СВЯЗУЮЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ В ДРЕВЕСНЫХ КОМПОЗИТНЫХ ПЛИТАХ Российский патент 2019 года по МПК C09J175/00 

Настоящее изобретение относится к связующей композиции в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения, ее применению по пункту 12, способу получения указанной композиции по пункту 13, древесной композитной плите по пункту 14 и способу получения древесной композитной плиты по пункту 15.

Описание

Клеящие вещества или связующие вещества являются ключевым компонентом в промышленном получении большого числа продуктов, например, в получении древесных композитных плит. В настоящем документе продукты из древесной стружки покрывают связующим веществом и прессуют в формованные изделия, такие как плиты, с применением давления и температуры. При этом тип и количество применяемого клеящего вещества в значительной степени зависит от размера и качества применяемых древесных волокон и/или древесных стружек.

Например, в производстве MDF или HDF древесные волокна, как правило, применяют в сочетании с формальдегидными смолами, как например, меламино-формальдегидными смолами или карбамидоформальдегидными смолами, в то время как древесные стружки (щепки) для получения OSB плит (ориентированно-стружечная плита) применяют в сочетании с полиуретановыми связующими веществами, например, на основе PMDI.

Отходы в виде щепок, первоначально полученные в шпоновой и фанерной промышленности, были обработаны сначала в небольших количествах для OSB плит, которые применяли для различных задач. На сегодняшний день они применяются в основном в древесном и блочном домостроении, поскольку OSB плиты являются легковесными и способны удовлетворять требования статической прочности, определенные для строительных панелей. Таким образом, OSB плиты применяют в качестве структурных плит, а также в качестве стеновых или кровельных панелей, или также в сфере настила.

OSB плиты получают с помощью многостадийного способа, где вначале стружки или щепки вырезают из окоренной круглой древесины, в частности мягкой древесины, вращающимися в продольном направлении ножами. В последующем способе высушивания естественная влажность щепок снижается при высоких температурах. Влагосодержание в щепках может варьировать в зависимости от применяемого клеящего вещества. Таким образом, в зависимости от клеящего вещества более благоприятным может быть смачивание более влажных щепок или сухих щепок. При этом варьирование влаги в щепках допускается лишь до некоторой степени, так, чтобы адаптация к присутствующей влаге приходилась исключительно на клеящее вещество. Кроме того, в щепках на стадии прессования должно быть как можно меньше влаги для того, чтобы максимально снизить давление пара, образующегося на стадии прессования, поскольку в противном случае это могло бы способствовать разрыву сырой плиты.

После высушивания щепок, их подают в устройство, в котором клей или клеящее вещество наносят на стружки в мелкодисперсном виде. Для склеивания применяют преимущественно клеи PMDI (полимерный дифенилметандиизоцианат) или MUPF (меламино-карбамидо-фенолформальдегид). Клеи наносят предпочтительно одинарными слоями. Клеи можно также применять в OSB плите путем смешивания. Такие клеи применяют, поскольку OSB плиты часто применяют для задач в строительстве, упоминаемых выше. Необходимо применять влаго- или водостойкие клеи.

После нанесения клея щепки с нанесенным слоем клея рассеивают в рассеивающей машине с поочередным изменением продольного и поперечного направления относительно направления продукта таким образом, что щепки располагаются крестообразно по меньшей мере тремя слоями (нижний слой-средний слой-верхний слой, где направления рассеивания нижнего и верхнего слоя одинаковые, однако отклоняются от направления рассеивания среднего слоя).

После рассеивания щепок осуществляют их непрерывное прессование при высоком давлении и высокой температуре, например, при 200-250°С.

Как показали исследования, проникновение или диффузия клея в древесину наблюдается при склеивании щепок из мягкой древесины (например, с помощью PMDI). Одной из причин этого является то, что, в частности гидрофобный клей PMDI поглощается поверхностью древесины, которая в зависимости от времени года содержит большее или меньшее количество жирных кислот. Таким образом, для склеивания щепок на поверхности может быть использована только часть клея.

В частности, при получении OSB плит необходимы дополнительные затраты на количество клея или клеящего вещества для того, чтобы компенсировать проникновение или поглощение используемого клея в древесные стружки или щепки. Это влечет за собой значительные дополнительные расходы.

Таким образом, целью настоящего изобретения является преодоление описанных недостатков при получении OSB плит и обеспечение способа, который позволяет уменьшить количества применяемого клея или клеящего вещества.

Согласно настоящему изобретению данная цель достигается с помощью связующей композиции с признаками по пункту 1 и древесной композитной плиты с признаками по пункту 14.

