PT90729B - Processo para o endurecimento de resinas aminoplasticas - Google Patents
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Description
PROCESSO PARA Ο ENDURECIMENTO DE RESINAS AMINOPLÃSTICAS
A presente invenção diz respeito a um novo processo de e_n durecimento de resinas aminoplãsticas, e tem mais particularmente como objecto um processo de endurecimento de resinas de ureia-for mol e resinas de ureia-formol que contêm melamina.
As resinas aminoplãsticas, em particular as resinas de ureia-formol, são produtos bem conhecidos na industria da madeira. São fabricadas por diversos processos, que consistem em condensar ureia e formol em condições variáveis. Para a colagem da madeira, tratando-se em particular da fabricação de painéis de cavacos agl£ merados, a estas resinas adiciona-se um catalisador de endurecimento. A utilização dessa mistura colante a quente e sob pressão permite, em presença de cavacos de madeira, fabricar painéis de partículas. Os catalisadores de endurecimento mais frequentemente utilizados são geralmente sais de amónio tais como sulfato, fosf£ to, lactato e o mais frequentemente cloreto de anõnio.
Os problemas conhecidos a resolver quando se emoreaam estes catalisadores para a realização do endurecimento das resinas aminoplãsticas são aparentemente incompatíveis. De facto, se se utilizarem catalisadores reactivos, aumenta-se a produtividade da linha de fabricação dos painéis, mas com o risco de endurecer a resina a frio. Em contrapartida , se se desejar não correr o risco de endurecer a resina a frio, vai escolher-se um catalisador pou_ 9 _ co reactivo com a resina; nestas condições, a produtividade da li_ nha de fabricação diminui, visto que a resina endurece lentamente a quente. Ve-se, oor conseguinte, que e preciso chegar a um com* promisso para se poderem resolver simultaneamente o problema do endurecimento da resina e o da produtividade da linha de fabricação. Para resolver estes problemas, é necessário utilizar catalisadores que tenham diferença de reactividade suficiente a quente e a frio.
Sente-se, por conseguinte, a necessidade de elaborar um processo de endurecimento de resinas aminoplãsticas que permitam não endurecer a resina prematuramente, mantendo, ao mesmo tempo, a possibilidade de endurecer a resina durante a compressão a quejn te das partículas de madeira coladas ou de camadas de madeira.
A presente invenção refere-se a um processo de endurecimento de resinas aminoplãsticas por meio de um catalisador de endurecimento, caracterizado por este catalizador ser constituído por um sal de ãcido forte de hexameti1eno-tetramina.
Segundo uma outra caracteristica do orocesso de acordo com a presente invenção, é possível fabricar o sal deãcido forte de hexameti1eno-tetramina no momento da utilização na resina aminoplástica, podendo em particular a hexametileno-tetramina ser incorporada previamente na resina aminoplãsti ca e podendo o acido forte ser em seguida adicionado no momento da aplicação. De acordo com uma outra caracterTstica, e possível adicionar a resina aminoplastica, que contem previamente o sal de acido forte de hexameti 1 eno- tetrami na , uma quantidade suplementar de ãcido forte
ou de hexameti 1 eno-tetrami na de maneira a ultraoassar as quantida. des estequiometricas de acido forte e de hexameti1eno-tetramina.
De facto, descobriu-se que a aplicação de sal de acido for te de hexameti1eno-tetramina para o endurecimento de resinas aminoplasticas permitia simultaneamente dominar o endurecimento a frio das resinas aminoplãsticas e manter o potencial de endurecimento a quente das resinas aminoplãsticas. Alem disso, a aolicação desse sistema catalítico conduz a produtos finais: oaineis de partículas ou contraplacado com boas caracteristicas mecânicas em condições de aplicação variadas.
processo do presente pedido de patente de invenção consiste em endurecer as resinas aminoplasticas por meio de um catalisador constituído por um sal de acido forte de hexameti1eno-tetramina. Os sais de ácidos fortes de hexameti1eno-tetramina são fabricados de uma maneira conhecida a partir de uma solução aquosa de amoníaco e de uma solução aquosa de formo!, sendo o formol e o amoníaco utilizados numa proporção molar pyp—y de 1,5; A sol/ ção de formol ê adicionada a quente ã solução de amoníaco por cada fabricação. No fim da reacção, a solução, que tem um dH fortemente básico, e acidificada mediante adição de um ácido forte em quantidade tal que o pH da solução final esteja compreendido entre 1 e 7, e, de preferência, entre 2 e 5. De acordo com a invenção, o acido ê escolhido entre todos os ácidos fortes conhecidos, minerais ou orgânicos, utilizando-se de preferência ácido clorídrico ou sulfurico. E possível preoarar o sal de acido forte de hexameti1eno-tetramina no momento da utilização e adicionã-lo depois ã resina aminoplãstica. E também possível adicionar a hexame
ti1eno-tetramina ã resina aminoplãsti ca e adicionar o acido forte no momento da aplicação. Também se pode acrescentar ã resina aminoplastica que contém previamente o sal de ãcido forte de hexameti 1 eno-tetrami na uma quantidade suplementar de hexameti1eno-tetramina ou de ãcido forte. Seja qual for o modo operatório seguido, as quantidades finais de hexameti 1 eno-tetrami na, formol e aci_ do correspondem ãs indicadas acima.
