КОМПОЗИТНЫЕ ИЗДЕЛИЯ Российский патент 2024 года по МПК B27N1/00 B27N3/04 C08L97/02 

Настоящее изобретение относится к композитным изделиям, а именно к древесным плитам и способу их изготовления. Настоящее изобретение обеспечивает связующие композиции со свойствами, включая отличные скорости отверждения, прочность связи, прочность на разделение, прочность на разрыв и низкие свойства набухания, простоту обращения и хорошую стабильность при хранении. В частности, настоящее изобретение предоставляет связующие композиции со свойствами, включающими превосходную прочность соединения и низкую миграцию связующей композиции. В частности, настоящее изобретение обеспечивает снижение и/или отсутствие просачивания связующей композиции, особенно для фанеры.

Согласно первому аспекту, настоящее изобретение предоставляет способ изготовления древесной плиты, как определено в п. 1. Дополнительные аспекты определены в других независимых пунктах формулы изобретения; зависимые пункты формулы изобретения раскрывают предпочтительные или альтернативные варианты осуществления.

Согласно одному из этих аспектов настоящее изобретение предоставляет способ изготовления древесной плиты, включающий:

нанесение связующей композиции, в частности в форме водного раствора, на неплотный древесный материал с получением просмоленного неплотного древесного материала,

расположение просмоленного древесного материала в виде листа неплотно расположенного просмоленного древесного материала; и

воздействие на лист неплотно расположенного просмоленного древесного материала теплом и давлением с отверждением связующей композиции и с образованием древесной плиты из листа неплотно расположенного просмоленного древесного материала;

причем связующая композиция представляет собой связующую композицию на основе сахара, которая содержит:

полимеризуемые реагенты,

необязательные наполнители и

по меньшей мере, одну дополнительную добавку в виде частиц.

По меньшей мере, одна дополнительная добавка в виде частиц выбрана из группы, состоящей из:

добавка(и) в виде частиц, имеющая(ие) удельную площадь поверхности по БЭТ ≥ 50 м²/г;

частицы аморфного диоксида кремния, в частности частицы синтетического аморфного диоксида кремния;

частицы высокодисперсного диоксида кремния; и

необработанные частицы высокодисперсного диоксида кремния.

В качестве альтернативы или дополнительно по меньшей мере одна дополнительная добавка в виде частиц может содержать частицы, в частности гидрофильные частицы, имеющие средний диаметр и/или медианный (D₅₀) диаметр первичных частиц составляющий ≥ 5 нм и/или ≤ 100 нм.

Способ может применяться для производства древесных плит, инженерной древесины, композитной древесины, искусственной древесины или искусственной доски, в частности, изготовленной посредством связывания стержней, частиц, волокон, слоев шпона или слоев древесины вместе связующим веществом с формированием древесной плиты.

Древесная плита может быть фанерой, в частности деревянной панелью, состоящей из набора слоев (также называемых шпонами), в частности шпона, склеенных вместе, причем направление волокон в соседних слоях смещено, в частности, смещено под прямым углом; это может быть фанера, как описано в стандартах и/или отвечающая стандартам ISO 12465: 2007, или EN 313-2: 2000, или EN 313-1: 1996, или EN 636: 2003 (содержание которых включено в настоящий документ посредством ссылки). Древесина, используемая для шпона, может быть выбрана из кедра, дугласовой пихты, ели, сосны, пихты, красного дерева, дуба, бука, вишни, красного дерева, тополя, эвкалипта, клена, березы и иломбы.

Древесину, используемую для шпона, предпочтительно выбирают из тополя, дуба, эвкалипта, березы и бука. Действительно, данный способ особенно подходит для производства фанеры, особенно для уменьшения просачивания связующих веществ на основе сахара. Просачивание представляет собой склонность связующей композиции к распространению, протеканию или проступанию через целлюлозную структуру и/или волокна фанерной плиты, особенно во время отверждения связующей композиции под воздействием тепла и давления. Особая проблема возникает, если происходит просачивание темных связующих композиций, поскольку это может привести к нежелательному окрашиванию или нежелательным пятнам, видимым на поверхностном слое фанеры. Таким образом, способ особенно полезен для уменьшения просачивания темноокрашенных связующих композиций.

Этот способ также применим для производства древесностружечной плиты или склеенной смолой плиты из частиц, содержащей древесные частицы или состоящей из древесных частиц, удерживаемых вместе с помощью связующего вещества. В этом случае неплотный древесный материал содержит древесные частицы, состоит в основном из древесных частиц или состоит из древесных частиц. Древесные частицы могут содержать древесную стружку, древесные хлопья, древесные стержни, пиломатериалы, опилки, древесные волокна и их смеси. Древесные частицы могут быть выбраны из первичной древесины, вторичной древесины или их комбинаций; древесные частицы могут быть выбраны из березы, бука, ольхи, сосны, ели, тропической древесины и древесных смесей. Предпочтительно древесные частицы, контактирующие со связующей композицией, имеют содержание влаги ≤ 8% масс, ≤ 6% масс, или ≤ 5% масс. Древесные частицы могут быть высушены перед контактом со связующей композицией; высушенные древесные частицы могут иметь влажность ≥ 1%, ≥ 1,5% или ≥ 2% и ≤ 5%, ≤ 4% или ≤ 3,5% масс. Древесностружечной плитой может быть древесностружечная плита Р1, Р2, Р3, Р4, Р5, Р6 или Р7, как описано и/или определено в стандарте EN 312: 2003 (содержание которого включено в настоящий документ посредством ссылки). Данный способ особенно подходит для плит, отвечающих требованиям к плите Р4.