Соответственно, предусматривается, что связующая композиция, в частности для древесных композитных плит, можно получать из:

- по меньшей мере одного полимерного клеящего вещества;

- по меньшей мере одного соединения многоатомного спирта;

- по меньшей мере одного соединения общей формулы (I):

R_aSiX_(4-a) (I),

или общей формулы (II):

O_bX_c(OH)_dR_eSiO(4-b-c-d-e)/2 (II),

где

- Х представляет собой Н, ОН или гидролизуемый фрагмент, выбранный из группы, включающей галоген, алкокси, карбоксил, амино, моноалкиламино или диалкиламино, арилокси, ацилокси, алкилкарбонил;

- R представляет собой негидролизуемый органический фрагмент R, выбранный из группы, включающей замещенный и незамещенный алкил, замещенный и незамещенный арил, замещенный и незамещенный алкенил, замещенный и незамещенный алкинил, замещенный и незамещенный циклоалкил, который может прерываться -О- или -NH-, и

- где R имеет по меньшей мере одну функциональную группу Q, выбранную из группы, включающей эпоксидную, гидроксильную, эфирную, амино-, моноалкиламино-, диалкиламино-, замещенную и незамещенную анилиновую, амидную, карбоксильную, алкинильную, акриловую, акрилокси-, метакриловую, метакрилокси-, меркапто-, циано-, алкокси-, изоцианатную, альдегидную, алкилкарбонильную группу, группу ангидрида кислоты и/или фосфорной кислоты, и

- R и Х могут в каждом случае быть одинаковыми или отличаться друг от друга, и

- a = 0, 1, 2, 3, в частности, 0 или 1;

- b, c, d = 0 или 1 и

- e = 1, 2, 3.

В значении, предусмотренном настоящей заявкой, специалисту очевидно, что соединения с содержанием силана с общей формулой (II) получены непосредственно в виде продуктов гидролиза и/или конденсации из соединений силана общей формулы (I). Гидролиз и/или конденсация соединений общей формулы (I) вызывается и происходит под влиянием условий реакции, в частности кислых условий реакции при получении клеящего вещества.

С помощью сочетания соединения силана и многоатомного спирта в соответствии настоящим изобретением, прежде всего получают соединение или реакционную смесь, которая является сильно гидрофильной из-за наличия множества ОН-групп в многоатомном спирте на одной стороне молекулы. С другой стороны, молекула, полученная из силана и многоатомного спирта, содержит реакционно-способные группы за счет этого специфически модифицированного силана, который способен реагировать с полимерным клеящим веществом, как например, клеем PMDI или также с ОН-группами соединений древесины. Эти новые соединения и макромолекулы, созданные путем конденсации с клеем, благодаря гидрофильным остаткам не способны к прохождению через гидрофобный слой жирных кислот в щепках. Таким образом, связующая композиция по настоящему изобретению остается на поверхности щепок или волокон и не диффундирует в древесную матрицу. Можно также сказать, что полимерное клеящее вещество теперь обеспечено гидрофильным "якорем".

В одном варианте осуществления по меньшей мере одно соединение многоатомного спирта выбрано из группы, включающей четырехвалентные, пятивалентные, шестивалентные спирты (также известные как редуцирующие сахара или альдитолы), н-полигликоли и н-поливиниловые спирты. Таким образом, треит, эритрит, пентаэритрит можно применять в качестве четырехвалентных спиртов, арабит, адонит, ксилит в качестве пятивалентных спиртов и сорбит, маннит, дульцит, дипентаэритрит в качестве шестивалентных спиртов. Кроме того, можно применять спирты более высокой валентности, имеющие более шести гидроксильных групп, как например, семь или восемь гидроксильных групп. Пригодные полигликоли представляют собой, например, полиэтилен- или полипропиленгликоль. Было показано, что применение сорбита имеет особое преимущество.

Количество соединений многоатомного спирта в связующей композиции составляет от 5 до 50 вес. %, предпочтительно от 10 до 30 вес. %, и особенно предпочтительно от 5 до 10 вес. % относительно общего количества связующей композиции.

Фрагмент Х преимущественно выбран из группы, включающей фтор, хлор, бром, йод, C_1-6алкокси, в частности метокси, этокси, н-пропокси и бутокси, С_6-10арилокси, в частности фенокси, C_2-7ацилокси, в частности ацетокси или пропионокси, C_2-7алкилкарбонил, в частности ацетил, моноалкиламино или диалкиламино с C₁-C₁₂, в частности с C₁-C₆. Особенно предпочтительные гидролизуемые группы включают C_1-4алкоксигруппы, в частности метокси- и этокси-.