A quantidade de sal de ãcido forte de hexameti1eno-tetramina utilizada nas resinas aminop1ãsticas esta compreendida, de maneira conhecida, entre 9,1 e 10% em peso em relação ao peso da solução de resina. As resinas aminoplãsticas utilizadas são as re sinas conhecidas aplicadas na industria da madeira. Dizendo mais particularmente respeito ãs resinas de ureia-formol que contêm me lamina, estas últimas são fabricadas de maneira conhecida por meio de condensação de ureia, formol e malemina em proporções molares -pj-q—y comoreendidas entre 0,4 e 1, estando a quantidade de melamina nestas resinas compreendida entre 0,1 e 10% em peso em relação ao peso total da resina.
Os exemplos que se seguem ilustram a presente invenção. Todas as quantidades são expressas em partes em peso.
Exemplo 1
a) Preparação de uma solução de cloridrato de hexameti 1 eno-tetra_ mina
Para a fabricaçao deste composto utiliza-se o dispositivo seguinte:
-·5-
um primeiro reactor equipado com um agitador e um termómetro.
um segundo reactor acima do primeiro reactor, estando este segundo reactor equipado com um invólucro duplo.
Introduzem-se no reactor de baixo 590 g de uma solução aquosa de amoníaco a 15,35% (5,33 moles). No reactor de cima introduzem-se 354 g de uma solução aquosa de formol a 67,8% (8 moles), que se mantém a 85°C mediante circulação de água quente no invólucro duplo.
A solução de formol e despejada na solução de amoníaco no decurso de 30 minutos: esta adição provoca uma reacção exotermica. Arrefece-se a mistura reaccional ate 55°C, seji do o pH no fim da reacção de 10,1. Adicionam-se em seguida 140 gramas de uma solução de ãcido clorídrico a 35% no decurso de lo minutos, de maneira que o pH da solução seja igual a 3,7. A solução final obtida contêm 20% de cloridrato de hexametileno-tetramina,
b) Aplicação da solução de cloridrato de hexameti1eno-tetramina
A fim de ilustrar a diferença de comportamento com as resinas de ureia-formol do cloridrato de hexameti1eno-tetramina e de um catalisador clássico constituído por cloreto de amónio, determinaram-se os tempos de gel de uma resina de ureia-formol a di_ versas temperaturas.
Num primeiro tubo de ensaio, introduzem-se 10 g de uma re_
F 3 sina de ureia-formol com uma proporção molar g de 1 ,3 e 1 cm de
-6uma solução aquosa de cloreto de amónio a 15% em massa.
Num segundo tubo de ensaio, introduzem-se 10 g da mesma resina de ureia-formol e 1,57 g de uma solução aquosa que contém 0,495 g de cloridrato de hexameti1eno-tetramina e 1,076 g de ãgua. Nos dois casos, a quantidade molar de cloridrato de hexameti1eno-tetramina é equivalente ã quantidade molar de cloreto dé amónio.
Os tubos de ensaio são mergulhados num banho de õleo que£ te. 0 Quadro 1 indica os tempos de gel a diversas temperaturas.
Quadro 1
| Tempo de gel a diversas temperaturas | ||||
| (segundos) | ||||
| Temperatura °C | 80 | 100 | 1 20 | 140 |
| Banho de õleo | ||||
| Cata 1i sador 1 | 175 | 130 | 80 | 60 |
| Catalisador 2 | 565 | 245 | 150 | 1 20 |
Catalisador 1: Solução de cloreto de amónio
Catalisador 2: Solução de cloridrato de hexameti1eno-tetramina.
-7/ Exemplo 2
Fabricaram-se tres séries de painéis de partículas nas s£ guintes condições:
A) Condições normais: extracto seco mistura colante a 52%.
