Данные по родственным заявкам
Данная заявка заявляет выгоды от заявки США с регистрационным номером 11/269276, поданной 08 ноября 2005 года, вся полнота содержания которой посредством ссылки включается в настоящий документ.
Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к способу формования древесных слоистых материалов, изготавливаемых с использованием быстроотверждающихся клеев при температуре окружающей среды.
Уровень техники
При изготовлении древесных композитов, предназначенных для использования в предметах интерьера и в декоративных целях, в частности в отделочных и декоративных фанерах, декоративных шпонах и композитном деревянном настиле пола, в течение длительного времени использовали формальдегидсодержащие смолы, такие как мочевиноформальдегидные смолы, меламиномочевиноформальдегидные смолы и не так давно фенолоформальдегидные смолы. В общем случае такие смолы в данных областях применения обнаруживают недостатки, обусловленные необходимостью использования повышенных температур обработки под давлением (то есть горячего прессования) для обеспечения полного отверждения клея. Недостатки повышенных температур отверждения могут включать повышенное число случаев дефектов поверхности, таких как пятна, связанные с высокотемпературной обработкой в присутствии как металлических прессов, так и влаги, что может отрицательно повлиять на выработку продукции и увеличить стоимость. Общий дефект поверхности на современном уровне техники называют «проступанием», он обусловлен переносом клея с поверхности склеивания на поверхность шпона. В дополнение к этому, результатом горячего прессования может стать увеличение производственных затрат, в том числе увеличение продолжительности цикла при пониженной пропускной способности (которую ограничивает количество щитов, которое можно изготавливать в каждом цикле прессования) и потребности в периодах нагревания и охлаждения, повышение потребления мощности при нагревании, увеличение трудовых затрат в случае необходимости наличия нескольких операторов при эксплуатации прессов для горячего прессования и коробление щитов. Несмотря на произведенные усовершенствования, направленные на уменьшение температуры обработки таких формальдегидсодержащих смол, повышенные температуры и связанные с ними проблемы с выработкой продукции, производственными затратами и продолжительностью времени цикла все еще имеют место.
Еще один недостаток использования смол, относящихся к мочевиноформальдегидному типу, в качестве связующих для древесных продуктов заключается в том, что такие смолы могут выделять формальдегид, который может быть обусловлен либо наличием остаточного формальдегида в смоле, либо гидролизом отвержденной смолы. Это может быть нежелательным в областях применения в предметах интерьера. Несмотря на то что высвобождающееся количество формальдегида может быть небольшим, выделяться могут ощутимые количества. Результатом стало приложение усилий, направленных на уменьшение или устранение выделений формальдегида в соответствии с критериями в стандартах LEED (Leadership in Energy and Environmental Design), предлагаемых в USGBC (US Green Building Council).
Желательными являются способы отверждения при температуре окружающей среды, использующие систему эмульсионный полимер-изоцианат (ЭПИ) или клеи другого латексного типа (например, поливинилацетат (ПВА) и сополимер этилена-винилацетата (ЭВА или ВАЭ)), поскольку в соответствии с требованиями действующих стандартов LEED вышеупомянутые клеи не содержат мочевиноформальдегидных компонентов. Однако такие клеи, отверждающиеся при температуре окружающей среды, могут быть более дорогостоящими, чем обычно используемые связующие клеи на формальдегидной основе, и могут схватываться и отверждаться слишком медленно с точки зрения рентабельного крупносерийного производственного процесса. Также могут встречаться и ухудшенные свойства досок, такие как пониженные прочности внутреннего сцепления, что может привести к расслаиванию, то есть разделению между склеенными древесными шпонами.
Поэтому то, что требуется, - это способ формования древесных слоистых материалов при использовании коротких времен прессования при температуре окружающей среды с использованием клеев, не содержащих формальдегида.
В подходящем для использования способе желательно использовать клеи, которые при температуре окружающей среды могут обеспечить получение клееного продукта, который обладал бы свойствами доски, сопоставимыми или лучшими в сравнении со свойствами подобных клееных продуктов, изготовленных с использованием пресса для горячего прессования, и который характеризовался бы минимальными выделениями формальдегида или отсутствием таковых.
Краткое раскрытие изобретения
Вышеупомянутые недостатки в одном варианте реализации устраняют при помощи способа формования многослойного изделия (например, многослойных декоративных фанер из древесины лиственных пород, имеющих поверхностные и внутренние слои), включающего прессование пакета, включающего два и более щитов, где каждый щит имеет поверхностный слой и слой основы, где сторона поверхностного слоя находится в контакте со стороной слоя основы, и где находящиеся в контакте стороны поверхностного слоя и слоя основы имеют расположенный между ними быстроотверждающийся клей; и где прессование включает приложение к пакету равномерного давления, ортогонального к плоскости щитов, при температуре окружающей среды и в течение периода времени, равного, по меньшей мере, приблизительно 0,1 минуты, и без какого-либо последующего горячего прессования. Также описываются и изделия, изготовленные с использованием данного способа.
В еще одном варианте реализации способ формования многослойного изделия, имеющего поверхностный слой и слой основы (например, двухслойных и более многослойных декоративных фанер из древесины лиственных пород, имеющих поверхностные и внутренние слои), включает нанесение на сторону слоя основы покрытия из быстроотверждающегося клея, формование щита в результате введения стороны поверхностного слоя в контакт со стороной слоя основы, имеющей расположенный на ней быстроотверждающийся клей, укладывание в пакет, по меньшей мере, двух щитов и приложение к пакету равномерного давления, ортогонального к плоскости щитов, при температуре окружающей среды и в течение периода времени, равного, по меньшей мере, приблизительно 0,1 минуты, и без какого-либо последующего горячего прессования.
В еще одном варианте реализации способ формования многослойного изделия (например, многослойной декоративной фанеры из древесины лиственных пород, имеющей расположенные поверхность к поверхности поверхностный слой, несколько внутренних слоев и слой подкладки), имеющего поверхностный слой; слой основы, включающий, по меньшей мере, два внутренних слоя, где каждый внутренний слой имеет первую сторону и вторую сторону, противолежащую первой стороне, и где слой основы имеет первую сторону и вторую сторону, противолежащую первой стороне; и слой подкладки; включает нанесение на внутренние слои покрытия из быстроотверждающегося клея таким образом, чтобы быстроотверждающийся клей был бы расположен на каждой стороне, выбираемой из первой стороны и второй стороны каждого внутреннего слоя, формование щита в результате введения в контакт друг с другом сторон внутренних слоев с нанесенным покрытием до получения слоя основы, введение поверхностного слоя в контакт с первой стороной слоя основы и введение слоя подкладки в контакт со второй стороной слоя основы, противолежащей к первому слою, укладывание в пакет, по меньшей мере, двух щитов и приложение к уложенным в пакет щитам равномерного давления в направлении, ортогональном к плоскости слоев в пакете, при температуре окружающей среды и в течение периода времени, равного, по меньшей мере, приблизительно 0,1 минуты, и без какого-либо последующего горячего прессования.
В еще одном варианте реализации многослойное изделие, изготовленное по вышеупомянутому способу, после созревания в течение, по меньшей мере, одного дня успешно проходит испытание на пропитывание в 3 цикла, соответствующее документу ANSI/HPVA HP-1-1994.
Изобретение дополнительно описывается при помощи следующих чертежей.
Краткое описание чертежей
Фигура 1 демонстрирует один вариант реализации многослойного изделия.
Фигура 2 демонстрирует еще один вариант реализации многослойного изделия.
Фигура 3 демонстрирует еще один вариант реализации многослойного изделия.
Подробное раскрытие изобретения
Было обнаружено, что многослойные изделия (например, фанера, щиты для настила пола и тому подобное) можно эффективно изготавливать по способу, включающему сборку (также называемую «наслаиванием») лигноцеллюлозных и/или подходящих для использования нелигноцеллюлозных слоев с расположением между слоями быстроотверждающегося клея до получения многослойной сборной конструкции (например, щита), укладывание в пакет двух и более многослойных сборных конструкций до получения пакета и приложение к пакету равномерного давления. Давление прикладывают ортогонально к плоскости многослойных сборных конструкций, что проделывают при температуре окружающей среды и при использовании коротких времен прессования. Быстроотверждающийся клей обеспечивает формирование быстрого сцепления слоев в щите при температурах окружающей среды в диапазоне от приблизительно 45 до приблизительно 120°F (от приблизительно 7 до приблизительно 49°С) при использовании времен прессования, равных, по меньшей мере, 0,1 минуты, предпочтительно, по меньшей мере, 1 минуте, более предпочтительно находящихся в диапазоне от приблизительно 3 минут до приблизительно 60 минут, еще более предпочтительно от приблизительно 3 минут до приблизительно 45 минут, еще более предпочтительно от приблизительно 3 минут до приблизительно 30 минут, а наиболее предпочтительно от приблизительно 5 минут до приблизительно 20 минут. В многослойных изделиях, изготовленных при использовании данного способа, формируется сцепление между слоями изделия без необходимости применения горячего прессования. Способ можно использовать для склеивания друг с другом лигноцеллюлозных слоев, таких как декоративные древесные шпоны, например, с древесностружечной плитой, внутренним слоем в виде шпона, древесноволокнистой плитой средней плотности (ДВПСП), фанерой или ориентированностружечной плитой (ОСП) до получения многослойных изделий, в том числе, например, щитов, таких как щиты для настила пола и декоративные фанеры из древесины лиственных пород. Многослойные изделия, изготовленные в соответствии с вышеупомянутым способом, такие как щиты, обладают превосходными свойствами досок, включающими улучшенную плоскостность, нулевые выделения формальдегида из быстроотверждающегося клея, превосходную прочность сцепления и превосходную стойкость к расслаиванию, о чем свидетельствует, по меньшей мере, успешное прохождение испытания на пропитывание в 3 цикла, соответствующее документу ANSI/HPVA HP-1-1994.
В соответствии с использованием в настоящем документе «отверждать», «отверждение», «отвержденный» и подобные термины охватывают структурное и/или морфологическое изменение, которое происходит в быстроотверждающемся клее настоящего изобретения по мере того, как в нем формируется сцепление в результате механического взаимозацепления, прохождения ковалентной химической реакции и вторичных взаимодействий в клее, таких как ионное взаимодействие (например, «образование кластеров») и водородная связь. По меньшей мере, один из данных способов может приводить к получению в изделии улучшенной адгезии между лигноцеллюлозными слоями.
В общем случае многослойные изделия, изготавливаемые при использовании способа, описанного в настоящем документе, изготавливают в результате введения первого лигноцеллюлозного слоя в контакт со вторым лигноцеллюлозным слоем при использовании быстроотверждающегося клея. Подходящие для использования быстроотверждающиеся клеи включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: клеи на водной основе, включающие компонент на основе эмульсионного полимерного латекса (также называемые эмульсионными полимерными клеями). Эмульсионные полимерные клеи могут представлять собой двухкомпонентный клей, включающий первый компонент, содержащий композицию эмульсионного полимера, и второй компонент, содержащий подходящее для использования сшивающее соединение, такое как изоцианатное соединение, азиридиновое соединение, эпоксисоединение, или комбинацию, включающую, по меньшей мере, одно соединение из данных. В особенности подходящим для использования типом эмульсионного полимерного клея является клей на основе эмульсионного полимера-изоцианата (ЭПИ), где сшивающим соединением является изоцианатное соединение.