Древесной плитой может быть ориентированно-стружечная плита (OSB), в частности ориентированно-стружечная плита OSB/1, OSB/2, OSB/3 или OSB/4, как описано в и/или отвечающая требованиям стандарта EN 300: 2006 (содержание которого включено в настоящий документ посредством ссылки).

Древесная плита может представлять собой древесноволокнистую плиту, в частности древесноволокнистую плиту высокой плотности (НВ), плиту средней твердости (MBL или МВН), древесноволокнистую плиту низкой плотности (SB) или древесноволокнистую плиту средней плотности (MDF), в частности, как описано в и/или отвечающую требованиям стандарта EN 622-1: 2003 (содержание которого включено в настоящий документ посредством ссылки). Древесная плита может представлять собой древесноволокнистую плиту средней плотности, в частности MDF.H, MDF.LA, MDF.HLS, L-MDF, L.MDF.H, UL1-MDF, UL2-MDF, или MDF.RWH, особенно как описано в и/или отвечающую требованиям стандарта EN 622-5: 2009 (содержание которого включено в настоящий документ посредством ссылки).

Древесная плита может быть снабжена облицовкой, например, шпоном или слоем меламина, например, для улучшения ее внешнего вида и/или прочности ее поверхности (поверхностей).

Согласно дополнительному аспекту настоящее изобретение предоставляет способ изготовления композитного изделия, включающий:

нанесение связующей композиции, в частности в форме водного раствора, на не собранный или неплотно собранный материал с получением просмоленного материала,

расположение просмоленного материала с получением неплотно расположенного просмоленного материала; и

воздействие на неплотно расположенный просмоленный материал теплом и/или давлением с отверждением связующей композиции и с образованием композитного изделия;

причем связующая композиция на основе сахара представляет собой связующую композицию на основе сахара, содержащую:

полимеризуемые реагенты,

необязательные наполнители и

по меньшей мере одну дополнительную добавку в виде частиц,

причем по меньшей мере одна дополнительная добавка в виде частиц выбрана из группы, состоящей из:

добавка(-и) в виде частиц, имеющая(-ие) удельную площадь поверхности по БЭТ ≥ 50 м²/г;

частицы аморфного диоксида кремния, в частности частицы синтетического аморфного диоксида кремния;

частицы высокодисперсного диоксида кремния; и

необработанные частицы высокодисперсного диоксида кремния.

В качестве альтернативы или дополнительно по меньшей мере одна дополнительная добавка в виде частиц может содержать частицы, в частности гидрофильные частицы, имеющие средний диаметр и/или медианный (D₅₀) диаметр первичных частиц составляющий ≥ 5 нм и/или ≤ 100 нм.

В соответствии с дополнительными аспектами настоящее изобретение предоставляет композитные изделия, в частности, древесные плиты, фанеру и древесно-стружечные плиты, изготовленные в соответствии со способами, описанными в настоящем документе.

Любой признак, описанный в настоящем документе в отношении конкретного аспекта настоящего изобретения, может использоваться в отношении любого другого аспекта настоящего изобретения.

Термин «связующая композиция» как применяется в настоящем документе означает все ингредиенты, наносимые на неплотный материал, т.е. древесный материал и/или присутствующие на неплотном материале, т.е. древесном материале, в частности до отверждения (отличные от самого неплотного материала и любой влаги в неплотном материале), включая полимеризуемые реагенты, необязательные наполнители (если присутствуют) и по меньшей мере одну дополнительную добавку в виде частиц. Связующая композиция может включать один или несколько растворителей; предпочтительно включает воду, так что связующая композиция предоставляется в виде водного раствора; в случае предоставления в виде раствора, особенно водного раствора, один или несколько компонентов связующей композиции, в частности, необязательные наполнители и по меньшей мере одна дополнительная добавка в виде частиц, могут присутствовать в растворе в виде дисперсии или эмульсии.

Используемый здесь термин «полимеризуемые реагенты» означает реагенты, способные полимеризоваться в условиях отверждения с образованием полимерного связующего вещества. Полимеризуемые реагенты сшиваются при отверждении с образованием отвержденного связующего вещества, которое удерживает вместе ранее неплотно расположенный материал композитного изделия, т.е. древесного материала деревянной доски. Отвержденное связующее вещество предпочтительно представляет собой термореактивную смолу; предпочтительно нерастворимую в воде.