B) Tratamento térmico dos cavacos colados, segundo o qual os cavacos colados são colocados num saco de olãstico formado numa estufa a 60°C durante 75 minutos: esse tratamento tem por fim simular o fenómeno de pré-endurecimento da resina.
C) Diluição da mistura colante a 46% de maneira a atrasar a coz£ dura por meio da diluição da mistura colante.
Para cada série aplicou-se uma resina de ureia-formol que tem as caracteristicas seguintes:
,07
Extracto seco
Viscosidade
Tempo de gel a 80°C
Teor de resina
64,4%
360 mPa.s
155 segundos
7% de resina seca/cavacos secos
Para cada série aplicou-se como catalisador: o cloridrato de hexameti1eno-tetramina utilizado segundo o processo da invenção (catalisador 1 no Quadro 2) dos catalisadores conhecidos, a saber: (quantidades expressas em moles)
-8cloreto de amonio = (1) (catalisador 2 no Quadro 2), cloreto de amonio = (1) + 1/2 hexameti 1 eno-tetramina (catalisa^ dor 3 no Quadro 2), cloreto de amonio = (1 ) + 1 hexametileno-tetramina [catalisador 4 no Quadro 2) cloreto de amonio = (1) + 1,5 hexameti1eno-tetramina (catalisador 5 no Quadro 2).
Em cada caso, a quantidade de catalisador aplicada e tal que se tem ao dispor um equivalente molar em ãcido clorídrico do sistema NH^Cl a 1,5% de cloreto de amónio seco em relação ao peso da resina seca.
Com todos estes sistemas catalíticos, de partículas- nas condições- seguintes
Concentração da mistura colante: 52% (para 46% (para prenaram-se painéis ensaios A) ensaios C)
Pre-prensagem minuto pressão : 5 da N/cm
Cozedura
Temperatura
Pressão
Duração
180°C da N/cm^ 4 minutos
Verifica-se que a resina endurecida segundo o catalisador
Quadro 2 resume as características dos painéis obtidos nos diversos ensaios.
utilizado de acordo com o processo da invenção permite fabricar painéis de partículas com boas caracteristicas (Ensaio 1), quer em condições de pré-endurecimento da resina,quer em condições de 1i mi te de cozedura.
Exemplo 3
Repete-se o Exemplo 2, aplicando os catalisadores seguintes :
catalisador 1 : cloridrato de hexameti1eno-tetramina catalisador 2 : cloreto de amónio catalisador 4 : cloreto de amonio + 1 hexameti1eno-tetramina.
Fabricam-se painéis de partículas fazendo variar os tempos de cozedura. 0 Quadro 3 resume as condições operatórias e as caracteristicas dos painéis obtidos.
As medidas foram realizadas segundo as normas seguintes:
- Dilatação : NFB 51252
- Tracção V 20 : NFB 51250
Teor de formol: Norma EN 120 (perfurador)
-10QUADRO 2
| Endurecedores | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||||||||||
| Tipo de ensaio | Λ | B | C | A | B | c | Λ | B | c | Λ | B | c | Λ | B | c |
| Dilatações : 24 horas água fria % | 15.2 | 14.3 | 13,2 | 14.3 | 21 | 12.2 | 15.9 | 14,S | 13.4 | 15.X | 14 | 16 | IS, 5 | 17.5 | |
| Tracção N/mné para massa volúmica de 650 Kg/ni-1 | 0.66 | 0,61 | 0.63 | 0.2 | 0.25 | O.6 | <».67 | 0,54 | 0.57 | 0.54 | 11,59 | 0.34 | 0.42 | 0.35 | |
| Formol perfurador mg/100 g | 12.3 | I2.S | 12.3 | 10.7 | 12 | 12.1 | 10.2 | 1 '.5 | 12 | 12.1 | 11 | 11.7 | 12 |
-11QUADRO 3
| Tempo dc cozedura scgundos/mm Espessura do painel | 9 | 10,5 | 12 | 13.5 | 15 |
| Catalisadores | Tracção (N/mm2) para uma massa volúinica dc 650 Kg/m3 | ||||
| Catalisador 1 | 0.37 | 0.56 | 0.58 | 0.62 | 0.69 |
| Catalisador 2 | 0.54 | 0.63 | 0.58 | 0.62 | 0.68 |
| Catalisador 4 | 0.26 | 0.38 | 0.46 | 0.51 | 0.52 |
| Catalisadores | Dilatação 24 horas água fria: % | ||||
| Catalisador 1 | 13.6 | 12.6 | 13.2 | 13.6 | 13.5 |
| Catalisador 2 | 16.2 | 12.1 | 12.7 | 12.7 | 12.4 |
| Catalisador 4 | 16.8 | 14.9 | 14.5 | 14.7 | 14.3 |
Exemplo 4
Utiliza-se uma resina de ureia-formol que contém 4% de F melamina e tem uma proporção molar de 0,535.