Эмульсионный полимерный клей содержит композицию эмульсионного полимера, содержащую, по меньшей мере, один эмульсионный полимер и добавки. Эмульсионные полимеры получают в результате проведения полимеризации подходящих для использования мономеров в водном растворе при использовании разбавляющих растворителей и эмульгаторов, которая приводит к образованию небольших органических фаз мономеров и разбавителей, диспергированных в водной фазе. После завершения полимеризации эмульсионный полимер получают в виде водного раствора в первоначальном реакционном растворе (то есть в виде латексной эмульсии). Как представляется, свойства эмульсионного полимера, такие как температура стеклования (Tg), оказывают влияние на характеристики сцепления. Эмульсионные полимеры, характеризующиеся величиной Tg в диапазоне от -30°С до 30°С, могут демонстрировать клейкость, подходящую для использования в настоящем изобретении.
Полимеризацию, приводящую к получению эмульсионного полимера, можно проводить при использовании широкого ассортимента мономеров, полимеризуемых по механизму радикальной полимеризации, как функционализованных группами заместителей, так и нефункционализованных. Примеры подходящих для использования мономеров могут включать бутадиен, изопрен, 1,3-гептадиен, метил-1,3-пентадиен, 2,3-диметил-1,3-бутадиен, 2-этил-1,3-пентадиен; 1,3- и 2,4-гексадиены, винилформиат, винилацетат, винилпропионат, винилбутират, винилпивалат, винилизобутират, винилпентаноат, винилгексаноат, винилциклогексаноат, стирол, 3-метилстирол, 3,5-диэтилстирол, 4-н-пропилстирол, альфа-метилстирол, альфа-метилвинилтолуол, альфа-хлорстирол, альфа-бромстирол, дихлорстирол, дибромстирол, тетра-хлорстирол и тому подобное и комбинации, содержащие, по меньшей мере, одно из вышеупомянутых соединений. Другие мономеры, которые можно сополимеризовать с сопряженными диенами, в случае использования таковых, включают моновиниловые мономеры, такие как итаконовая кислота, акриламид, N-замещенный акриламид или метакриламид, малеиновый ангидрид, малеимид, N-алкил-, арил- или галогенарилзамещенный малеимид, глицидил(мет)акрилаты, акриловая кислота, метил(мет)акрилат, этил(мет)акрилат, н-бутил(мет)акрилат, трет-бутил(мет)акрилат, н-пропил(мет)акрилат, изопропил(мет)акрилат, 2-этилгексил(мет)акрилат, акрилонитрил, метакрилонитрил и тому подобное, и комбинацию, содержащую, по меньшей мере, одно соединение из вышеупомянутых. Также может присутствовать и полифункциональный сшивающий сомономер, такой как, например, дивинилбензол, алкилендиолди(мет)акрилаты, такие как этиленгликольди(мет)акрилат, алкилентриолтри(мет)акрилаты, такие как триметилолпропантри(мет)акрилат, (сложный полиэфир)ди(мет)акрилаты, бисакриламиды, триаллилцианурат, триаллилизоцианурат, аллил(мет)акрилат, диаллилмалеинат, диаллилфумарат, диаллиладипинат, триаллиловые эфиры лимонной кислоты и тому подобное. В случае использования двух и более мономеров полимеризацию можно проводить до получения сополимеров, включающих блок-сополимеры, диблок-сополимеры, триблок-сополимеры, триблок-терполимеры, многоблочные сополимеры, статистические сополимеры и тому подобное, и комбинации, содержащей, по меньшей мере, один сополимер из данных. В случае желательности блок-сополимера, который содержит два различных мономера, мономеры, подходящие для использования в первом блоке, могут включать олефиновые мономеры, такие как, например, этилен, пропилен, бутадиен, изопрен, винилацетат и тому подобное, и комбинацию, содержащую, по меньшей мере, одно соединение из данных; а мономеры, подходящие для использования во втором блоке, могут включать (мет)акриламид, (мет)акриловую кислоту, метил(мет)акрилат, 2-этилгексил(мет)акрилат, 2-гидроксиэтил(мет)акрилат, 2-гидроксипропил(мет)акрилат, стирол, альфа-метилстирол, 4-метилстирол, 4-хлорстирол и тому подобное и комбинацию, содержащую, по меньшей мере, одно соединение из данных.
В особенности подходящие для использования эмульсионные полимеры являются модифицированными сшивающей функциональной группой в целях придания им способности к сшиванию. Сшивающие функциональные группы в эмульсионный полимер можно вводить в результате проведения постполимеризационной функционализации или в результате проведения сополимеризации с мономером, имеющим подходящую для использования функциональную группу. Могут быть включены гетеробифункциональные мономеры, имеющие реакционноспособную сшиваемую группу, зависящую от них, где сшиваемые группы могут включать группы гидроксила, карбоновой кислоты, карбоксилата, амино, тиола, метилола и тому подобное. Сшиваемые мономеры, подходящие для использования при сополимеризации со сложным виниловым эфиром, включают, например, N-гидроксиметил(мет)акриламид, (мет)акриловую кислоту, 2-гидроксиэтилакрилат и винилацетат (гидролизуемый на постполимеризационной стадии до получения винилового спирта).
В особенности подходящий для использования тип эмульсионного полимера включает коммерчески доступный латекс бутадиен-стирольного каучука (БСК), в настоящем документе также обозначаемый как «БСК» и «полимер БСК». БСК можно получать и использовать в модифицированной форме, немодифицированной форме или в виде комбинации, содержащей, по меньшей мере, данные формы. Термин «модифицированный» в соответствии с использованием в настоящем документе обозначает латекс, в котором функциональная группа ковалентно связана с полимером БСК. Модифицированный БСК можно получать за счет присоединения групп, таких как, например, группы амида, амино, сульфоновой кислоты, сульфоната, эпокси, гидроксила, карбоновой кислоты, карбоксилата или соли карбоновой кислоты, к БСК в результате проведения сополимеризации с соответствующим образом функционализованными ненасыщенными мономерами или в результате постполимеризационной функционализации полимера. Обычно модифицированный полимер БСК можно функционализовать реакционноспособными группами в результате включения подходящим образом функционализованного мономера. В особенности подходящие для использования функциональные мономеры, вводимые совместно с мономерами стиролом и бутадиеном, включают гидроксисодержащие (мет)акрилаты, такие как 2-гидроксиэтил(мет)акрилат, 2-гидроксипропил(мет)акрилат и гидроксиметил(мет)акриламид; мономеры амиды, такие как (мет)акриламид и малеимид; ненасыщенные мономеры, имеющие группу карбоновой кислоты, такие как акриловая кислота, метакриловая кислота, фумаровая кислота, малеиновая кислота, малеиновый ангидрид, кротоновая кислота, итаконовая кислота, неполностью этерифицированная итаконовая кислота, малеиновая кислота, малеиновый ангидрид, неполностью модифицированная малеиновая кислота и тому подобное. Мономер в виде ненасыщенной органической кислоты в модифицированном БСК может присутствовать в количествах в диапазоне от 0,1 до 20% (мас.), говоря конкретно, от 0,2 до 10% (мас.), при расчете на количество совокупной твердой фазы.
Полимеры на основе модифицированного БСК, как описывалось выше, можно получить в водной системе в соответствии со способами, известными из уровня техники, при использовании радикального инициатора, поверхностно-активного вещества и регулятора. БСК, в котором присутствует группа соли карбоновой кислоты (например, натриевой, калиевой, кальциевой и аммониевой соли), можно получить в результате присоединения к БСК, имеющему группу карбоновой кислоты, основного вещества. В альтернативном варианте БСК необязательно должен иметь группу карбоновой кислоты или ее соли, но группа карбоновой кислоты или ее соли может присутствовать в поверхностно-активном веществе или стабилизаторе, используемых в способе полимеризации. Подходящие для использования поверхностно-активные вещества или стабилизаторы включают омыленные продукты жирных кислот.
Другие примеры подходящих для использования эмульсионных полимерных латексов включают акриловые латексы, поливинилацетат (ПВА), сополимер этилена-винилацетата (ЭВА), бутадиен-акрилонитрильный латекс (БНК), стирол-акриловые сополимеры и тому подобное или комбинацию, содержащую, по меньшей мере, одного представителя из данных. В одном примере варианта реализации подходящей для использования эмульсией сополимера ЭВА является эмульсия сополимера ЭВА Airflex® 323 от компании Air Products Inc., которую получают при уровне содержания твердой фазы в эмульсии 55% (мас.), величине Tg 22°С и значении рН в диапазоне от приблизительно 5 до приблизительно 6. Эмульсионные полимеры, подходящие для использования в настоящем изобретении, также описываются в патенте Соединенных Штатов №3931088, содержание которого посредством ссылки раскрывается в настоящем документе. Другие полимерные дисперсии на водной основе, подходящие для использования при получении композиции эмульсионного полимера, включают водные полиуретановые дисперсии. Подходящие для использования полиуретановые дисперсии можно получать при использовании эластомерных и/или высокомолекулярных алкилполиуретанов, обычно (линейный алкил)-, циклоалкил- или арил(сложный полиэфир)уретанов.
Композиция эмульсионного полимера также содержит загуститель. Подходящие для использования загустители включают гидроксилсодержащие полимеры, которые вводят для придания клею повышенной способности к сшиванию в целях улучшения прочности сцепления и тепло- и водостойкости. Примеры загустителей включают гидроксисодержащие полимеры, такие как поливиниловый спирт (ПВС), гидроксиэтилцеллюлоза (ГЭЦ) и тому подобное. В их числе соединением, в особенности подходящим для использования в качестве загустителя, является ПВА. Подходящий для использования ПВА может характеризоваться степенью полимеризации в диапазоне от 300 до 2500 и степенью омыления в диапазоне от 80 до 100 мольных процентов полимера, где желательно, чтобы ПВА характеризовался бы высокой степенью омыления. Загустители в эмульсионном полимерном клее могут присутствовать в количестве в диапазоне от приблизительно 0,1 до приблизительно 30 массовых частей (м.ч.), говоря конкретно, от приблизительно 0,5 до приблизительно 20 м.ч., говоря более конкретно, от приблизительно 1 до приблизительно 10 м.ч., а говоря еще более конкретно, от приблизительно 2 до приблизительно 8 м.ч., при расчете на 100 массовых частей композиции эмульсионного полимера.