Термин «сухая масса связующей композиции», как применяется в настоящей заявке, означает массу всех компонентов связующей композиции, отличных от любой присутствующей воды (либо в виде жидкой воды, либо в виде кристаллизационной воды) и отличных от любых других присутствующих растворителей.

Полимеризуемые реагенты могут составлять ≥ 80%, ≥ 90% или ≥ 95% и/или ≤ 99% или ≤ 98% по сухой массе связующей композиции, в частности когда необязательные наполнители отсутствуют или присутствуют в небольшом количестве.

По меньшей мере одна дополнительная добавка в виде частиц может составлять ≥ 1%, ≥ 2%, ≥ 3%, ≥ 5% или ≥ 7% и/или ≤ 15%, ≤ 13%, ≤ 12% или ≤ 10% по сухой массе связующей композиции. По меньшей мере одна дополнительная добавка в виде частиц может присутствовать в связующей композиции в количестве, которое составляет ≥ 0,5%, ≥ 1%, ≥ 2% или ≥ 3% и/или ≤ 25% или ≤ 20% по сухой массе по отношению к сухой массе полимеризуемых реагентов.

В некоторых вариантах осуществления связующая композиция включает один или несколько необязательных наполнителей, например, для изготовления фанеры предпочтительно включает один или несколько наполнителей; необязательный наполнитель(-и) может(могут) составлять ≥ 15%, ≥ 20% или ≥ 25% и/или ≤ 55%, ≤ 50% или ≤ 40% масс, по сухой массе связующей композиции и/или отвержденного связующего вещества. В частности, когда связующая композиция содержит необязательные наполнители, полимеризуемые реагенты могут составлять ≥ 40%, ≥ 50%, ≥ 55% или ≥ 60% и/или ≤ 90%, ≤ 85%, ≤ 80%, ≤ 75% или ≤ 70% по сухой массе связующей композиции.

Связующая композиция предпочтительно не содержит или содержит не более 2% масс, не более 5% масс, или не более 10% масс, формальдегида мочевины (UF), меламиноформальдегидной мочевины (MUF), фенолформальдегида и их комбинаций.

Связующая композиция предпочтительно представляет собой «связующее вещество без добавления формальдегида», то есть ни один из ингредиентов, используемых для образования связующей композиции, не содержит формальдегид. Оно может быть «в основном не содержащим формальдегид», то есть оно высвобождает менее 5 ч.н. млн формальдегида в результате сушки и/или отверждения (или соответствующих испытаний, имитирующих сушку и/или отверждение); более предпочтительно оно является «свободным от формальдегида», то есть оно высвобождает менее 1 ч.н. млн формальдегида в таких условиях.

Термин «лист неплотно расположенного просмоленного древесного материала», как применяется в настоящем документе, означает, что просмоленный древесный материал собран вместе с достаточной целостностью для обработки листа на производственной линии, но без того, чтобы просмоленный древесный материал был перманентно соединен вместе таким образом, который достигается путем полного перекрестного связывания связующей композиции. Перед отверждением связующая композиция предпочтительно обеспечивает липкость или клейкость, которые удерживают вместе неплотно расположенный древесный материал. Например, в случае древесностружечной плиты лист неплотно расположенного древесного материала предпочтительно имеет достаточную когезию для сохранения в форме листа или мата, особенно при прохождении по производственной линии и/или при перемещении между конвейерными лентами. В случае фанеры отдельные слои, т.е. отдельные шпоны, в стопке просмоленных шпонов предпочтительно имеют достаточную когезию, чтобы избежать относительного перемещения между шпонами, особенно при прохождении по производственной линии и/или при перемещении между конвейерными лентами.

Связующая композиция представляет собой связующую композицию на основе сахара. Используемый здесь термин «связующая композиция на основе сахара» означает, что по меньшей мере 50% по сухой массе полимеризуемых реагентов содержат реагенты, выбранные из: i) одного или нескольких реагентов на основе восстанавливающего сахара; ii) один или несколько реагентов, которые в условиях отверждения образуют один или несколько реагентов на основе восстанавливающего сахара; iii) отверждаемый(-е) продукт(-ы) реакции одного или нескольких реагентов на основе восстанавливающего сахара; iv) реагенты, которые в условиях отверждения будут реагировать с одним или несколькими реагентами на основе восстанавливающего сахара; и v) комбинации вышеупомянутых реагентов.

Предпочтительно:

а) полимеризуемые реагенты состоят в основном или состоят из реагентов, выбранных из; или

б) по меньшей мере 60% по сухому массе, более предпочтительно по меньшей мере 70% по сухому массе полимеризуемых реагентов включают реагенты, выбранные из;

i) одного или нескольких реагентов на основе восстанавливающего сахара;

ii) один или несколько реагентов, которые в условиях отверждения образуют один или несколько реагентов на основе восстанавливающего сахара; iii) отверждаемый(-е) продукт(-ы) реакции одного или нескольких реагентов на основе восстанавливающего сахара; iv) реагенты, которые в условиях отверждения будут реагировать с одним или несколькими реагентами на основе восстанавливающего сахара; и v) комбинации вышеупомянутых реагентов.