Негидролизуемый R предпочтительно выбирают из группы, включающей замещенный и незамещенный C₁-C₃₀алкилы, в частности C₅-C₂₅алкил, замещенный и незамещенный C₂-C₆алкенил, замещенный и незамещенный C₂-C₆алкинил и замещенный и незамещенный C₆-C₁₀арил.

В одном варианте осуществления негидролизуемый фрагмент R выбран из группы, включающей метил, этил, н-пропил, изопропил, н-бутил, втор-бутил, трет-бутил, пентил, гексил, циклогексил, винил, 1-пропинил, 2-пропинил, бутенил, ацетиленил, пропаргил, фенил и нафтил.

В соответствии с настоящей заявкой термин "негидролизуемый органический фрагмент" следует понимать как органический фрагмент, который в присутствии воды не приводит к образованию группы ОН или группы NH₂, связанной с атомом Si.

В одном варианте по меньшей мере одна функциональная группа Q выбрана из группы, включающей эпоксидные, гидрокси-, эфирные, акриловые, акрилокси-, метакриловые, метакрилокси-, амино-, алкокси-, циано- и/или изоцианогруппы. По меньшей мере одна функциональная группа Q, которая включена в органический негидролизуемый фрагмент R, в дополнительном варианте предпочтительно включает эпоксидную, в частности глицидиловую или глицидилоксигруппу, алкокси-, амино- или изоцианогруппу.

Функциональные группы, которые делают возможным сшивание полимерного клеящего вещества и поверхности древесины, включают, в частности, группы, поддающиеся полимеризации и/или поликонденсации, при этом реакции полиприсоединения также следует понимать как реакции полимеризации. Функциональные группы предпочтительно выбирают таким образом, чтобы возможные катализируемые реакции полимеризации и/или конденсации обеспечивали органическую связь между полимерным клеящим веществом и поверхностью древесины, а также, возможно, между различными клеящими системами.

В особенно предпочтительном варианте осуществления применяют тетраэтоксисилан, метилтриэтоксисилан, гамма-изоцианатпропилтриэтоксилан или глицидилоксипропилтриэтоксисилан.

Согласно описанию, негидролизуемый фрагмент R обязательно имеет по меньшей мере одну функциональную группу Q. Кроме того, фрагмент R также может быть представлен в замещенной дополнительными фрагментами форме. Термин "замещенный" при использовании с "алкил", "алкенил", "арил" и т. д. определяет замещение одного или более атомов, обычно атомов Н, одним или более из следующих заместителей, предпочтительно одним или двумя из следующих заместителей: галогена, гидрокси, защищенной гидрокси, оксо, защищенной оксо, C₃-C₇циклоалкила, бициклического алкила, фенила, нафтила, амино, защищенной амино, монозамещенной амино, защищенной монозамещенной амино, дизамещенной амино, гуанидино, защищенной гуанидино, гетероциклического кольца, замещенного гетероциклического кольца, имидазолила, индолила, пирролидинила, C₁-C₁₂алкокси, C₁-C₁₂ацила, C₁-C₁₂ацилокси, акрилоилокси, нитро, карбокси, защищенной карбокси, карбамоила, амино, метилсульфониламино, тиола, C₁-C₁₀алкилтио и C₁-C₁₀алкилсульфонила. Замещенные алкильные группы, арильные группы, алкенильные группы могут быть замещены один или несколько раз, а предпочтительно 1 или 2 раза одинаковыми или различными заместителями.

Термин "алкинил", как используется в данном документе, определяет фрагмент формулы R-C≡C-, в частности "C₂-C₆-алкинил". Примеры C₂-C₆алкинилов включают: этинил, пропинил, 2-бутинил, 2-пентинил, 3-пентинил, 2-гексинил, 3-гексинил, 4-гексинил, винил, а также ди- и триены в прямой и разветвленной алкильных цепях.

Термин "арил", как используется в данном документе, определяет ароматические углеводороды, например, фенил, бензил, нафтил или антрил. Замещенные арильные группы представляют собой арильные группы, которые, как определено выше, замещены одним или более заместителями, как определено выше.

Термин "циклоалкил" включает группу циклопропил, циклобутил, циклопентил, циклогексил и циклогептил.

В предпочтительном варианте осуществления связующая композиция по настоящему изобретению включает по меньшей мере два соединения общей формулы (I) и/или (II).