Кроме того, композиция эмульсионного полимера может содержать наполнитель. Присутствие в клее наполнителя может обеспечить придание отвержденному эмульсионному полимерному клею дополнительных жесткости и теплостойкости и может привести к уменьшению стоимости материала. Подходящие для использования наполнители могут включать одного из двух или обоих представителей, выбираемых из органического и неорганического наполнителя. Примеры каждого из данных наполнителей включают древесную муку, крахмал, диоксид кремния, карбонат кальция, глину и тому подобное. Наполнитель в эмульсионном полимерном клее можно использовать в количестве в диапазоне от приблизительно 0,1 до приблизительно 50 м.ч., говоря конкретно, от приблизительно 7 до приблизительно 40 м.ч., говоря более конкретно, от приблизительно 9 до приблизительно 35 м.ч., а говоря еще более конкретно, от приблизительно 10 до приблизительно 30 м.ч., при расчете на 100 массовых частей композиции эмульсионного полимера.
В композиции эмульсионного полимера в подходящих для использования количествах могут присутствовать и другие компоненты. Таким образом, могут быть включены добавки, такие как пластификаторы, антиоксиданты, пеногаситель и антивспениватели и смачивающие вещества, диспергаторы и поверхностно-активные вещества, где необходимо понимать то, что количества и типы данных добавок можно выбирать такими, которые не будут оказывать неблагоприятного воздействия на желательные свойства эмульсионного полимерного клея и компонентов в нем, такие как коалесценция латексных частиц и смачивание клеем, и объемные свойства, такие как прочность сцепления.
Кроме того, эмульсионный полимерный клей содержит сшивающее соединение. В случае желательности клея на основе ЭПИ клей на основе ЭПИ будет содержать изоцианатное соединение. Могут быть использованы арил-, алкил-, циклоалкилизоцианатные соединения или смеси, содержащие арил-, алкил- и/или циклоалкилизоцианатные соединения. Изоцианатные соединения, используемые для получения клея на основе ЭПИ, могут иметь ди-, три-, тетра- или поливалентные ариленовые, алкиленовые и арилалкиленовые группы, которые могут быть одинаковыми или различными. Двухвалентными звеньями могут являться С6-С30ариленовая, замещенная С6-С30ариленовая, C1-С30алкиленовая, С3-С30циклоалкиленовая группы и замещенные С3-С30циклоалкиленовые группы, где заместители могут включать галоген, C1-C8алкильную и C1-C8алкоксигруппы.
Алкилполиизоцианатный компонент содержит приблизительно от 4 до 20 атомов углерода. Примеры алкилполиизоцианатов включают изофорондиизоцианат; дициклогексилметан-4,4'-диизоцианат, дициклогексилметан-2,4'-диизоцианат, дициклогексилметан-2,2'-диизоцианат и их смеси; 1,4-тетраметилендиизоцианат; 1,5-пентаметилендиизоцианат; 1,6-гексаметилендиизоцианат; 1,7-гептаметилендиизоцианат; 1,8-октаметилендиизоцианат; 1,9-нонаметилендиизоцианат; 1,10-декаметилендиизоцианат; 2,2,4-триметил-1,5-пентаметилендиизоцианат; 2,2'-диметил-1,5-пентаметилендиизоцианат; 3-метокси-1,6-гексаметилендиизоцианат; 3-бутокси-1,6-гексаметилендиизоцианат; омега,омега'-(простой дипропиловый эфир)диизоцианат; 1,4-циклогексилдиизоцианат; 1,3-циклогексилдиизоцианат; триметилгексаметилендиизоцианат; и комбинации, содержащие, по меньшей мере, одно соединение из вышеупомянутых. Подходящие для использования арилдиизоцианаты включают, например, толуолдиизоцианат (ТДИ), коммерчески доступный как Desmodur® Т от компании Bayer Corp., гидрированный ТДИ, аддукт триметилолпропан (ТМП)-ТДИ (Desmodur® L), трифенилметантриизоцианат (ТТИ, Desmodur® R), метиленбисфенилизоцианат (дифенилметандиизоцианат, МДИ, Desmodur® 44), метиленбисциклогексилизоцианат (гидрированный МДИ), гексаметилендиизоцианат (Desmodur® N), ксилолдиизоцианат, 4,4'-дициклогексилметандиизоцианат, нафталиндиизоцианат и тому подобное.
В клеях на основе ЭПИ в качестве сшивателя, придающего лучшие характеристики прочности и долговечности, также могут быть использованы и полимерные полиизоцианаты. Например, подходящий для использования полимерный полиизоцианат включает смесь мономеров дифенилметандиизоцианата (МДИ) и высших полиизоцианатных олигомеров, характеризующихся средней функциональностью, большей двух. Уровень содержания МДИ обычно может составлять приблизительно 50 массовых процентов (% (мас.)), при этом остальное представляют собой олигомеры высокого порядка (например, триизоцианат при уровне содержания, меньшем или равном приблизительно 30% (мас.), тетраизоцианат при уровне содержания, меньшем или равном приблизительно 10% (мас.), и пентаизоцианат при уровне содержания, меньшем или равном приблизительно 10% (мас.)). Изомеры МДИ в коммерческом полимерном МДИ (пМДИ) могут включать 4,4'-МДИ при уровне содержания, меньшем или равном приблизительно 90% (мас.), небольшое количество 2,4'-МДИ при уровне содержания в диапазоне от приблизительно 1 до приблизительно 20% (мас.) и следовые количества (меньшие чем приблизительно 1% (мас.)) 2,2'-МДИ. пМДИ в желательном варианте характеризуется чрезвычайно низким давлением паров (меньшим чем приблизительно 1×10-3 мм ртутного столба при 20°С) и высокой реакционной способностью. Однако процентное содержание 4,4'-МДИ в пМДИ может оказать неблагоприятное влияние на реакционную способность и, таким образом, оказать неблагоприятное влияние на скорость сшивания с компонентом на основе эмульсионного полимерного латекса и поэтому может сделать необходимым тщательный контроль состава изомеров в пМДИ.
Изоцианатное соединение может включать растворитель для ингибирования гидролиза и промотирования диспергирования изоцианатного соединения при объединении с водной композицией эмульсионного полимера. Подходящие для использования растворители обычно могут включать алифатические углеводороды, ароматические углеводороды или их смеси, примеры которых включают толуол, ксилол, бензол, бензин, керосин, лигроин, тетралин, декалин, терпентинное масло, сосновое масло, жидкий парафин и алкилбензол и тому подобное; галогенированные углеводороды, в том числе, например, метиленхлорид, хлорбензол, хлортолуол и бромбензол и тому подобное; кетоны, в том числе метилизобутилкетон, метил-н-амилкетон, метил-н-гексилкетон, этил-н-бутилкетон, ди-н-пропилкетон и ацетофенон и тому подобное; простые эфиры, в том числе, например, изопропиловый эфир, метилфениловый эфир, этилбензиловый эфир, фуран и тому подобное; низшие алкиловые сложные эфиры, в том числе, например, изопропиловый эфир уксусной кислоты, бутиловый эфир уксусной кислоты и бутиловый эфир пропионовой кислоты и тому подобное; сложные эфиры фталевой кислоты, в том числе, например, бутиловый эфир фталевой кислоты, диоктиловый эфир фталевой кислоты и бутилбензиловый эфир фталевой кислоты и тому подобное; сложные эфиры олеиновой кислоты; сложные эфиры адипиновой кислоты; сложные эфиры азелаиновой кислоты; сложные эфиры себациновой кислоты; сложные эфиры стеариновой кислоты; сложные эфиры бензойной кислоты; сложные эфиры абиетиновой кислоты; сложные эфиры щавелевой кислоты; сложные эфиры фосфорной кислоты; и масла из высших алкиловых эфиров кислот, такие как касторовое масло.
Растворитель для изоцианатного соединения в желательном случае не имеет функциональных групп, содержащих активные атомы водорода, таких как, например, группы карбоновых кислот, гидроксигруппы, группы тиолов или аминогруппы. Изоцианаты могут вступать в реакцию с такими функциональными группами, что в результате приведет к уменьшению водостойкости. В случае использования вместе с изоцианатным соединением растворителя изоцианатное соединение желательно разбавлять в результате добавления растворителя в количестве в диапазоне от 10 до 400 массовых частей, говоря конкретно, от 50 до 300 массовых частей, при расчете на массу изоцианатного соединения.
Изоцианатное соединение в клее на основе ЭПИ присутствует в количестве в диапазоне от приблизительно 1 до приблизительно 50 массовых частей (м.ч.), говоря конкретно, от приблизительно 2 до приблизительно 40 м.ч., говоря более конкретно, от приблизительно 3 до приблизительно 30 м.ч., а говоря еще более конкретно, от приблизительно 5 до приблизительно 25 м.ч., при расчете на 100 массовых частей композиции эмульсионного полимера.
Для сшивания композиции быстроотверждающегося клея в качестве сшивателя также могут быть использованы и азиридиновые соединения, либо в дополнение к изоцианатному соединению, либо вместо него. В качестве сшивателей подходящими для использования являются азиридиновые соединения, имеющие две и более боковые функциональные группы азиридиновых колец и в настоящем документе называемые «полифункциональными азиридинами» или «полиазиридинами». Такие соединения характеризуются реакционной способностью, подобной реакционной способности изоцианатных соединений, описанных в настоящем документе. Азиридиновые соединения, используемые для получения быстроотверждающегося клея, могут иметь ди-, три-, тетра- или поливалентные С6-С30арильную, замещенную С6-С30арильную, C1-С30алкильную, С3-С30циклоалкильную и замещенную С3-С30циклоалкильную группы, где заместители могут включать галоген, C1-C8алкильную и C1-C8алкоксигруппы. В особенности подходящие для использования полиазиридины включают ди- и трифункциональные азиридиновые соединения. Повышенная молекулярная масса (например, большая или равная приблизительно 300) в желательном случае может уменьшить летучесть азиридинфункционального материала.
Примеры подходящих для использования азиридиновых соединений включают дициклогексилметан-4,4'-диазиридин, дифенилметан-4,4'-диазиридин, 3-метокси-1,6-гексаметилендиазиридин; 3-бутокси-1,6-гексаметилендиазиридин; омега,омега'-(простой дипропиловый эфир)диазиридин; 1,4-циклогексилдиазиридин; 1,3-циклогексилдиазиридин; триметилгексаметилендиазиридин, трис(2-метил-1-азиридинил)фосфиноксид, трис(1-азиридинил)фосфинсульфид, трис(1-азиридинил)фосфиноксид, триметилолпропантрис(2-метил-1-азиридинпропионат), триметилолпропантрис(азиридинилпропионат), тетраметилолметантрис(азиридинилпропионат), пентаэритриттрис(3-(1-азиридинил)пропионат), триэтиленмеламин, триэтилентиофосфорамид, N,N'-толуол-2,4-бис(1-азиридинкарбоксамид), N,N-гексаметилен-1,6-бис(1-азиридинкарбоксамид), N,N'-гексаметилен-бис-1,6-бис(2-метил-1-азиридинкарбоксамид), 1,6-гександиолбис-(азиридинилпропионат) и 1,6-гександиолбис-(2-метилазиридинилпропионат). В особенности подходящими для использования являются азиридиновые соединения, которые представляют собой аддукты триметилолпропантриакрилата или пентаэритриттриакрилата и азиридина или метилазиридина, где образуются трисазиридин или трисметилазиридин триметилолпропантриакрилата и трисазиридин или трисметилазиридин пентаэритриттриакрилата. Примеры подходящих для использования коммерчески доступных полиазиридинов включают Crosslinker СХ-100 от компании DSM Inc.; ХАМА-7 от компании EIT, Inc.; и МАРО (трис-1-(2-метил)азиридинилфосфиноксид) от компании Aceto Corp. Подходящим для использования сшивателем на водной основе является Polycup® 172 от компании Hercules. Азиридиновое соединение в случае его использования в эмульсионном полимерном клее может присутствовать в количестве в диапазоне от приблизительно 0 до приблизительно 10 массовых частей (м.ч.) при расчете на массу композиции эмульсионного полимера.