Реагент(-ы), который(-ые) в условиях отверждения реагируют с одним или несколькими реагентами на основе восстанавливающего сахара, предпочтительно содержат один или несколько азотсодержащих реагентов, состоят в основном из одного или нескольких азотсодержащих реагентов или состоят из одного или нескольких азотсодержащих реагентов.

Отверждаемый(-е) продукт(-ы) реакции одного или нескольких реагентов на основе восстанавливающего сахара предпочтительно содержит продукты реакции одного или нескольких реагентов на основе восстанавливающего сахара и одного или нескольких азотсодержащих реагентов, состоит в основном из продуктов реакции одного или нескольких реагентов на основе восстанавливающего сахара и одного или нескольких азотсодержащих реагентов или состоит из продуктов реакции одного или нескольких реагентов на основе восстанавливающего сахара и одного или нескольких азотсодержащих реагентов.

Как используется в настоящем документе, термин «состоит в основном из» или «состоящий в основном из» предназначен для ограничения объема утверждения или пункта формулы изобретения указанными материалами или стадиями, а также таковыми, которые существенно не влияют на основную и новую характеристику (характеристики) настоящего изобретения.

По меньшей мере один реагент на основе восстанавливающего сахара может содержать моносахарид, моносахарид в его альдозной или кетозной форме, дисахарид, полисахарид, триозу, тетрозу, пентозу, ксилозу, гексозу, декстрозу, фруктозу, гептозу или их смеси. По меньшей мере один реагент на основе восстанавливающего сахара может быть получен in situ из углеводного реагента(-ов), в частности из углеводного реагента(-ов), имеющего декстрозный эквивалент по меньшей мере около 50, по меньшей мере около 60, по меньшей мере около 70, по меньшей мере около 80 или по меньшей мере около 90. Углеводный(-ые) реагент(-ы) может быть выбран из группы, состоящей из сахарозы, одного или нескольких невосстанавливающих Сахаров, мелассы, крахмала, гидролизата крахмала, гидролизатов целлюлозы и их смесей. Например, по меньшей мере один реагент на основе восстанавливающего сахара может содержать или состоять из реагента(-ов) на основе восстанавливающего сахара, получаемых in situ из сахарозы.

По меньшей мере один реагент на основе восстанавливающего сахара может содержать, состоять в основном из или состоять из комбинации декстрозы и фруктозы. Комбинация декстрозы и фруктозы может составлять по меньшей мере 80% масс, реагентов на основе восстанавливающего сахара. В качестве альтернативы или дополнительно декстроза может составлять по меньшей мере 40% масс, реагентов на основе восстанавливающего сахара и/или фруктоза может составлять по меньшей мере 40% масс, реагентов на основе восстанавливающего сахара. По меньшей мере один реагент на основе восстанавливающего сахара может содержать, состоять в основном из или состоять из кукурузного сиропа с высоким содержанием фруктозы (HFCS).

По меньшей мере один реагент на основе восстанавливающего сахара может содержать реагент(-ы) на основе восстанавливающего сахара, выбранный(-ые) из группы, состоящей из ксилозы, арабинозы, декстрозы, маннозы, фруктозы и их комбинаций, например составляющих по меньшей мере 80% масс, реагентов на основе восстанавливающего сахара.

Как применяется в настоящем документе, термин «азотсодержащий реагент(реагенты)" означает одно или несколько химических соединений, которые содержат по меньшей мере один атом азота и которые способны реагировать по меньшей мере с одним реагентом на основе восстанавливающего сахара; предпочтительно по меньшей мере один азотсодержащий реагент состоит из реагента(-ов) Майяра, то есть реагента(-ов), который способен реагировать по меньшей мере с одним реагентом на основе восстанавливающего сахара как часть реакции Майяра.

По меньшей мере один азотсодержащий реагент может содержать реагент(-ы), выбранный из группы, состоящей из неорганических аминов, органических аминов, органических аминов, содержащих по меньшей мере один первичный амин, солей органических аминов, содержащих по меньшей мере один первичный амин, полиаминов, полипервичных полиаминов и их комбинаций, любой из которых может быть замещенным или незамещенным. По меньшей мере один азотсодержащий реагент может содержать NH₃. NH₃ может применяться как таковой (например, в форме водного раствора), или в виде неорганической или органической аммониевой соли, например, сульфата аммония, фосфата аммония, фосфата диаммония или цитрата аммония, цитрата триаммония, или в виде источника NH₃, например, мочевины. Азотсодержащий(-ие) реагент(ы) может (могут) содержать сульфат аммония и/или цитрат аммония.