Таким образом, можно применять связующую композицию, в которой первое соединение соответствует формуле SiX₄, при этом X представляет собой ОН или алкокси, в частности метокси, этокси, н-пропокси или изо-пропокси, и второе соединение соответствует формуле R_aSiX_(4-a) где a = 1 или 2, в которой Х представляет собой ОН или алкокси, в частности метокси, этокси, н-пропокси или изо-пропокси, R представляет собой метил, этил, н-пропил или н-бутил и Q представляет собой глицидил или глицидилоксигруппу, алкокси-, амино- или изоцианогруппу. Молярное соотношение первого и второго соединения при этом может составлять 0,1 к 1 молю, предпочтительно 0,1 к 0,5 моля, особенно предпочтительно 0,1 к 0,4 моля.

В предпочтительном варианте осуществления связующей композиции по настоящему изобретению предпочтительно применяют полимерное клеящее вещество, которое выбирают из группы, включающей формальдегидные клеящие вещества, полиуретановые клеящие вещества, клеящие вещества на основе эпоксидной смолы, полиэфирные клеящие вещества. В частности, в качестве клеящего вещества, полученного путем конденсации с формальдегидом, можно применять клеящее вещество на основе фенолформальдегидной смолы (PF), клеящее вещество на основе крезол/резорцинформальдегидной смолы, клеящее вещество на основе карбамидо-формальдегидной смолы (UF) и/или клеящее вещество на основе меламино-формальдегидной смолы (MF).

На сегодняшний день предпочтительным является применение полиуретанового клеящего вещества, где полиуретановое клеящее вещество представлено на основе ароматических полиизоцианатов, в частности полидифенилметандиизоцианата (PMDI), толуолдиизоцианата (TDI) и/или дифенилметандиизоцианата (MDI), где PMDI является особенно предпочтительным.

В дополнительном варианте осуществления способа по настоящему изобретению также возможно применение более одного полимерного клеящего вещества. Таким образом, в качестве первого полимерного клеящего вещества можно применять по меньшей мере одно клеящее вещество, полученное путем поликонденсации, такое как полиамид, полиэфир, силикон и/или клеящее вещество, полученное путем конденсации с формальдегидом, в частности клеящее вещество на основе фенолформальдегидной смолы (PF), клеящее вещество на основе крезол/резорцин-формальдегидной смолы, клеящее вещество на основе карбамидо-формальдегидной смолы (UF) и/или клеящее вещество на основе меламиноформальдегидной смолы (MF), а в качестве второго полимерного клеящего вещества можно применять по меньшей мере одно клеящее вещество на основе полиприсоединения, такое как эпоксидная смола, полицианурат и/или полиуретановое клеящее вещество, в частности полиуретановое клеящее вещество на основе полидифенилметандиизоцианата (PMDI). Такие гибридные клеящие системы известны из ЕР 2447332 B1.

В дополнительном варианте осуществления количество полимерного клеящего вещества в применяемой по настоящему изобретению связующей композиции составляет по меньшей мере 95 вес. %, предпочтительно по меньшей мере 80 вес. %, особенно предпочтительно по меньшей мере 70 вес. %.

Таким образом, количество реакционной смеси по меньшей мере одного соединения силана формулы (I) и/или (II), и по меньшей мере одного соединения многоатомного спирта может составлять от 1 до 20 вес. %, предпочтительно от 2 до 15 вес. %, особенно предпочтительно от 3 до 10 вес. % относительно количества полимерного клеящего вещества.

Содержание растворителя, главным образом обусловленное применением силанов также составляет от 1 до 15 вес. %, предпочтительно от 2 до 13 вес. %, особенно предпочтительно от 4 до 10 вес. %. Тем не менее, содержание растворителя в применяемом полимерном клеящем веществе в настоящем описании не учитывается.

Особенно предпочтительный вариант связующей композиции по настоящему изобретению включает тетраэтилортосиликат, глицидилоксипропилтриметоксисилан, сорбит и клей PMDI в качестве полимерного клеящего вещества.

В дополнительном варианте осуществления связующей композиции по настоящему изобретению в композицию можно добавлять наночастицы. Частицы, применяемые предпочтительно, характеризуются размером от 2 до 400 нм, предпочтительно от 2 до 100 нм, особенно предпочтительно от 2 до 50 нм. Частицы могут быть, в частности, оксидной, гидроксидной или оксигидроксидной природы, и они могут быть получены различными способами, такими как, например, ионообменный способ, способ плазменной обработки, способ золь-гель, шлифовка или также газопламенное осаждение. В предпочтительном варианте осуществления применяют частицы на основе SiO₂, Al₂O₃, ZrO₂, TiO₂, SnO, где особенно предпочтительным может быть применение наноразмерных частиц SiO₂ в виде водной суспензии (т. е. кислотной суспензии SiO₂, стабилизированной катионами Al³⁺ или Na⁺).