Уровень содержания твердой фазы в эмульсионном полимерном клее во время его использования может находиться в диапазоне от приблизительно 20 до приблизительно 90% (мас.), говоря конкретно, от приблизительно 30 до приблизительно 80% (мас.), а говоря более конкретно, от приблизительно 40 до приблизительно 70% (мас.). Эмульсионные полимерные клеи являются смешиваемыми с водой и разбавляемыми водой, и перед отверждением их можно очищать при помощи воды. В соответствии с использованием в настоящем документе уровень содержания твердой фазы в композиции измеряют по потере массы при нагревании небольшого образца композиции, например, в количестве в диапазоне от приблизительно 1 до приблизительно 5 граммов, при приблизительно 105°С в течение приблизительно 3 часов. Эмульсионный полимерный клей обычно характеризуется конечной вязкостью по Брукфильду в диапазоне от 500 до 10000 сантипуазов (сП) при уровне содержания твердой фазы в диапазоне от 50 до 60% (мас.).
Как описывалось ранее, эмульсионный полимерный клей может быть состоящим из двух компонентов, при этом один компонент содержит сшивающее соединение, а другой содержит композицию эмульсионного полимера и любые другие компоненты, которые являются реакционноспособными по отношению к сшивающему соединению. Загуститель обычно вводят в компонент эмульсионного полимерного клея, который содержит композицию эмульсионного полимера, (то есть компонент на основе композиции эмульсионного полимера) и обычно не вводят к сшивающему соединению вследствие наличия у таких соединений (например, изоцианатных и азиридиновых соединений) реакционной способности по отношению к гидроксильным группам. При объединении в условиях окружающей среды компонент на основе композиции эмульсионного полимера и компонент на основе сшивающего соединения могут вступать в реакцию друг с другом и, таким образом, в условиях нанесения характеризуются ограниченной продолжительностью срока службы (то есть жизнеспособности), равной приблизительно 3 часам и менее. Примером подходящего для использования коммерчески доступного клея на основе ЭПИ является клей на основе ЭПИ Wonderbond® от компании Hexion Specialty Chemicals, Inc. Обычно два компонента клея на основе ЭПИ объединяют непосредственно перед использованием, применяя устройство либо периодического смешения, либо непрерывного статического смешения.
Эмульсионный полимерный клей характеризуется достаточной клейкостью, обеспечивающей достижение первоначального сцепления между лигноцеллюлозными основами (такими, как древесные шпоны, древесные композиты и тому подобное) или между лигноцеллюлозными основами и другими нелигноцеллюлозными материалами, такими как пластик, слоистые материалы на основе крафт-бумаги или другие основы. Эмульсионный полимерный клей также характеризуется достаточно высокой вязкостью, подходящей для использования при придании устойчивости к образованию потеков в целях стабильного размещения эмульсионного полимерного клея на поверхностях лигноцеллюлозных материалов. В желательном случае быстроотверждающиеся клеи, в том числе эмульсионные полимерные клеи, такие как клеи на основе ЭПИ, не содержат формальдегида и, таким образом, не содержат компонентов на основе формальдегида, которые могут генерировать формальдегид в производственных условиях. Таким образом, быстроотверждающиеся клеи характеризуются нулевыми выделениями формальдегида.
В общем случае изготавливают многослойные изделия, которые включают описанный ранее клей на основе ЭПИ, поверхностный слой и слой основы. Подходящие для использования поверхностные слои могут быть из древесины, включая, например, древесный шпон; листа пластмассы, такого как, например, лист винилового пластика; металла; декоративных слоистых материалов, таких как слоистый материал на основе крафт-бумаги, содержащий связующую феноло- или меламиноформальдегидную смолу; или другого подходящего для использования материала. В одном варианте реализации поверхностный слой включает первый лигноцеллюлозный слой, а слой основы включает второй лигноцеллюлозный слой. Первый лигноцеллюлозный слой может представлять собой древесный шпон, имеющий внешний вид желательного высокого качества. Слой основы может включать, по меньшей мере, один внутренний слой, содержащий лигноцеллюлозный материал. В одном варианте реализации внутренним слоем является второй лигноцеллюлозный слой. Лигноцеллюлозные материалы, подходящие для использования во внутреннем слое, могут включать, например, материалы плотной древесины, такие как древесные слои и шпоны неотделочного качества, а также материал древесного композита, в том числе ориентированностружечную плиту, древесностружечную плиту, фанеру, древесноволокнистую плиту средней плотности и тому подобное. Материалы древесных композитов являются подходящими для использования в качестве материалов внутренних слоев тогда, когда внешний вид внутреннего слоя несущественен. В многослойном изделии также может присутствовать и дополнительный слой, такой как, например, дополнительный внутренний слой и/или шпон в виде подкладки.
В общем случае древесные композиты могут содержать связующий клей и лигноцеллюлозный компонент. Подходящие для использования связующие клеи, применяемые при изготовлении лигноцеллюлозных композитных материалов, предназначенных для использования в качестве внутреннего слоя, можно получать следующим образом. Раствор смолы, подходящей для использования при получении связующего клея, такого как мочевиноформальдегидная смола, фенолоформальдегидная смола, меламиномочевиноформальдегидная смола или другие клеи не на формальдегидной основе (например, пМДИ для ОСП) и тому подобное, или комбинации, содержащей, по меньшей мере, одного представителя из данных, можно объединять и перемешивать. Связующий клей дополнительно может содержать добавки, такие как акцепторы формальдегида, пластификаторы, загустители, наполнители, антипирены, смазки, мягчители, пигменты, биоциды, воск, кислотные катализаторы отверждения, или комбинацию, содержащую, по меньшей мере, одно соединение из данных.
Связующий клей можно использовать в количестве в диапазоне от приблизительно 1 до приблизительно 45 массовых процентов при расчете на сухую массу лигноцеллюлозных компонентов, используемых во внутреннем слое. Подходящие для использования лигноцеллюлозные компоненты могут включать материалы, такие как жом сахарного тростника, солома, кукурузные стебли и другие материалы отходов растительного происхождения. В частности, однако, их получают из различных видов древесины в форме древесных волокон, щепы, стружки, чешуек, опилок, шпонов и муки. Примеры конкретных видов древесины, предназначенных для использования при изготовлении древесных композитов, включают древесины хвойных и лиственных пород, таких как лжетсуга тиссолистная, пихта одноцветная, гемлок, лиственница, сосна болотная, сосна желтая, тюльпанное дерево и тому подобное, и комбинации, содержащие, по меньшей мере, одного представителя из данных. Переработанные лигноцеллюлозные материалы, которые также являются подходящими для использования, включают бумагу и другие волокна, подвергнутые переработке. Как это обычно делают в уровне техники, смолу объединяют с такими материалами лигноцеллюлозной основы или наносят на них по различным методикам распыления.
При изготовлении фанеры использование клея в общем случае выражают через «расход клея». В случае нанесения клея на обе стороны шпона используют расходы клея в диапазоне от приблизительно 40 фунтов до приблизительно 140 фунтов клея на 1000 квадратных футов (от приблизительно 19,5 до приблизительно 68,3 кг на 100 квадратных метров) клеевого слоя, а в случае намазывания клея только на одну сторону шпона используют расходы клея в диапазоне от приблизительно 20 фунтов до приблизительно 60 фунтов на 1000 кв. футов (от приблизительно 9,8 до приблизительно 34,1 кг на 100 квадратных метров). При изготовлении фанеры (такой, как фанера из древесины лиственных пород для областей применения в предметах интерьера) клей можно наносить на шпоны при помощи валковой машины для нанесения покрытий, машины для нанесения покрытий поливом, камеры для нанесения покрытий распылением, экструдера для получения пеноматериала и тому подобного.
В общем случае древесные композиты, подходящие для использования в качестве материалов внутренних слоев, такие как ориентированностружечная плита, древесностружечная плита, древесноволокнистая плита, древесноволокнистая плита средней плотности, вафельная плита и тому подобное, изготавливают посредством нанесения связующего клея на лигноцеллюлозные материалы (куски древесины) таким образом, как в результате смешивания композиции связующего клея с древесными чешуйками, древесными волокнами, древесными опилками, древесными пластинками, древесными планками, древесными прядями или другими измельченными лигноцеллюлозными материалами или нанесения композиции связующего клея на них при одновременных кантовании или встряхивании материалов в смесителе или в эквивалентном аппарате. Куски древесины с нанесенным покрытием формуют до получения рыхлого мата, который после этого в общем случае прессуют между нагретыми плитами или пластинами для отверждения связующего и склеивания друг с другом чешуек, прядей, планок, кусков и тому подобного в уплотненной форме. Обычные способы прессования, обыкновенно используемые для формования древесных композитов, подходящих для использования в качестве материалов внутренних слоев, в общем случае реализуют при температурах в диапазоне от приблизительно 110°С до приблизительно 275°С в присутствии водяного пара, образующегося в результате высвобождения из древесных или лигноцеллюлозных материалов захваченной влаги.
Для отверждения клеев и покрытий зачастую используют различные виды электромагнитного излучения, такого как радиочастотное (РЧ), микроволновое, инфракрасное (ИК), ультрафиолетовое (УФ), электронно-лучевое (ЭЛ) и тому подобное. Например, РЧ можно использовать для отверждения клеев (в том числе быстроотверждающихся клеев, мочевиноформальдегидных смол, фенолоформальдегидных смол и тому подобного) при изготовлении древесных композитов, фанер и тому подобного. В данном способе в области между электродами генерируются и через щит передаются радиочастотные волны с частотой в диапазоне от 2 до 30 мегациклов (также называемых мегагерцами и сокращенно обозначаемых как МГц). Типичный источник РЧ может генерировать 15 и более киловатт энергии в зависимости от типа использованного оборудования. Проход радиоволн через древесину генерирует в отверждающейся древесной массе равномерно распространенное тепло, так что центр нагревается приблизительно настолько же быстро и в той же самой степени, что и внешние поверхности. В противоположность этому, при горячем прессовании используют нагретые плиты, находящиеся в контакте с поверхностями щитов, и тепло медленно передается от поверхностей к центру, при этом скорость теплопередачи зависит от теплоизоляционных свойств щита, подвергаемого горячему прессованию.