Предпочтительно, чтобы по меньшей мере один азотсодержащий реагент содержал органический амин, состоящий в основном из или состоящий из органического амина(-ов), включающего по меньшей мере один первичный амин, более предпочтительно полипервичный(-ые) полиамин(-ы). При необходимости они могут быть замещенными. Как применяется в настоящем документе, термин "полиамин" означает любое органическое соединение, имеющее две или более аминные группы, и термин «полипервичный полиамин" означает органическое соединение, имеющее два или более первичных аминов (-NH₂). Как применяется в настоящем документе термин "замещенный" означает замещение одного или нескольких атомов водорода другими функциональными группами. Такие другие функциональные группы могут включать гидроксил, галоген, тиол, алкил, галогеналкил, гетероалкил, арил, арилалкил, арилгетероалкил, нитро, сульфоновые кислоты и их производные, карбоновые кислоты и их производные.

Полипервичный полиамин может быть диамином, триамином, тетрамином или пентамином. Как используется в настоящем документе термин «диамин» означает органическое соединение, содержащее два (и только два) амина, «триамин» означает органическое соединение, содержащее три (и только три) амина, «тетрамин» означает органическое соединение, содержащее четыре (и только четыре) амина, и «пентамин» означает органическое соединение, содержащее пять (и только пять) аминов.

Например, полипервичный амин может быть триамином, выбранным из диэтилентриамина (который представляет собой дипервичный триамин, т.е. диэтилентриамин имеет три амина, два из которых являются первичными аминами) или бис(гексаметилен)триамином; тетрамином, особенно триэтилентетрамином; или пентамином, особенно тетраэтиленпентамином. Полипервичный полиамин может включать дипервичный диамин, в частности 1,6-диаминогексан (гексаметилендиамин, HMDA) или 1,5-диамино-2-метилпентан (2-метилпентаметилендиамин). Полипервичный полиамин может включать трипервичный триамин, в частности 4-(аминометил)-1,8-октандиамин (AMOD). Один, два, несколько или каждый из первичных аминов полипервичного(-ых) полиамина(-ов) может присутствовать в форме соли, например, в виде аммониевой группы (-NH₃⁺). Особенно предпочтительно, чтобы по меньшей мере один азотсодержащий реагент содержал, состоял в основном из или состоял из полипервичных полиаминов, выбранных из группы, состоящей из: i) 1,6-диаминогексан; ii) 4-(аминометил)-1,8-октандиамин; и iii) комбинации 1,6-диаминогексана и 4-(аминометил)-1,8-октандиамина. Таким образом, в одном предпочтительном варианте осуществления полимеризуемые реагенты связующей композиции на основе сахара содержат, состоят в основном из или состоят из реагентов, выбранных из группы, состоящей из: i) по меньшей мере одного реагента на основе восстанавливающего сахара; ii) одного или нескольких полипервичных полиаминов, выбранных из 1,6-диаминогексана (гексаметилендиамина, HMDA), 4-(аминометил)-1,8-октандиамина (AMOD) и солей данных полиаминов, и iii) отверждаемых продуктов реакции соединений (i) и (ii).

Полимеризуемые реагенты могут содержать, состоять в основном из или состоять из реагентов, причем:

по меньшей мере один реагент на основе восстанавливающего сахара составляет:

- ≥ 50%, ≥ 60% или ≥ 70% масс, по сухой массе полимеризуемых реагентов, и/или

- ≤ 97%, ≤ 95%, ≤ 90% или ≤ 85% масс, по сухой массе полимеризуемых реагентов, и/или

по меньшей мере один азотсодержащий реагент составляет:

- ≥ 3%, ≥ 5%, ≥ 7%, ≥ 10% или ≥ 15% масс, по сухой массе полимеризуемых реагентов, и/или

- ≤ 50%, ≤ 40%, ≤ 30% или ≤ 25% масс, по сухой массе полимеризуемых реагентов.

Полимеризуемые реагенты могут содержать, состоять в основном из или состоять из реагентов, состоящих из 60% - 95% по сухой массе по меньшей мере одного реагента на основе восстанавливающего сахара, и 5% - 40% по сухой массе по меньшей мере одного азотсодержащего реагента, в пересчете на общую сухую массу полимеризуемых реагентов.

Соотношение карбонильных групп в по меньшей мере одном реагенте на основе восстанавливающего сахара и реакционноспособных аминогрупп в по меньшей мере одном азотсодержащем реагенте может быть в диапазоне от 5:1 до 1:2. Например, соотношение карбонильных групп и реакционноспособных аминогрупп может быть в интервале от 5:1 до 1:1,8, от 5:1 до 1:1,5, от 5:1 до 1:1,2, от 5:1 до 1:1, от 5:1 до 1:0,8 и от 5:1 до 1:0,5. Другие примеры включают соотношения, такие как от 4:1 до 1:2, от 3,5:1 до 1:2, от 3:1 до 1:2, от 2,5:1 до 1:2, от 2:1 до 1:2 и от 1,5:1 до 1:2. Как применяется в настоящем документе, термин «реакционноспособная аминогруппа" означает любую аминогруппу по меньшей мере в одном азотсодержащем реагенте, которая способна реагировать по меньшей мере с одним реагентом на основе восстанавливающего сахара. В частности, примеры таких реакционноспособных аминогрупп включают первичный и вторичный амин(-ы).

