффициент, %;

Р - показатель точности, %;

n - число наблюдений.

Таблица 1.

Физико-механические показатели клеевых композиций
Вид испытания Статистические показатели (КФ-Ж:ММС=10:90)
М m Р n
Сухое скалывание 7,3 0,911 12,48 0,228 3,12 16
Скалывание после вымачивания в воде в течение 24-часов 4,47 0,643 14,4 0,161 3,6 16
Скалывание после вымачивания в воде в течение 48-часов 3,8 0,492 12,96 0,123 3,24 16
Скалывание после выдержки образцов в кипящей воде 3,6 0,461 12,8 0,115 3,2 16
Статистические показатели (КФ-Ж:ММС=20:80)
Сухое скалывание 7 0,798 11,4 0,199 2,85 16
Скалывание после вымачивания в воде в течение 24-часов 4,05 0,51 12,6 0,127 3,15 16
Скалывание после вымачивания в воде в течение 48-часов 3,59 0,54 15,04 0,135 3,76 16
Скалывание после выдержки образцов в кипящей воде 3,5 0,567 16,2 0,142 4,05 16
Статистические показатели (КФ-Ж:ММС=30:70)
Сухое скалывание 6,8 0,939 13,8 0,235 3,45 16
Скалывание после вымачивания в воде в течение 24-часов 3,8 0,517 13,6 0,129 3,4 16
Скалывание после вымачивания в воде в течение 48-часов 3,4 0,395 11,6 0,099 2,9 16
Скалывание после выдержки образцов в кипящей воде 3,3 0,448 13,6 0,112 3,4 16
Статистические показатели (КФ-Ж:ММС=40:60)
Сухое скалывание 6,6 1,029 15,6 0,257 3,9 16
Скалывание после вымачивания в воде в течение 24-часов 3,65 0,424 11,6 0,106 2,9 16
Скалывание после вымачивания в воде в течение 48-часов 3,3 0,461 14 0,115 3,5 16
Скалывание после выдержки образцов в кипящей воде 2,6 0,306 11,8 0,077 2,95 16

Как видно из таблицы 1, предел прочности при скалывании с увеличением содержания карбамидоформальдегидной смолы в карбамидомеламиноформальдегидной смоле ведет к некоторому снижению предела прочности при скалывании как в сухом состоянии, так и после вымачивания в воде и кипячения. Но это снижение происходит так, что даже при 30% содержании карбамидоформальдегидной смолы предел прочности остается не ниже 3,2 МПа по ГОСТ17005-82.

Данная клеевая композиция превосходит прототип по водостойкости клеевого соединения. После выдержки образцов в кипящей воде в течение 3 часов, затем охлаждения в течение 30 минут в воде при температуре 20±2°С их испытывали на скалывание вдоль волокон. При этом достигли предела прочности при скалывании в воде в течение 3 ч до 3,6 МПа.

Полученная клеевая композиция является более дешевой по сравнению с зарубежными композициями. При замещении от 5% до 23% импортной карбамидомеламиноформальдегидной смолы отечественной карбамидоформальдегидной смолой экономится от 7,99 $ до 8,89 $ на 1 кг.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Клеевая композиция, включающая синтетическую смолу и отвердитель, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит модификатор, причем в качестве синтетической смолы клеевая композиция включает карбамидомеламиноформальдегидную смолу с отвердителем 2542, в качестве модификатора карбамидоформальдегидную смолу, а в качестве отвердителя - 10%-ный раствор щавелевой кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: 

Карбамидомеламиноформальдегидная смола 64,5-79,2
Карбамидоформальдегидная смола 4,4-20,5
10%-ный раствор щавелевой кислоты 0,6-2,0
Отвердитель 2542 для  
карбамидомеламиноформальдегидной смолы 13,0-15,8

Версия для печати
Дата публикации 20.05.2007гг


вверх