Как уже упоминалось выше, связующую композицию по настоящему изобретению можно применять для получения древесностружечных плит или древесноволокнистых плит, в частности плит OSB, HDF или MDF, а также фанеры и клееного пиломатериала.

Связующая композиция, применяемая по настоящему изобретению, может быть получена способом, включающим следующие стадии:

- получения по меньшей мере одного, предпочтительно по меньшей мере двух разных соединений общей формулы (I) и/или (II);

- добавления по меньшей мере одного соединения многоатомного спирта;

- добавление по меньшей мере одного катализатора, в частности кислоты, к смеси по меньшей мере одного соединения формулы (I) и/или (II) и по меньшей мере одного соединения многоатомного спирта;

- осаждения и разделения реакционной смеси по меньшей мере одного соединения формулы (I) и/или (II) и по меньшей мере одного соединения многоатомного спирта; и

- добавления по меньшей мере (первого) полимерного клеящего вещества к разделенной реакционной смеси по меньшей мере одного соединения формулы (I) и/или (II), и по меньшей мере одного соединения многоатомного спирта.

На следующей стадии к связующей композиции можно также добавлять дополнительное второе полимерное клеящее вещество. Второе полимерное клеящее вещество предпочтительно отличается от первого полимерного клеящего вещества. Например, в качестве первого полимерного клеящего вещества можно применять полиуретановое клеящее вещество, как например, PMDI, а в качестве второго полимерного клеящего вещества формальдегидное клеящее вещество, такое как меламино-формальдегидное клеящее вещество.

Неорганические и/или органические кислоты, пригодные в качестве катализаторов, выбирают из группы, включающей фосфорную кислоту, уксусную кислоту, пара-толуолсульфоновую кислоту, соляную кислоту, муравьиную кислоту или серную кислоту. Также пригодными являются соли аммония, такие как сульфат аммония, которые реагируют как слабые кислоты. Особенно предпочтительной является пара-толуолсульфокислота.

Было показано, что применение глицеринфосфата натрия особенно пригодно для осаждения реакционной смеси по меньшей мере одного соединения формулы (I) и/или (II), и по меньшей мере одного соединения многоатомного спирта. Дополнительными осаждающими средствами могут также быть щелочные растворы, такие как NaOH, KOH или растворы гидроксида аммония.

Осаждающие средства предпочтительно добавляют вместе с водой к реакционной смеси по меньшей мере одного соединения формулы (I) и/или (II), и по меньшей мере одного соединения многоатомного спирта. Таким образом, продукт реакции по меньшей мере одного соединения формулы (I) и/или (II) и по меньшей мере одного соединения многоатомного спирта концентрируют в водной фазе и отделяют от продукта гидролиза, такого как этанол.

В случае, когда наночастицы смешивают со связующей композицией, частицы предпочтительно применяют в количестве от 0,1 до 15 вес. %, предпочтительно от 0,5 до 10 вес. %, особенно предпочтительно от 1 до 5 вес. %.

Значения температур в течение всего способа получения клеящей системы обычно находятся в диапазоне от 20 до 80°C, предпочтительно от 30 до 60°С.

Также решением для цели настоящего изобретения является композитная плита со связующей композицией по настоящему изобретению.

Соответственно, по меньшей мере одна связующая композиция в соответствии с настоящим изобретением содержится по меньшей мере в одной древесной композитной плите, в частности в древесно-стружечной плите или древесноволокнистой плите, такой как плита OSB, HDF или MDF. Следует отметить, что, в частности, применение клеящих веществ PMDI и MUPF в верхнем слое плит OSB улучшает технологические показатели плиты, такие как поперечное растяжение и прочность на изгиб, и в то же время уменьшает набухание.

Количество связующей композиции в древесной композитной плите, в частности в древесной плите OSB, составляет от 1,0 до 2,5 вес. %, предпочтительно от 1,5 до 2,5 вес. %, особенно предпочтительно от 1,7 до 2,2 вес. % относительно общего количества древесных волокон или древесных щепок. В одном варианте древесная плита OSB содержит полиуретановое клеящее вещество или формальдегидное клеящее вещество в качестве полимерного клеящего вещества.