По меньшей мере один азотсодержащий реагент и по меньшей мере один реагент на основе восстанавливающего сахара предпочтительно являются реагентом(-ами) Майяра. По меньшей мере один азотсодержащий реагент и по меньшей мере один реагент на основе восстанавливающего сахара (или их продукт(-ы) реакции) предпочтительно реагируют с образованием продуктов реакции Майяра, в частности меланоидинов, при отверждении. Отверждение связующей композиции может включать или состоять в основном из или состоять из реакции(-ий) Майяра. Предпочтительно отвержденное связующее вещество содержит полимер(-ы) который состоит в основном из продуктов реакции Майяра. Отвержденная связующая композиция может содержать меланоидин-содержащий и/или азотсодержащий полимер (полимеры); предпочтительным является термореактивное связующее вещество и предпочтительно в основном нерастворимое в воде.

Связующая композиция и/или отвержденное связующее вещество может содержать сложноэфирные и/или сложнополиэфирные соединения.

Связующая композиция может быть получена посредством объединения всех полимеризуемых реагентов, в частности посредством объединения всех из по меньшей мере одного реагента восстанавливающего сахара и всех из по меньшей мере одного азотсодержащего реагента на единственной стадии получения, например, посредством растворения реагента(-ов) на основе восстанавливающего сахара в воде, а затем добавления азотсодержащего реагента(-ов). Термин «единственная стадия получения» используется в настоящем документе в целях отличия от «множественной стадии получения», на которой первая часть полимеризуемых реагентов объединяется и хранится и/или реагирует в течение заранее определенного времени перед добавлением дополнительных полимеризуемых реагентов.

Альтернативно, связующая композиция может быть получена посредством:

объединения реагента(-ов) на основе восстанавливающего сахара, в частности всех из по меньшей мере одного реагента на основе восстанавливающего сахара, с первой частью по меньшей мере одного азотсодержащего реагента, с обеспечением промежуточной связующей композиции,

хранения промежуточной связующей композиции; и

объединения промежуточной связующей композиции со второй частью по меньшей мере одного азотсодержащего реагента с предоставлением всех полимеризуемых реагентов связующей композиции.

Промежуточная связующая композиция может содержать, состоять в основном из или состоять из продукта(-ов) реакции по меньшей мере одного реагента на основе восстанавливающего сахара с первой частью по меньшей мере одного азотсодержащего реагента. Реагенты могут быть нагреты для получения промежуточной связующей композиции; промежуточная связующая композиция впоследствии может быть охлаждена.

Первая и вторая части по меньшей мере одного азотсодержащего реагента могут представлять собой один и тот же азотсодержащий реагент или, альтернативно, они могут представлять собой различные азотсодержащие реагенты.

Как применяется в настоящем документе «хранение промежуточной связующей композиции» означает, что промежуточная связующая композиция хранится или транспортируется в течение длительного времени, в частности без кристаллизации по меньшей мере одного реагента на основе восстанавливающего сахара или гелеобразования, что сделало бы связующую композицию непригодной для использования. Промежуточная связующая композиция может храниться в течение периода по меньшей мере 30 минут, по меньшей мере 1 час, по меньшей мере 4 часа, по меньшей мере 12 часа, по меньшей мере 24 часа, по меньшей мере 96 часов, по меньшей мере 1 недели, по меньшей мере 2 недель, или по меньшей мере 4 недель.

Необязательный(е) наполнитель(и) и/или, по меньшей мере, одна дополнительная добавка в виде частиц могут быть добавлены полностью или несколькими порциями к полимеризуемым реагентам с образованием связующей композиции, которая наносится, например, на бессистемную древесную массу. В одном предпочтительном варианте осуществления, в частности для применения в производстве древесно-стружечных плит, в котором по меньшей мере одна дополнительная добавка в виде частиц содержит частицы диоксида кремния, в частности частицы высокодисперсного диоксида кремния, частицы диоксида кремния готовят в форме эмульсии, а эмульсию частиц диоксида кремния объединяют с реагентами связующей композиции.

В одном предпочтительном варианте по меньшей мере одна дополнительная добавка в виде частиц содержит, состоит в основном из или состоит из добавки в виде частиц, имеющей удельную площадь поверхности по БЭТ ≥ 50 м²/г, ≥ 70 м²/г, ≥ 100 м²/г или ≥ 120 м²/г и/или ≤ 600 м²/г, ≤ 500 м²/г, ≤ 400 м²/г, ≤ 300 м²/г, ≤ 250 м²/г, ≤ 200 м²/г, ≤ 180 м²/г или ≤ 170 м²/г. Удельная поверхность по БЭТ измеряется в соответствии со стандартом ISO 9277 для расчета удельной поверхности твердых тел.