Prepara-se sulfato de hexameti'1 eno-tetrami na , utilizando os reagentes seguintes:
Solução aquosa de amoníaco a 25,5% em massa
Solução aquosa de formol a 68%
Acido sulfúrico a 96%
Utiliza-se o dispositivo do Exemplo 1.
No reactor de baixo introduzem-se 356 g de uma solução aquosa de amoníaco a 25,5% [5,34 moles).
No reactor de cima introduzem-se 357 g de uma solução aquosa de formol a 67,2% [8 moles), mantendo-se a temperatura desta solução em 85°C mediante circulação de ãgua quente no invólucro duplo. Adiciona-se o formol no decu£ so de 30 minutos, o que provoca uma subida de temperatura que e mantida em 55°C.
No final da reacção, o pH é de 1Q. Introduzem-se em seguida 68 g de ãcido súlfurico a 96% no decurso de 10 minutos. 0 pH do meio reaccional é então de 35, A solução final contém 45% de sulfato de hexameti1eno-tetramina.
Realizam-se diversas composições catalíticas utilizando proporções molares hexameti1eno-tetramina/formol/acido
13sulfúrico diferentes. Introduzem-se num tubo de ensaio 10 g de resina de ureia-formol que contem melamina, 15 cm de soluçáo de cloreto de amonio a 15%, e, noutros t£ bos de ensaio, diversas quantidades de sulfato de hexam/ ti 1eno-tetramina preparadas de maneira que a quantidade molar de ácido seja equivalente ã quantidade molar de cloreto de amónio. Os tempos de gel das misturas colantes, determinados a 100°C, estão resumidos no Quadro 4. Com o cloreto de amonio, o tempo de gel e de 139 segundos .
Quadro 4
| SULFATO DE | Acido | COMPOSIÇÃO CATA- | TEMPO ΠΕ |
| HEXAMETILEHO- | sulfOrico | LISADOR - PROPOR- | GEL A 100°C |
| -TETRAMINA | (gramas) | ÇAO MOLAR HEXAME- | (segundos) |
| (gramas J | TILENO-TETRAMINA/H+ | ||
| 0,106 | 0,1099 | 0,2 | 75 |
| 0,212 | 0,0824 | 0,4 | 135 |
| 0,318 | 0,0550 | 0,6 | 245 |
| 0,424 | 0,0275 | 0,8 | 380 |
| 0,530 | 0 | 1 | 580 |
'14-
Claims (5)
1.- Processo para o endurecimento de resinas aminoplãsticas por meio de um catalisador de endurecimento, caracterizado por este catalisador ser constituído por um sal de ãcido forte de hexametileno-tetramina.
2.- Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a quantidade do sal de ãcido forte de hexametileno-tetramina estar compreendida entre 0,1 e 10 % em peso em relação ao peso da solução de resina.
3.- Processo de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado por os sais de ãcido forte de hexametileno-tetramina serem preparados a partir de uma solução aquosa de amoníaco e de uma solução aquosa de formol, sendo o formol e o amoníaco utiliza dos numa proporção molar F de 1,5 e sendo a solução de formol nh3 adicionada quente à solução de amoníaco, sendo o meio bãsico '-15acidificado em seguida por adição de um ãcido forte em uma quantidade tal que o pH da solução final esteja compreendido entre 1 e 7.
4. - Processo de acordo com as reivindicações 1 a 3, caracterizado por o ãcido forte ser escolhido entre os ãcidos minerais ou orgânicos, e, de preferência, escolhido entre o ãcido clorídrico e o ãcido sulfúrico.
5. - Processo de acordo com as reivindicações 1 a 4, caracterizado por o sal de ãcido forte de hexametileno-tetramina ser quer adicionado à resina no momento da utilização, quer o sal de ãcido forte de hexametileno-tetramina ser incorporado previamente na resina aminoplãstica e o ãcido forte ser adicionado no momento da aplicação, quer o sal de ãcido forte de hexometileno-tetramina ser adicionado previamente à resina aminoplãstica e uma quantitade suplementar de ãcido forte ou de.hexametileno-tetramina ser adicionada de maneira a exceder as quantidades estequiométricas de ãcido forte ou de hexametileno-tetramina,
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1995
- 1995-03-21 GR GR950400641T patent/GR3015509T3/el unknown
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