Древесную композитную плиту по настоящему изобретению получают с помощью способа, предусматривающего следующие стадии:

a) получения древесных стружек или древесных щепок (OSB-щепок) из пригодной древесины;

b) расщепления древесных стружек на древесные волокна;

c) возможного временного хранения древесных частиц или древесных волокон, в частности в силосах или бункерах;

d) высушивания древесных частиц или древесных волокон;

e) сортировки или распределения древесных частиц или древесных волокон в соответствии с размером древесных частиц или древесных волокон;

f) возможного дополнительного измельчения древесных частиц или древесных волокон и временного хранения;

g) подачи древесных частиц или древесных волокон на транспортерную ленту с помощью пневмосортировки и/или распределителя; и

h) прессования древесных частиц или древесных волокон, расположенных на транспортерной ленте, где связующая композиция в соответствии с настоящим изобретением может быть добавлена до, во время и/или после одной из стадий b)-h). Связующую композицию можно смешивать с древесными частицами или древесными волокнами в любой момент способа получения. Однако, также возможным является нанесение клеящего вещества на древесные частицы или древесные волокна на нескольких этапах.

В дополнение к вышеперечисленным стадиям способа, перед измельчением древесные стружки очищают от посторонних веществ, например, с использованием сухой очистки или влажной очистки.

В предпочтительном варианте осуществления связующую композицию распыляют на древесные частицы или древесные волокна. Количество наносимой связующей композиции составляет от 1 до 2,5 вес. %относительно применяемого количества частиц или волокон.

В случае получения плит OSB, применяемые древесные щепки могут характеризоваться длиной от 50 до 200 мм, предпочтительно от 70 до 180 мм, особенно предпочтительно от 90 до 150 мм; шириной от 5 до 50 мм, предпочтительно от 10 до 30 мм, особенно предпочтительно от 15 до 20 мм; и толщиной от 0,1 до 2 мм, предпочтительно от 0,3 до 1,5 мм, особенно предпочтительно от 0,4 до 1 мм.

С помощью способа в соответствии с настоящим изобретением стало возможным получение фанеры или волокнистых плит, таких как OSB, MDF или HDF, с помощью связующей композиции в соответствии с настоящим изобретением.

Настоящее изобретение будет более подробно описано с помощью примера, приведенного ниже.

Пример

Смесь 34,2 г сорбита (50 вес. % в деминерализованной воде) в 4 г пара-толуолсульфоновой кислоты добавляли к смеси, содержащей 20,33 г тетраэтилортосиликата (0,1 моля) и 139,2 глицидилоксипропилтриэтоксисилана (0,5 моля). Таким образом, происходил гидролиз смеси силана и реакция с сорбитом, при этом специально поддерживали степень конденсации на низком уровне. Протекание реакции и степень конденсации отслеживали с помощью измерений Si-ЯМР.

После перемешивания продолжительностью 4 часа смесь 136,8 г деминерализованной воды и 34 г глицеринфосфата натрия добавляли к указанной выше реакционной смеси. Указанную смесь перемешивали в течение дополнительных 60 мин.

После отстаивания продолжительностью приблизительно 1 час образовывалась двухфазная смесь. Нижнюю водную фазу, содержащую продукт реакции силана и сорбит, отделяли от верхней спиртовой фазы.

Водную фазу со связующим веществом, содержащую продукт реакции силанов и сорбит, добавляли к 428 г клея PMDI. Данная смесь должна быть однородной. Связующую водную фазу добавляли к PMDI в качестве связующего вещества в концентрациях 5 вес. % и 20 вес. %.

Затем связующую композицию наносили на шаблон фанеры или образец фанеры. В каждом случае наносили 1 мл раствора на разрез поверхности образца древесины и сушили в сушильном шкафу при 100°С в течение 15 минут. Затем визуально определяли глубину проникновения раствора. В каждом эксперименте тестировали пять примеров из дерева.

Результаты:

При применении данного способа чистый клей PMDI проникает глубоко в образец фанеры (отверждение при 100°С в течение 15 минут) и, таким образом, исчезает с поверхности приклеивания. Таким образом, клей PMDI очень глубоко впитывается в образец фанеры, что может быть обнаружено на лицевой стороне, а также на обратной стороне образца фанеры.

В отличие от этого, при добавлении 5 вес. % продукта реакции силана и сорбита к клею PMDI после отверждения при 100°С в течение 15 минут наблюдают другой результат. На лицевой стороне, а также на обратной стороне не наблюдается никаких обнаруживаемых следов проникновения модифицированного клея при увеличении количества продукта реакции силана и сорбита до 20 вес. % и отверждения при 100°С в течение 15 минут, более того, клей полностью остается на поверхности и практически не образует пену.