Поле РЧ может быть приложено перпендикулярно, параллельно или случайным образом по отношению к клеевому слою в щитах. В одном примере варианта реализации щиты из фанеры можно отверждать при приложении к щиту перпендикулярного поля РЧ. Для улучшения и оптимизации эксплуатационных характеристик поля РЧ при отверждении можно воспользоваться «катализатором» улучшения проводимости (в количествах, доходящих вплоть до 2 м.ч. на 100 м.ч. клея). Примером подходящего для использования катализатора является хлорид натрия. На отверждение клея в щите во время облучения влияние может оказать также и уровень содержания влаги, и обычно его выдерживают в диапазоне от приблизительно 5 до приблизительно 9 массовых процентов при расчете на массу щита.
Величину энергии РЧ, поданной на щит для реализации отверждения, можно определить при использовании известных методов, и оно зависит от факторов, включающих массу щита (щитов), уровня содержания влаги, начальной температуры, температуры отверждения, количества присутствующего клея и загрузки катализатора. Облучение, затрачиваемое на передачу подходящей для использования дозы излучения РЧ, может иметь продолжительность в диапазоне от 0,1 до 20 минут и более. В некоторых способах можно использовать комбинацию из отверждения в прессе при помощи горячих плит и отверждения под действием радиочастотного облучения. Данная комбинация может сделать возможным быстрое отверждение при пониженном времени прессования. Связующий клей схватывается или отверждается при повышенных температурах, меньших температуры разложения смеси формальдегидсодержащих смол. Повышенные температуры отверждения, большие чем приблизительно 275°С, нежелательны, поскольку избыточно высокие температуры могут привести к ухудшению характеристик композиции связующего клея, что, в свою очередь, может привести к ухудшению физических и функциональных свойств древесного композита и вызвать увеличение выделений формальдегида. Для того чтобы обойти получение таких нежелательных результатов, также могут быть использованы и более низкие температуры и/или более длительные времена отверждения. Древесные композитные продукты, полученные при использовании небольших кусков древесины, также можно изготовить и по способу экструдирования. В таком способе через экструзионную головку экструдируют, например, смесь древесных опилок, связующего клея и других добавок для получения плоской доски.
Типичный производственный цикл для материала слоя основы (например, внутреннего слоя), такого как фанера, включает размещение слоя подкладки (древесного слоя или шпона) на движущейся или неподвижной рабочей поверхности. Центральный или внутренний слой (прослойка) перепускают через машину для нанесения клея, которая наносит клей на обе стороны, и размещают на слое подкладки. Последующие центральные или внутренние слои размещают поверх предшествующего центрального или внутреннего слоя. Текстура древесины в каждом внутреннем слое проходит поперечно текстурам внутренних слоев, непосредственно соседствующих с данным. Данный технологический процесс, в уровне техники называемый «наслаиванием», продолжают проводить до тех пор, пока не получают щит, состоящий из нескольких слоев. Поверх самого верхнего внутреннего слоя размещают поверхностный слой (древесный слой или шпон), который и становится верхом щита. Сборку данных слоев до получения щита обычно производят вручную, но ее также можно производить и при помощи способа с использованием автоматической сборочной линии. Данный щит обычно прессуют в прессе для холодного предварительного прессования с последующим прессованием в прессе для горячего прессования при температуре в диапазоне от приблизительно 110°С до приблизительно 275°С. Время в прессе для горячего прессования может находиться в диапазоне от приблизительно 0,1 до приблизительно 30 минут, а обычно равно менее чем 20 минутам, и используют давление ламинирования в диапазоне от приблизительно 50 до приблизительно 1000 фунт/дюйм2 (от приблизительно 0,34 до приблизительно 6,89 мегапаскаль, МПа). Щит также можно отверждать при использовании описанного ранее облучения РЧ. В общем случае в данных условиях щит отверждают до желательной степени, а после этого удаляют из пресса.
Слой основы может сильно варьироваться по толщине в зависимости от желательного многослойного изделия и типа материала, используемого для изготовления внутреннего слоя (слоев). В одном варианте реализации внутренний слой может иметь толщину в диапазоне от приблизительно 0,1 до приблизительно 2 дюймов (от приблизительно 2,54 до приблизительно 50,8 миллиметра), говоря конкретно, от приблизительно 0,15 до приблизительно 1,5 дюйма (от приблизительно 3,81 до приблизительно 38,1 мм), говоря более конкретно, от приблизительно 0,2 до приблизительно 1 дюйма (от приблизительно 5,08 до приблизительно 25,4 мм), а говоря еще более конкретно, от приблизительно 0,25 до приблизительно 0,875 дюйма (от приблизительно 6,35 до приблизительно 22,2 мм).
Как описывалось в настоящем документе способ формования многослойных изделий включает склеивание друг с другом поверхностного слоя и слоя основы, описанных в настоящем документе ранее, при использовании быстроотверждающегося клея (такого как клей на основе ЭПИ) в результате холодного прессования пакета многослойных сборных конструкций при температуре окружающей среды и, таким образом, формирования сцепления между слоями. В данном способе быстроотверждающийся клей обычно наносят на слой основы (например, лист древесины, фанеры или древесного композита, такого как древесностружечная плита, внутренний слой в виде шпона, ОСП, ДВПСП и тому подобное) при помощи валковой машины для нанесения покрытий, машины для нанесения покрытий поливом, камеры для нанесения покрытий распылением, экструдера для получения пеноматериала и тому подобного. Накладывают поверхностный слой, такой как, например, древесный шпон или лист винилового пластика. В одном варианте реализации слой основы включает дополнительные слои с нанесенным покрытием из клея, накладываемые на внутренний слой до наложения поверхностного слоя. В еще одном варианте реализации на сторону слоя основы, противолежащую поверхностному слою, накладывают также слой подкладки. Таким образом, можно успешно проводить сборку (в уровне техники также называемую «наслаиванием») нескольких многослойных сборных конструкций. После сборки (то есть нанесения клея и наслаивания) многослойные сборные конструкции (щиты), имеющие чередующиеся слои древесины и/или древесного композита и клея, укладывают в пакет в прессе и прессуют в прессе для холодного прессования при температуре окружающей среды в результате приложения к уложенным в пакет неотвержденным изделиям равномерного давления в направлении, ортогональном к плоскости изделий в пакете, в течение периода времени, достаточного для формирования сцепления между слоями многослойного изделия. Таким образом, щиты многослойных сборных конструкций можно собирать из поверхностного слоя, внутреннего слоя и слоя подкладки и прессовать в прессе для холодного прессования до получения многослойных изделий без необходимости прибегать к горячему прессованию. Многослойные изделия после вынимания их из пресса характеризуются подходящими для использования прочностью первоначального сцепления и влагостойкостью и в общем случае достигают полного отверждения после хранения при температуре окружающей среды. Дополнительная обработка для реализации полного отверждения не требуется.
В данном способе быстроотверждающийся клей можно получить до нанесения покрытия на слой (слои) основы (внутренний). В одном примере варианта реализации описанный в настоящем документе клей на основе ЭПИ обычно представляет собой двухкомпонентный клей, содержащий компонент, содержащий композицию эмульсионного полимера, и компонент, содержащий изоцианатное соединение. Два компонента можно объединять по периодическому способу и перемешивать при помощи подходящего способа перемешивания, такого как перемешивание вручную, или, по желанию, используя эффективное перемешивающее устройство. В альтернативном варианте компоненты клея на основе ЭПИ можно объединять при использовании способа непрерывного дозирования, где компоненты непрерывно подают в смесительную камеру, тщательно перемешивают и непосредственно наносят на внутренний слой. После объединения клей на основе ЭПИ характеризуется подходящей для использования жизнеспособностью продолжительностью от приблизительно 20 до приблизительно 180 минут. После данного момента вязкость клея на основе ЭПИ обычно может достичь величины, которая может оказать негативное воздействие на свойства покрытия, такие как равномерность расхода клея, и в клее могут образовываться гели или другие частично отвержденные частицы загрязнителей, что для многослойного изделия может привести к возникновению недостатков внешнего вида и однородности или появлению других нежелательных характеристик склеивания, таких как расслаивание.
На внутренний слой наносят покрытие из быстроотверждающегося клея. Обычные способы нанесения покрытия включают нанесение покрытия из клея распылением в камере для нанесения покрытий распылением; нанесение покрытия экструдированием, такое как с использованием вспененного клея, экструдируемого на щит внутреннего слоя; нанесение покрытия поливом, где клей в виде слоя наносят на щит внутреннего слоя по мере того, как он проходит под устройством для нанесения покрытия; или валковое нанесение покрытия, где клей наносят на валок и переносят на щит внутреннего слоя в результате введения валка с клеем в контакт с щитом внутреннего слоя по мере того, как щит внутреннего слоя проходит через валки. Способ валкового нанесения покрытия может являться способом нанесения покрытия на одну сторону, где клей наносят на одну сторону внутреннего слоя; или способом нанесения покрытия на две стороны, где клей наносят на обе стороны внутреннего слоя. В одном варианте реализации валковое нанесение можно использовать для переноса клея на одну сторону щита внутреннего слоя. В еще одном варианте реализации валковое нанесение покрытия может быть использовано для переноса клея на обе стороны щита внутреннего слоя. В одном в особенности подходящем для использования варианте реализации покрытие из быстроотверждающегося клея наносят на обе стороны внутреннего слоя при использовании способа валкового нанесения покрытия на две стороны.
Использование клея выражают через расход клея. Для слоев многослойного изделия могут быть использованы расходы клея в диапазоне от приблизительно 20 до приблизительно 70 фунтов быстроотверждающегося клея на приблизительно 1000 квадратных футов (от приблизительно 9,8 до приблизительно 34,2 кг на 100 квадратных метров) поверхности контакта лигноцеллюлозных слоев при расчете на сторону слоя с нанесенным покрытием. В одном варианте реализации может быть использован расход клея в диапазоне от приблизительно 30 фунтов до приблизительно 60 фунтов на 1000 кв. футов (от приблизительно 14,7 до приблизительно 29,4 кг на 100 квадратных метров) поверхности контакта лигноцеллюлозных слоев при расчете на сторону слоя с нанесенным покрытием. После нанесения водную часть быстроотверждающегося клея по желанию можно удалить с поверхности на стадии высушивания. В случае желательности стадии высушивания растворитель можно удалять при использовании тепла, потока воздуха, вакуума или комбинации, включающей, по меньшей мере, один из данных способов. В одном варианте реализации лигноцеллюлозный слой с нанесенным покрытием вводят в контакт со вторым слоем без высушивания перед проведением холодного прессования.