По меньшей мере одна дополнительная добавка в виде частиц может содержать, состоять в основном из или состоять из добавки в виде частиц, в частности гидрофильных частиц, имеющих средний диаметр и/или медианный (D₅₀) диаметр первичных частиц, который составляет: i) ≥ 5 нм ≥ 7 нм, ≥ 10 нм и/или и) ≤ 100 нм, ≤ 50 нм, ≤ 30 нм или ≤ 20 нм. Медианный диаметр частиц (d₅₀) относится к размеру частиц, при котором 50% образца имеют меньший размер, а 50% образца имеют больший размер. Медианный диаметр частиц (d₅₀) и средний диаметр частиц можно определить методом лазерной дифракции, например, с использованием прибора Horiba LA 300. Образцы перед измерением могут быть деагломерированы, например, с помощью ультразвуковой вибрации в течение 2 минут.

По меньшей мере одна дополнительная добавка в виде частиц может содержать, состоять в основном из или состоять из частиц диоксида кремния, в частности частиц аморфного диоксида кремния, предпочтительно частиц синтетического аморфного диоксида кремния. Частицы диоксида кремния могут представлять собой высокодисперсный диоксид кремния, также известный как пирогенный диоксид кремния, они могут представлять собой необработанные частицы высокодисперсного диоксида кремния.

По меньшей мере одна дополнительная добавка в виде частиц может представлять собой гидрофильные частицы и/или содержать гидрофильные частицы.

Необязательный(-ые) наполнитель(-и), который отличается от по меньшей мере одной дополнительной добавки в виде частиц, может содержать, состоять в основном из или состоять из муки миндальной скорлупы, каолина и карбоната кальция. Необязательный наполнитель(-и) может составлять ≥ 2%, ≥ 5%, ≥ 10%, ≥ 15, ≥ 20% или ≥ 25% и/или ≤ 50% или ≤ 40% или ≤ 35% или ≤ 30% по сухой массе связующей композиции.

Связующая композиция может содержать вспомогательную(-ые) добавку(-и), отличную от необязательного наполнителя(-ей) и отличную от по меньшей мере одной дополнительной добавки в виде частиц. Вспомогательная(-ые) добавка(-и) может (могут) содержать одну или несколько вспомогательных добавок, выбранных из восков, красителей, разделительных агентов, акцепторов формальдегида (например, мочевины, дубильных веществ, экстракта квебрахо, фосфата аммония, бисульфита), водоотталкивающего агента, силанов, силиконов, лигнинов, лигносульфонатов и неуглеводного полигидроксильного компонента, выбранного из глицерина, полиэтиленгликоля, полипропиленгликоля, триметилолпропана, пентаэритрита, поливинилового спирта, частично гидролизованного поливинилацетата, полностью гидролизованного поливинилацетата или их смесей. Такие вспомогательные добавки обычно не являются реагентами связующей композиции, то есть они не образуют поперечных связей по меньшей мере с одним восстанавливающим сахаром и/или по меньшей мере с одним азотсодержащим реагентом (или продуктами их реакции) в процессе отверждения связующей композиции.

Связующая композиция может быть нанесена на неплотный материал, т.е. древесный материал, в форме жидкости, в частности в форме водной композиции, например, содержащей водный раствор или дисперсию, в частности, в которой сухая масса водной связующей композиции составляет: ≥ 40% масс, ≥ 45% масс, ≥ 50% масс, ≥ 55% масс, ≥ 60% масс, или ≥ 70% масс, и/или ≤ 95% масс, ≤ 90% масс, ≤ 85% масс, или ≤ 80% масс, от общей массы водной связующей композиции. В качестве альтернативы связующая композиция может быть нанесена на неплотный материал, т.е. древесный материал в виде твердого вещества, например, в виде порошка или в виде частиц. Связующая композиция может быть нанесена путем распыления; это особенно подходит для изготовления древесностружечной плиты. Связующая композиция может быть нанесена на частицы древесины, пропуская частицы древесины через спрей связующей композиции или посредством распыления связующей композиции на частицы древесины, например, пока частицы древесины смешиваются. Предпочтительно частицы древесины смешивают после нанесения связующей композиции, например, посредством перемешивания, особенно в смесителе или бункере. Связующая композиция может быть нанесена посредством распределения, например, в виде непрерывного слоя или в виде прерывистого слоя, например, в виде линий связующего; это особенно подходит для изготовления фанеры.

Древесные плиты, в частности отвержденные, могут содержать по меньшей мере 70% масс, по меньшей мере 80% масс, по меньшей мере 90% масс, или по меньшей мере 95% масс, древесного материала.

Загрузка связующего, то есть количество связующего вещества, нанесенного на неплотно собранный материал, т.е. неплотный древесный материал, и вычисленное как сухая масса связующей композиции, нанесенной на неплотно собранный материал, по отношению к объединенной массе i) сухой массы неплотно собранного материала и ii) сухой массы связующей композиции, нанесенной на неплотно собранный материал, может составлять ≥ 1,5%, ≥ 2%, ≥ 2,5%, ≥ 3%, ≥ 5%, ≥ 7% и/или ≤ 15%, ≤ 13%, ≤ 11%.