Результаты однозначно демонстрируют, что путем добавления к клею PMDI реакционной смеси модифицированных силанов с многоатомным спиртом, таким как сорбит, можно предотвращать поглощение или диффузию клея PMDI вглубь древесных волокон, в результате чего становится возможным снижение необходимого количества связующего вещества в способе получения древесных композитных плит.

Изобретение относится к связующей композиции, в частности для древесных композитных плит, получаемых из связующей композиции, в частности для древесных композитных плит, получаемых из:

- полиуретанового клеящего вещества;

- по меньшей мере одного соединения многоатомного спирта;

- по меньшей мере одного соединения общей формулы (I):

R_aSiX_(4-a) (I),

или общей формулы (II):

O_bX_c(OH)_dR_eSiO(4-b-c-d-e)/2 (II),

где

- Х представляет собой Н, ОН или гидролизуемый фрагмент, выбранный из группы, включающей галоген, алкокси, карбоксил, амино, моноалкиламино или диалкиламино, арилокси, ацилокси, алкилкарбонил;

- R представляет собой негидролизуемый органический фрагмент R, выбранный из группы, включающей замещенный и незамещенный алкил, замещенный и незамещенный арил, замещенный и незамещенный алкенил, замещенный и незамещенный алкинил, замещенный и незамещенный циклоалкил, который может прерываться посредством -О- или -NH-, и

- где R имеет по меньшей мере одну функциональную группу Q, выбранную из группы, включающей эпоксидную, гидроксильную, эфирную, амино-, моноалкиламино-, диалкиламино-, замещенную и незамещенную анилиновую, амидную, карбоксильную, алкинильную, акриловую, акрилокси-, метакриловую, метакрилокси-, меркапто-, циано-, алкокси-, изоцианатную, альдегидную, алкилкарбонильную группу, группу ангидрида кислоты и/или фосфорной кислоты, и

- R и Х в каждом случае могут быть одинаковыми или отличаться друг от друга, и

- a = 0, 1, 2, 3, в частности 0 или 1;

- b, c, d = 0 или 1 и

- e = 1, 2, 3.

Изобретение также относится к древесной композитной плите, содержащей указанную связующую композицию. Изобретение позволяет уменьшить количество применяемого клеящего вещества. 5 н. и 8 з.п. ф-лы.

1. Связующая композиция, в частности, для древесных композитных плит, получаемая из:

- полиуретанового клеящего вещества;

- по меньшей мере одного четырехвалентного, пятивалентного или шестивалентного спирта, или спирта более высокой валентности с более чем шестью гидроксильными группами в качестве соединения многоатомного спирта;

- по меньшей мере одного соединения общей формулы (I):

R_aSiX_(4-a)(I),

или общей формулы (II):

O_bX_c(OH)_dR_eSiO(4-b-c-d-e)/2 (II),

где

- Х представляет собой Н, ОН или гидролизуемый фрагмент, выбранный из группы, включающей галоген, алкокси, карбоксил, амино, моноалкиламино или диалкиламино, арилокси, ацилокси, алкилкарбонил;

- R представляет собой негидролизуемый органический фрагмент R, выбранный из группы, включающей замещенный и незамещенный алкил, замещенный и незамещенный арил, замещенный и незамещенный алкенил, замещенный и незамещенный алкинил, замещенный и незамещенный циклоалкил, который может прерываться посредством -О- или -NH-, и

- где R имеет по меньшей мере одну функциональную группу Q, выбранную из группы, включающей эпоксидную, гидроксильную, эфирную, амино-, моноалкиламино-, диалкиламино-, замещенную и незамещенную анилиновую, амидную, карбоксильную, алкинильную, акриловую, акрилокси-, метакриловую, метакрилокси-, меркапто-, циано-, алкокси-, изоцианатную, альдегидную, алкилкарбонильную группу, группу ангидрида кислоты и/или фосфорной кислоты, и

- R и Х в каждом случае могут быть одинаковыми или отличаться друг от друга, и

- a = 0, 1, 2, 3, в частности 0 или 1;

- b, c, d = 0 или 1 и

- e = 1, 2, 3.

2. Связующая композиция по п. 1, отличающаяся тем, что треит, эритрит, пентаэритрит применены в качестве четырехвалентных спиртов, арабит, адонит, ксилит применены в качестве пятивалентных спиртов, и сорбит, маннит, дульцит, дипентаэритрит применены в качестве шестивалентных спиртов.