Многослойные изделия собирают (то есть наслаивают) в результате введения стороны слоя основы с нанесенным покрытием из быстроотверждающегося клея в контакт с поверхностным слоем, обычно древесным шпоном. Таким образом, находящиеся в контакте стороны слоя основы и поверхностного слоя имеют расположенный между ними быстроотверждающийся клей. Древесный шпон, в случае использования такового, обычно имеет внешний вид высокого качества, по существу не имея дефектов, то есть характеризуется малым количеством наблюдаемых дефектов, таких как сучки, пятна, ожоги, расколы и тому подобное. Если поверхностным слоем будет древесный шпон, древесиной, используемой для шпона, может быть древесина лиственных пород, характеризующаяся желательными текстурой, твердостью и внешним видом, такая как, например, березы, дуба, клена, тика, красного дерева, вишни, грецкого ореха, пекана и тому подобное. В еще одном варианте реализации также может быть использован и нелигноцеллюлозный слой (например лист винилового пластика).
Многослойное изделие дополнительно может иметь слой подкладки, такой как, например, древесный шпон, лист пластика, металл или слоистый материал на основе крафт-бумаги. Обычно слоем подкладки является древесный шпон, более низкосортный в сопоставлении с сортом поверхностного слоя, находящийся в контакте со стороной слоя основы, также имеющей нанесенное покрытие из быстроотверждающегося клея и противолежащей стороне слоя основы, противолежащей поверхностному слою. Таким образом, находящиеся в контакте стороны слоя основы и слоя подкладки имеют расположенный между ними быстроотверждающийся клей. Обычно слой подкладки не выбирают с точки зрения внешнего вида высокого качества, и обычно он не является стороной готового многослойного изделия, которая открыта для обозрения у практически используемого изделия, изготовленного из многослойного изделия. Поэтому обычно тогда, когда слоем подкладки является древесный шпон, используют шпон из древесины лиственных пород более низкого сорта и более высокой дефектности в сопоставлении с поверхностным слоем. Древесина лиственных пород, обычно используемая для слоя подкладки, включает более низкие сорта более высокой дефектности более малоценной древесины лиственных пород, такой, как, например, клен, дуб, тополь и тому подобное.
В одном варианте реализации слой основы может включать, по меньшей мере, два внутренних слоя, каждый из которых имеет первую сторону и вторую сторону, противолежащую первой стороне. На внутренние слои наносят покрытие из быстроотверждающегося клея таким образом, чтобы быстроотверждающийся клей был расположен на каждой стороне, выбираемой из первой стороны и второй стороны каждого из внутренних слоев, а стороны внутренних слоев с нанесенным покрытием вводят в контакт для получения слоя основы. В одном конкретном варианте реализации внутренними слоями являются древесные слои, подходящие для использования при изготовлении фанеры. После этого поверхностный слой вводят в контакт с первой стороной слоя основы, а слой подкладки вводят в контакт со второй стороной слоя основы. В одном конкретном варианте реализации многослойная сборная конструкция представляет собой сборную конструкцию в виде фанерного щита из древесины лиственных пород.
Обычно древесные шпоны, используемые в поверхностном слое и слое подкладки, являются значительно более тонкими, чем внутренний слой. В одном варианте реализации поверхностный слой имеет толщину в диапазоне от приблизительно 0,01 до приблизительно 0,4 дюйма (от приблизительно 0,25 до приблизительно 10 миллиметров), говоря конкретно, от приблизительно 0,015 до приблизительно 0,1 дюйма (от приблизительно 0,38 до приблизительно 2,54 мм), говоря более конкретно, от приблизительно 0,0175 до приблизительно 0,05 дюйма (от приблизительно 0,44 до приблизительно 1,27 мм), а говоря еще более конкретно, от приблизительно 0,02 до приблизительно 0,025 дюйма (от приблизительно 0,51 до приблизительно 0,64 мм). В одном варианте реализации слой подкладки имеет толщину в диапазоне от приблизительно 0,01 до приблизительно 0,4 дюйма (от приблизительно 0,25 до приблизительно 10 миллиметров), говоря конкретно, от приблизительно 0,015 до приблизительно 0,1 дюйма (от приблизительно 0,38 до приблизительно 2,54 мм), говоря более конкретно, от приблизительно 0,0175 до приблизительно 0,05 дюйма (от приблизительно 0,44 до приблизительно 1,27 мм), а говоря еще более конкретно, от приблизительно 0,02 до приблизительно 0,025 дюйма (от приблизительно 0,51 до приблизительно 0,64 мм).
В одном выгодном признаке таким образом собранные многослойные сборные конструкции (щиты) укладывают в пакет в прессе для холодного прессования (то есть в необогреваемом прессе для щитов), в уровне техники также называемом «прессом для предварительного прессования», и прессуют таким образом, чтобы несколько щитов прессовались одновременно. Количество щитов в прессе можно определить по емкости пресса, позволяющей вмещать несколько щитов заданной толщины. Одновременно можно прессовать, по меньшей мере, два щита. Обычно, например, в случае щитов, имеющих толщину, равную приблизительно 0,25 дюйма (приблизительно 0,64 см), партия размером вплоть до приблизительно 50 щитов неотвержденного многослойного изделия может быть собрана и спрессована одновременно в одном прессе. В случае более тонких щитов одновременно можно прессовать объем партии, превышающий приблизительно 50 щитов. В случае более толстых щитов, то есть имеющих толщину, например, равную приблизительно 0,75 дюйма (1,9 см), одновременно можно прессовать объемы партий, доходящие вплоть до приблизительно 25 щитов. Щиты прессуют при температуре окружающей среды под действием равномерного давления в диапазоне от приблизительно 50 до приблизительно 300 фунт/дюйм2 (от приблизительно 0,34 до приблизительно 2,07 МПа) в течение периода времени, меньшего чем 20 минут на одну партию. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «равномерное давление» обозначает давление, равномерно приложенное ко всем точкам поверхности прессуемых щита или пакета щитов, которое варьируется менее чем на 5%, между любыми двумя случайно выбранными точками на поверхности. Щиты после последующего удаления из пресса можно хранить при температуре окружающей среды и оставлять для созревания. Созревание щитов позволяет быстроотверждающемуся клею обеспечить наличие прочного сцепления между слоями. Период времени, подходящий для использования при созревании щитов, может находиться в диапазоне от приблизительно 1 часа до приблизительно 30 дней в зависимости от технологических переменных, включающих нижеследующее, но не ограничивающихся только этим: температура окружающей среды, влажность, тип используемых слоев, состав быстроотверждающегося клея и количество быстроотверждающегося клея. Обычно подходящий для использования период созревания может быть большим, чем приблизительно 1 день, говоря конкретно, находящимся в диапазоне от приблизительно 1 дня до приблизительно 3 дней.
Как это ни удивительно, но было обнаружено то, что способ, описанный в настоящем документе, является подходящим для использования при формировании сцепления между слоями многослойного изделия в случае прессования при температуре окружающей среды в диапазоне от приблизительно 45°F до приблизительно 120°F (от приблизительно 7°С до приблизительно 49°С) в прессе для холодного прессования при типичных давлениях ламинирования в прессе для холодного прессования в течение коротких времен прессования, меньших чем 30 минут, и без какого-либо последующего горячего прессования. Без желания связывать себя теорией, можно предположить то, что в случае использования быстроотверждающегося клея на основе эмульсионного полимера частицы эмульсии, диспергированные на поверхности контакта, при приложении давления образуют непрерывную фазу и, таким образом, формируют клеевое сцепление между слоями. Таким образом, после приложения давления в результате холодного прессования в многослойном изделии под действием давления формируется достаточное сцепление. Кроме того, представляется, что в случае желательности низкотемпературного отверждения после холодного прессования сшивающее соединение быстроотверждающегося клея продолжает реагировать (то есть отверждаться), формируя сшивки между композицией эмульсионного полимера и сшивающим соединением, между молекулами сшивающего соединения и возможно между лигноцеллюлозной основой и сшивающим соединением, и что полное отверждение, в конечном счете, достигается в момент времени, доходящий вплоть до недели по завершении холодного прессования многослойного изделия. После полного отверждения многослойное изделие достигает своей максимальной влагостойкости и, таким образом, максимальной стойкости к расслаиванию. Щиты также можно отверждать в результате облучения при использовании радиочастотного (РЧ) излучения, где щиты облучают до проведения холодного прессования, во время холодного прессования, после холодного прессования или в комбинированном случае, включающем, по меньшей мере, два условия из данных. Для достижения желательного уровня отверждения и в течение желательного периода времени в случае многослойного изделия также можно применять отверждение с использованием комбинации отверждения под действием РЧ и отверждения при температуре окружающей среды.
В одном варианте реализации подходящее для использования давление ламинирования находится в диапазоне от приблизительно 50 до приблизительно 300 фунтов на один квадратный дюйм (от приблизительно 0,34 до приблизительно 2,04 МПа), говоря конкретно, от приблизительно 60 до приблизительно 250 фунт/дюйм2 (от приблизительно 0,41 до приблизительно 1,70 МПа), говоря более конкретно, от приблизительно 70 до приблизительно 230 фунт/дюйм2 (от приблизительно 0,48 до приблизительно 1,56 МПа), а говоря еще более конкретно, от приблизительно 80 до приблизительно 200 фунт/дюйм2 (от приблизительно 0,55 до приблизительно 1,36 МПа). В одном варианте реализации многослойное изделие прессуют в течение периода времени продолжительностью от 0,1 до 20 минут, говоря конкретно, от 1 до 15 минут, говоря более конкретно, от 2 до 10 минут, а говоря еще более конкретно, от 3 до 8 минут. Многослойные изделия (например, древесные слоистые материалы), изготовленные с использованием быстроотверждающегося клея, могут характеризоваться приемлемо низкими выделениями формальдегида, при этом нулевые выделения можно отнести на счет быстроотверждающегося клея, так что многослойные изделия, изготовленные по данному способу, соответствуют стандартам LEED. Многослойные изделия можно подвергать испытаниям на определение уровня выделений формальдегида в условиях динамического потока воздуха в камере в соответствии с «испытанием в большой камере» для определения уровня выделений формальдегида согласно методике испытания, предложенной в документе ASTM Е1333.
Описанные ранее быстроотверждающийся клей и лигноцеллюлозные слои используют для формования многослойных изделий, таких как древесные слоистые материалы. Один пример варианта реализации двухслойного многослойного изделия 100 продемонстрирован на фигуре 1. Фигура 1 демонстрирует многослойное изделие 100, имеющее поверхностный слой 110 и внутренний слой 120, имеющее быстроотверждающийся клей 130, расположенный между ними. В соответствии с использованием в настоящем документе «расположенный» подразумевает нахождение, по меньшей мере, в частичном контакте. В одном конкретном варианте реализации внутренний слой 120 представляет собой подкладку в виде шпона. В еще одном конкретном варианте реализации поверхностным слоем является древесный шпон или лист винилового пластика.