3. Связующая композиция по п. 1, отличающаяся тем, что X выбран из группы, включающей фтор, хлор, бром, йод, C_1-6алкокси, в частности метокси, этокси, н-пропокси и бутокси, C_6-10арилокси, в частности фенокси, C_2-7ацилокси, в частности ацетокси или пропионокси, C_2-7алкилкарбонил, в частности ацетил, моноалкиламино или диалкиламино с C₁-C₁₂, в частности с C₁-C₆.

4. Связующая композиция по п. 1, отличающаяся тем, что R выбран из группы, включающей замещенный и незамещенный C₁-C₃₀алкил, в частности C₅-C₂₅алкил, замещенный и незамещенный C₂-C₆алкенил, замещенный и незамещенный C₂-C₆алкинил и замещенный и незамещенный C₆-C₁₀арил.

5. Связующая композиция по п. 1, отличающаяся тем, что R выбран из группы, включающей метил, этил, н-пропил, изопропил, н-бутил, втор-бутил, трет-бутил, пентил, гексил, циклогексил, винил, 1-пропенил, 2-пропенил, бутенил, ацетиленил, пропаргил, фенил и нафтил.

6. Связующая композиция по п. 1, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна функциональная группа Q выбрана из группы, включающей эпоксидную, гидроксильную, эфирную, акриловую, акрилокси-, метакриловую, метакрилокси-, амино-, алкокси-, циано- и/или изоцианогруппу.

7. Связующая композиция по п. 1, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна функциональная группа Q представляет собой эпоксидную, в частности глицидиловую или глицидилоксигруппу, алкокси-, амино- или изоцианогруппу.

8. Связующая композиция по п. 1, отличающаяся тем, что применено по меньшей мере два соединения общей формулы (I) и/или (II).

9. Связующая композиция по п. 1, отличающаяся тем, что полиуретановое клеящее вещество представляет собой полиуретановое клеящее вещество на основе полидифенилметандиизоцианата (PMDI).

10. Применение связующей композиции по п. 1 в получении древесно-стружечных плит или древесноволокнистых плит, в частности плит OSB, HDF или MDF, а также фанеры и клееного пиломатериала.

11. Способ получения связующей композиции по п. 1, предусматривающий стадии:

- получения по меньшей мере одного, предпочтительно по меньшей мере двух разных соединений общей формулы (I) и/или (II);

- добавления по меньшей мере одного четырехвалентного, пятивалентного или шестивалентного спирта, или спирта более высокой валентности с более чем шестью гидроксильными группами в качестве соединения многоатомного спирта;

- добавления по меньшей мере одного катализатора, в частности кислоты, к смеси по меньшей мере одного соединения формулы (I) и/или (II) и по меньшей мере одного четырехвалентного, пятивалентного или шестивалентного спирта, или спирта более высокой валентности с более чем шестью гидроксильными группами в качестве соединения многоатомного спирта;

- осаждения и разделения реакционной смеси по меньшей мере одного соединения формулы (I) и/или (II) и по меньшей мере одного четырехвалентного, пятивалентного или шестивалентного спирта, или спирта более высокой валентности с более чем шестью гидроксильными группами в качестве соединения многоатомного спирта; и

- добавления по меньшей мере одной полимерной клеящей системы к разделенной реакционной смеси по меньшей мере одного соединения формулы (I) и/или (II) и по меньшей мере одного четырехвалентного, пятивалентного или шестивалентного спирта, или спирта более высокой валентности с более чем шестью гидроксильными группами в качестве соединения многоатомного спирта.

12. Древесная композитная плита, в частности древесно-стружечная плита и/или древесноволокнистая плита, содержащая по меньшей мере одну связующую композицию по п. 1.

13. Способ получения древесной композитной плиты по п. 12, предусматривающий стадии:

a) получения древесных стружек или древесных щепок (OSB-щепок) из пригодного пиломатериала;

b) расщепления древесных стружек на древесные волокна;

c) возможного временного хранения древесных частиц или древесных волокон, в частности в силосах или бункерах;

d) высушивания древесных частиц или древесных волокон;

e) сортировки или распределения древесных частиц или древесных волокон в соответствии с размером древесных частиц или древесных волокон;

f) возможного дополнительного измельчения древесных частиц или древесных волокон и промежуточного хранения;

g) подачи древесных частиц или древесных волокон на транспортерную ленту с помощью пневмосортировки и/или распределителя; и

h) прессования древесных частиц или древесных волокон, расположенных на транспортерной ленте, отличающийся тем, что по меньшей мере одну связующую композицию по п. 1 можно добавлять до, во время и/или после любой из стадий b)-h).