В другом варианте реализации многослойное изделие представляет собой трехслойное изделие, например, продемонстрированное на фигуре 2 в позиции 201. Фигура 2 демонстрирует многослойное изделие 200, имеющее поверхностный слой 210, внутренний слой 220 и слой подкладки 240. Быстроотверждающийся клей 230 располагается между поверхностным слоем 210 и внутренним слоем 220. Быстроотверждающийся клей 230 также располагается между внутренним слоем 220 и слоем подкладки 240. В одном конкретном варианте реализации трехслойное многослойное изделие представляет собой декоративную фанеру из древесины лиственных пород, имеющую поверхностный, внутренний слои и слой подкладки, или 3-слойный щит для настила пола из древесины лиственных пород. В еще одном варианте реализации также можно использовать и нелигноцеллюлозный поверхностный слой.
Кроме того, многослойное изделие может иметь дополнительный слой, где дополнительный слой располагают между внутренним слоем 220 и слоем подкладки 240. В случае включения дополнительного слоя быстроотверждающийся клей можно будет располагать между внутренним слоем 220 и дополнительным слоем (не показан). В случае присутствия дополнительного слоя быстроотверждающийся клей можно будет располагать между дополнительным слоем и слоем подкладки 230. В одном конкретном варианте реализации дополнительным слоем могут являться подкладка в виде шпона или древесный композит. В еще одном конкретном варианте реализации клей, расположенный между внутренним слоем 220 и дополнительным слоем и между дополнительным слоем и слоем подкладки 240, представляет собой клей на основе ЭПИ.
В другом варианте реализации многослойное изделие имеет более чем три слоя, например, так, как это продемонстрировано на фигуре 3 в позиции 301. Фигура 3 демонстрирует многослойное изделие 300, включающее поверхностный слой 310, слой основы 320, где слой основы включает несколько внутренних слоев, и слой подкладки 330. Быстроотверждающийся клей 340 располагают между поверхностным слоем 310 и слоем основы 320. Быстроотверждающийся клей 350 также располагают между слоем основы 320 и слоем подкладки 330. В одном конкретном варианте реализации слоем основы 320 является фанера. В одном более конкретном варианте реализации многослойным изделием 300 является декоративная фанера из древесины лиственных пород. В одном варианте реализации слой основы 320 включает несколько чередующихся внутренних слоев с расположением между ними быстроотверждающегося клея. В одном конкретном варианте реализации внутренними слоями являются древесные шпоны или листы. Необходимо понимать то, что слой основы 320, в настоящем документе изображенный на фигуре 3, включающий пять внутренних слоев, предназначен только для цели иллюстрирования, и продемонстрированное количество слоев не должно рассматриваться в качестве ограничения объема изобретения, раскрытого в настоящем документе. Таким образом, слой основы 320 может включать вплоть до 30 таких внутренних слоев согласно определению специалиста-практика в соответствии с требованиями к слою для желательного изделия. В еще одном конкретном варианте реализации быстроотверждающимся клеем является клей на основе ЭПИ.
Таким образом, в одном варианте реализации многослойное изделие имеет поверхностный слой, расположенный на внутреннем слое. В одном дополнительном варианте реализации дополнительный слой располагают между поверхностным слоем и внутренним слоем. Кроме того, в еще одном дополнительном варианте реализации еще один дополнительный слой можно располагать между поверхностным слоем и внутренним слоем. В одном варианте реализации каждый из слоев, выбираемых из поверхностного слоя, слоев внутреннего слоя и слоя подкладки, приклеивают к соседнему слою при использовании быстроотверждающегося клея. В еще одном конкретном варианте реализации поверхностным слоем является нелигноцеллюлозный слой (например, лист винилового пластика).
Таким образом, многослойное изделие, изготовленное по данному способу, включает поверхностный слой, внутренний слой и дополнительно может включать слой подкладки, при этом между ними располагается продукт отверждения быстроотверждающегося клея. В одном варианте реализации многослойное изделие имеет толщину в диапазоне от приблизительно 0,15 до приблизительно 2,05 дюйма (от приблизительно 3,81 до приблизительно 52,1 миллиметра), говоря конкретно, от приблизительно 0,17 до приблизительно 1,55 дюйма (от приблизительно 4,3 до приблизительно 39,4 мм), говоря более конкретно, от приблизительно 0,22 до приблизительно 1,05 дюйма (от приблизительно 5,6 до приблизительно 26,7 мм), а говоря еще более конкретно, от приблизительно 0,27 до приблизительно 0,88 дюйма (от приблизительно 6,9 до приблизительно 22,4 мм).
В настоящем документе предусматривается то, что комбинации типа и количества слоев в многослойных изделиях, описанных в настоящем документе, могут присутствовать в виде любой одной из нескольких комбинаций, где, например, изделием является многослойное изделие, имеющее n слоев, где n представляет собой целое число в диапазоне от 2 до 32. Кроме того, специалист в данной области техники должен понимать, что многослойное изделие, описанное в настоящем документе, может быть использовано при широком ассортименте комбинаций лигноцеллюлозных и нелигноцеллюлозных (например, виниловых) слоев, пригодных для получения различных и подходящих для использования многослойных изделий и их комбинаций, попадающих в объем данного описания, и то, что многослойные изделия, описанные в настоящем документе, не ограничиваются конкретной комбинацией и/или количествами добавок и слоев и их составами, описанными в предшествующих примерах вариантов реализации. Поэтому многослойные изделия, описанные в настоящем документе, не должны рассматриваться в качестве ограничения изобретения.
В одном конкретном варианте реализации 3-слойные щиты можно изготавливать в результате нанесения на обе стороны материала внутреннего слоя покрытия из быстроотверждающегося клея при использовании валковой машины для нанесения покрытий и сборки щита в результате наслаивания слоя подкладки, внутреннего слоя и поверхностного слоя из древесного шпона до получения щитов с размерами приблизительно 4 фута на приблизительно 8 футов (приблизительно 120 см на приблизительно 240 сантиметров). Щиты наслаивают и укладывают в пакет в прессе для холодного прессования и прессуют при давлении в диапазоне от приблизительно 80 до приблизительно 150 фунт/дюйм2 (от приблизительно 0,55 до приблизительно 1,03 МПа) в течение периода времени продолжительностью от приблизительно 3 до приблизительно 8 минут и при температуре окружающей среды. В одном более конкретном варианте реализации таким образом изготовленное многослойное изделие представляет собой щит для настила пола. В еще одном более конкретном варианте реализации, в котором внутренним слоем является многослойная фанера, многослойным изделием является декоративная фанера из древесины лиственных пород. В еще одном варианте реализации декоративная фанера из древесины лиственных пород имеет 3, 5, 7 и более слоев. В одном дополнительном варианте реализации уложенные в пакет щиты можно отверждать при использовании отверждения под действием радиочастотного (РЧ) излучения. В одном варианте реализации пакет щитов можно облучать при использовании излучения РЧ во время проведения прессования, как это описывалось в настоящем документе ранее. В еще одном варианте реализации пакет щитов можно облучать при использовании излучения РЧ после проведения холодного прессования.
Как описывалось в настоящем документе, вышеупомянутый способ является подходящим для использования при изготовлении щитов для настила пола из древесины лиственных пород, декоративных фанер из древесины лиственных пород, декоративной древесностружечной плиты, декоративной древесноволокнистой плиты средней плотности и тому подобного, где декоративный шпон (целлюлозный или нецеллюлозный) может располагаться на одной или обеих сторонах многослойного изделия.
Следующие далее примеры предлагаются только в качестве иллюстрации и не предполагают ограничения изобретения.
Испытание на «пропитывание в 3 цикла» из документа ANSI/HPVА НР-1-1994, который во всей своей полноте посредством ссылки включается в настоящий документ, представляет собой стандартное промышленное испытание для фанеры, где образцы с размерами 127 мм на 50,8 мм (5 дюймов на 2 дюйма) от каждого тестируемого щита фанеры погружают в воду при 24 плюс или минус 3°С на 4 часа, после этого высушивают при температуре в диапазоне от приблизительно 49 до приблизительно 52°С в течение 19 часов при циркуляции воздуха, достаточной для понижения влагосодержания в образцах до величины в диапазоне от 4 до 12 процентов от совокупной сухой массы щита. Цикл повторяют до тех пор, пока все образцы не выйдут из строя, или до тех пор, пока три цикла не будут завершены, в зависимости от того, что случится раньше. Образец считается вышедшим из строя, если любое одиночное расслаивание между двумя слоями будет большим чем 50,8 мм, по непрерывной длине при глубине, большей чем 6,4 мм, в любой точке и ширине 0,08 мм согласно определению при помощи щупа толщиной 0,08 мм и шириной 12,7 мм. Расслаивания, связанные с наличием липкой ленты в местах соединений с внутренними слоями или дефектов, обусловленных сортом, не учитываются. Пять из шести образцов должны успешно пройти первый цикл, а четыре из шести образцов должны успешно пройти третий цикл для 90% тестируемых щитов.
При получении оценки «успешное прохождение» в пределах любой заданной выборки тестируемых щитов 95% отдельных образцов должны успешно пройти первый цикл, а 85% образцов должны успешно пройти третий цикл.
Щиты изготавливали при использовании следующих материалов (таблица 1).
Щиты для испытаний собирали следующим образом. Клей на основе ЭПИ получали в результате объединения 100 массовых частей компонента 1 системы ЭПИ с 10 массовыми частями компонента 2 системы ЭПИ в партиях, составляющих приблизительно 40 фунтов (18,1 кг). Для нанесения покрытия из клея на основе ЭПИ на обе стороны материала внутреннего слоя (приведенная выше таблица 1) использовали валковую машину для нанесения покрытий на древесный щит с 2 валками, дозирующую предварительно смешанный клей на основе ЭПИ. Клей на основе ЭПИ наносили в количестве, равном приблизительно 20-35 фунт/1000 кв. футов (приблизительно 9,8 кг/100 м2; приблизительно 17,2 кг/100 м2). Щиты собирали в результате последовательного наслаивания слоя подкладки из кленового шпона, внутреннего слоя с нанесенным покрытием из клея на основе ЭПИ и поверхностного слоя из дубового шпона. В совокупности изготавливали от 3 до 15 дубликатов щитов для каждой комбинации слоев. Щиты наслаивали и укладывали в пакет в прессе для холодного прессования (то есть в необогреваемом прессе для щитов) и прессовали в периодическом режиме в виде пакетов, включающих от 6 до 21 щита, под действием давления 100-105 фунт/дюйм2 (0,69-0,72 МПа) в течение периода времени 4-9 минут на одну партию при температуре окружающей среды, равной приблизительно 75°F (приблизительно 24°С).
После этого щиты вынимали из пресса и подвергали созреванию (1-3 дня) при температуре окружающей среды для достижения отверждения, достаточного для проведения испытаний. Затем выбранные щиты подвергали испытанию на расслаивание при использовании описанного ранее испытания на пропитывание в 3 цикла, соответствующего документу НР-1-1994.
Примеры 1-3. При использовании давления прессования 105 фунт/дюйм2 (0,74 МПа) и времени прессования 7 минут собирали три комбинации внутренний слой/шпон, включающие дубовый шпон (поверхностный слой), кленовый шпон (слой подкладки) и либо внутренний слой РВ, либо внутренний слой PLFC, либо внутренний слой MDF и использующие клей на основе ЭПИ. Изготавливали и наслаивали, укладывали в пакет и прессовали в одной партии семь дубликатов для каждой комбинации. Подробности примеров 1-3 продемонстрированы в приведенной далее таблице 2. Обратите внимание: в таблице 2 номер щита в загрузке в пресс демонстрирует порядок щитов в прессе от верхнего щита (№1) до нижнего щита (наивысший номер).
Образцы каждого из щитов для испытаний с размерами 5 дюймов на 2 дюйма (12,7 см на 5 см) отрезали от щита и исследовали, проводя измерения в описанном ранее испытании на пропитывание в 3 цикла. Каждый из щитов успешно проходил испытание на пропитывание в 3 цикла (ANSI/HPVA НР-1-1994).
Примеры 4-12. При использовании давления прессования 100 фунт/дюйм2 (0,64 МПа) и времени прессования 5-6 минут собирали девять комбинаций внутренний слой/шпон, включающих дубовый шпон (поверхностный слой), кленовый шпон (слой подкладки) и либо внутренний слой РВ, либо внутренний слой PLFC, либо внутренний слой MDF и использующих клей на основе ЭПИ. Изготавливали и наслаивали, укладывали в пакет и прессовали в одной партии семь дубликатов каждой комбинации. Подробности примеров 4-12 продемонстрированы в приведенной далее таблице 3. Обратите внимание: в таблице 3 номер щита в загрузке в пресс демонстрирует порядок щитов в прессе от верхнего щита (№1) до нижнего щита (наивысший номер).
Шесть образцов каждого из щитов для испытаний из примера 12 с размерами 5 дюймов на 2 дюйма (12,7 см на 5 см) для каждого отрезали от щита и исследовали, проводя измерения в описанном ранее испытании на пропитывание в 3 цикла. Каждый из щитов успешно проходил испытание на пропитывание в 3 цикла (ANSI/HPVA HP-1-1994).
Формы единственного числа включают соответствия во множественном числе, если только контекст однозначно не будет диктовать обратного. Граничные точки у всех диапазонов, указывающих на одну и ту же характеристику или относящихся к количеству одного и того же компонента, можно независимо комбинировать при включении приведенной граничной точки. Все процитированные патенты, патентные заявки и другие ссылки во всей своей полноте посредством ссылки включаются в настоящий документ.
Несмотря на то что для целей иллюстрирования были представлены типичные варианты реализации, предшествующие описания не должны рассматриваться в качестве ограничения объема настоящего изобретения. В соответствии с этим, для специалиста в соответствующей области техники могут существовать различные модификации, адаптации и альтернативы без отклонения от объема и сущности настоящего изобретения.
Изобретение имеет отношение к способу формования многослойного древесного композита и к композиту, изготовленному таким способом. Способ включает прессование пакета из двух или более щитов, в котором каждый щит содержит поверхностный слой и слой основы. Сторона поверхностного слоя находится в контакте со стороной слоя основы. Находящиеся в контакте стороны поверхностного слоя и слоя основы имеют расположенный между ними быстроотверждающийся клей, содержащий (а) эмульсионный полимер, который выбирают из группы, состоящей из латекса бутадиен-стирольного каучука, латекса модифицированного бутадиен-стирольного каучука, поливинилацетата, этиленвинилацетата и их комбинаций, и (б) сшивающее соединение. Прессование включает приложение к пакету равномерного давления, ортогонального к плоскости указанных щитов, при температуре окружающей среды и в течение периода времени, равного, по меньшей мере, приблизительно 0,1 минуты, и без последующего горячего прессования. Технический результат - разработка способа формования древесных слоистых материалов при использовании коротких времен прессования при температуре окружающей среды с использованием клеев, не содержащих формальдегида. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 3 табл., 3 ил.
1. Способ формования многослойного древесного композита, включающий прессование пакета, включающего два или более щитов;
в котором каждый щит содержит поверхностный слой и слой основы, где сторона поверхностного слоя находится в контакте со стороной слоя основы, и где находящиеся в контакте стороны поверхностного слоя и слоя основы имеют расположенный между ними быстроотверждающийся клей, содержащий (а) эмульсионный полимер, который выбирают из группы, состоящей из латекса бутадиен-стирольного каучука, латекса модифицированного бутадиен-стирольного каучука, поливинилацетата, этиленвинилацетата и их комбинаций, и (б) сшивающее соединение; и
в котором прессование включает приложение к пакету равномерного давления, ортогонального к плоскости указанных щитов, при температуре окружающей среды и в течение периода времени, равного, по меньшей мере, приблизительно 0,1 мин, и без последующего горячего прессования.
2. Способ по п.1, в котором щит дополнительно содержит слой подкладки, в котором слой подкладки вводят в контакт со стороной слоя основы, противолежащей поверхностному слою, и в котором находящиеся в контакте стороны слоя основы и слоя подкладки имеют расположенный между ними быстроотверждающийся клей.
3. Способ по п.2, в котором изделие, кроме того, имеет дополнительный слой, расположенный между слоем основы и слоем подкладки, в котором сторону дополнительного слоя вводят в контакт со стороной слоя основы, противолежащей поверхностному слою, и сторону дополнительного слоя, противолежащую слою основы, вводят в контакт со стороной слоя подкладки, и в котором находящиеся в контакте стороны дополнительного слоя и слоя основы и находящиеся в контакте стороны дополнительного слоя каждая имеет быстроотверждающийся клей, расположенный между ними.
4. Способ по п.1, в котором щиты облучают, используя отверждение под действием излучения.
5. Способ по п.1, в котором быстроотверждающийся клей дополнительно содержит загуститель в количестве от приблизительно 1 до приблизительно 10 массовых частей на 100 массовых частей эмульсионного полимера; и наполнитель в количестве в диапазоне от приблизительно 5 до приблизительно 50 массовых частей при расчете на 100 массовых частей эмульсионного полимера.
6. Способ по п.1, в котором сшивающее соединение представляет собой изоцианатное соединение, азиридиновое соединение, эпоксисоединение или комбинацию, включающую, по меньшей мере, одно соединение из этих соединений.
7. Способ по п.6, в котором сшивающим соединением является изоцианатное соединение, которое присутствует в количестве от приблизительно 1 до приблизительно 50 массовых частей при расчете на 100 массовых частей композиции эмульсионного полимера.
8. Способ по п.1, в котором поверхностным слоем является древесный шпон.
9. Способ по п.1, в котором слоем основы является внутренний слой, включающий древесный шпон, ориентированностружечную плиту, древесностружечную плиту, фанеру или древесноволокнистую плиту средней плотности.
10. Способ по п.2, в котором слоем подкладки являются древесный шпон.
11. Способ по п.3, в котором дополнительным слоем является древесный шпон, ориентированностружечная плита, древесностружечная плита, фанера или древесноволокнистая плита средней плотности.
12. Способ по п.1, в котором быстроотверждающийся клей используют в количестве от приблизительно 20 до приблизительно 70 фунтов клея на основе эмульсионного полимера-изоцианата на приблизительно 1000 квадратных футов (от приблизительно 12,3 до приблизительно 44,1 кг на 100 квадратных метров) поверхности контакта поверхностного слоя и слоя основы.
13. Способ по п.1, в котором равномерное давление находится в диапазоне от приблизительно 50 до приблизительно 300 фунтов на квадратный дюйм (от приблизительно 0,34 до приблизительно 2,04 МПа).
14. Способ по п.1, в котором многослойное изделие успешно проходит испытание на пропитывание в 3 цикла, соответствующее документу ANSI/HPVA НР-1-1994.
15. Многослойный древесный композит, изготовленный способом по п.1.
16. Способ формования многослойного древесного композита, содержащего поверхностный слой и слой основы, включающий
нанесение на сторону слоя основы покрытия из быстроотверждающегося клея, содержащего (а)эмульсионный полимер, выбранный из группы, состоящей из латекса бутадиен-стирольного каучука, латекса модифицированного бутадиен-стирольного каучука, поливинилацетата, этиленвинилацетата и их комбинаций, и (б) сшивающее соединение,
формование щита в результате введения стороны поверхностного слоя в контакт со стороной слоя основы, имеющей расположенный на ней быстроотверждающийся клей,
укладывание в пакет, по меньшей мере, двух щитов и
приложение к пакету равномерного давления, ортогонального к плоскости указанных щитов, при температуре окружающей среды и в течение периода времени, равного, по меньшей мере, приблизительно 0,1 мин, и без последующего горячего прессования.
17. Способ по п.16, в котором на сторону слоя основы, противолежащую поверхностному слою, дополнительно наносят покрытие из быстроотверждающегося клея, а слой подкладки вводят в контакт со стороной внутреннего слоя, противолежащей первому слою, до укладывания в пакет.
18. Способ формования многослойного древесного композита, содержащего поверхностный слой; слой основы, включающий, по меньшей мере, два внутренних слоя, где каждый внутренний слой имеет первую сторону и вторую сторону, противолежащую первой стороне, и где слой основы имеет первую сторону и вторую сторону, противолежащую первой стороне; и слой подкладки; в котором способ включает:
нанесение на внутренние слои покрытия из быстроотверждающегося клея, содержащего (а) эмульсионный полимер, выбранный из группы, состоящей из латекса бутадиен-стирольного каучука, латекса модифицированного бутадиен-стирольного каучука, поливинилацетата, этиленвинилацетата и их комбинаций, и (б) сшивающее соединение, таким образом, чтобы быстроотверждающийся клей был расположен на каждой стороне, выбираемой из первой стороны и второй стороны каждого внутреннего слоя,
формование щита в результате введения в контакт друг с другом сторон внутренних слоев с нанесенным покрытием для получения слоя основы, введение поверхностного слоя в контакт с первой стороной слоя основы и введение слоя подкладки в контакт со второй стороной слоя основы, противолежащей первому слою,
укладывание в пакет, по меньшей мере, двух щитов и
приложение к уложенным в пакет щитам равномерного давления в направлении, ортогональном к плоскости слоев в пакете, при температуре окружающей среды и в течение периода времени, равного, по меньшей мере, приблизительно 0,1 мин, и без последующего горячего прессования.
19. Способ по п.18, в котором слой основы включает вплоть до 30 внутренних слоев.
| Топчак-трактор для канатной вспашки | 1923 |
|
SU2002A1 |
| Способ и приспособление для нагревания хлебопекарных камер | 1923 |
|
SU2003A1 |
| Способ и приспособление для нагревания хлебопекарных камер | 1923 |
|
SU2003A1 |
| Способ холодного склеивания древесины | 1990 |
|
SU1712148A1 |
| Способ склеивания внахлестку тонколистовых металлических деталей | 1982 |
|
SU1112042A1 |
| Способ склеивания деталей мебели | 1981 |
|
SU1028702A1 |
| Способ склеивания материалов | 1975 |
|
SU578318A1 |
| СПОСОБ СКЛЕИВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ | 1999 |
|
RU2148593C1 |