Толщина древесной плиты может быть ≥ 5 мм, ≥ 8 мм, ≥ 10 мм или ≥ 15 мм и/или ≤ 100 мм, ≤ 80 мм, ≤ 60 мм, ≤ 50 мм, ≤ 45 мм или ≤ 25 мм. Предпочтительная толщина находится в диапазоне от 10 до 45 мм или от 16 до 22 мм. Длина древесной плиты может быть ≥ 1,5 м, ≥ 2 м, ≥ 2,5 м или ≥ 3 м и/или ≤ 8 м, ≤ 6 м или ≤ 5 м. Ширина древесной плиты может быть ≥ 0,5 м, ≥ 1 м, ≥ 1,2 м, ≥ 1,5 м или ≥ 1,8 м и/или ≤ 4 м, ≤ 3 м или ≤ 3,5 м. Края древесной плиты могут быть зачищены и/или обрезаны и/или обработаны. Древесные плиты могут быть сложены в стопку и предоставлены в виде упаковки, содержащей множество плит, расположенных и/или связанных вместе, например, для облегчения транспортировки; упаковка может содержать обволакивающую пленку, например, из пластикового материала.

Воздействие на лист неплотно расположенного просмоленного древесного материала теплом и давлением с отверждением связующей композиции и с образованием древесной плиты из листа неплотно расположенного просмоленного древесного материала может включать прессование листа неплотно расположенного просмоленного древесного материала между нагретыми лентами или пластинами, например, в горячем прессе, например, при давлении ≥ 20 бар, ≥ 25 бар или ≥ 30 бар и/или ≤ 80 бар, ≤ 75 бар, ≤ 70 бар или ≤ 65 бар с получением твердой древесной плиты. Температура нагретых лент или пластин может быть ≥ 100°С, ≥ 110°С или ≥ 120°С и/или ≤ 280°С, ≤ 260°С, ≤ 240°С, ≤ 220°С или ≤ 200°С. Коэффициент сжатия, то есть время, в течение которого лист неплотно расположенного просмоленного древесного материала подвергается воздействию тепла и давления в прессе с отверждением связующей композиции и образованием древесной плиты, выражается в секундах на мм спрессованной толщины древесных плит может быть ≥ 2 с/мм, ≥ 3 с/мм, ≥ 4 с/мм или ≥ 5 с/мм и/или ≤ 10 с/мм, ≤ 9 с/мм, ≤ 8 с/мм или ≤ 7 с/мм.

В ходе прессования и/или нагревания и/или отверждения древесной плиты внутренняя температура древесной плиты, в частности температура в центре плиты в направлении ее толщины, может повышаться до температуры, которая составляет:

a) ≥ 90°С, ≥ 100°С, ≥ 110°С, ≥ 115°С, ≥ 120°С, ≥ 130°С или ≥ 140°С, и/или

b) ≤ 200°С, ≤ 180°С, ≤ 170°С или ≤ 160°С. Температура поверхностного слоя(-ев) древесной плиты может быть повышена до температуры, которая составляет:

a) ≥ 120°С, ≥ 130°С или ≥ 140°С, и/или

b) ≤ 260°С, ≤ 220°С, или ≤ 200°С.

Способы получения древесных плит в соответствии с настоящим изобретением допускают скорости отверждения, которые по меньшей мере эквивалентны таковым при получении с сопоставимыми системами связующих. Значения прочности на сдвиг древесных плит, в частности фанеры, изготовленных с использованием связующих композиций согласно настоящему изобретению, улучшаются по сравнению с показателями, полученными с использованием сравнимых связующих систем. Просачивание, например просачивание в фанере, которое можно увидеть в некоторых системах посредством обесцвечивания поверхности деревянного шпона из-за протекания связующей композиции, уменьшается, в частности подавляется или существенно подавляется по сравнению с таковым при получении с сопоставимыми связующими системами. Предполагается, что улучшенные свойства связующих композиций согласно настоящему изобретению обусловлены использованием по меньшей мере одной дополнительной добавки в виде частиц.

Не желая быть связанными какой-либо теорией, предполагается, что указанная по меньшей мере одна дополнительная добавка в виде частиц может действовать как агент, снижающий или частично ингибирующий миграцию связующей композиции. Предполагается, что указанное уменьшение или частичное ингибирование миграции связующей композиции внутри неплотно собранного материала, т.е. в целлюлозном материале древесного материала позволяет удерживать эффективное количество или концентрацию связующей композиции без распространения связующей композиции внутри целлюлозного материала для эффективного связывания древесного материала вместе, обеспечивая повышенную прочность связывания. Такое уменьшение или частичное ингибирование миграции связующей композиции внутри древесного материала, т.е. внутри целлюлозного материала, позволяет уменьшить, в частности, подавить нежелательное просачивание в фанере. Не желая быть связанными какой-либо теорией, предполагается, что указанная по меньшей мере одна дополнительная добавка в виде частиц не дает своего эффекта просто за счет изменения вязкости, поскольку без использования указанной по меньшей мере одной дополнительной добавки в виде частиц, но с наполнителями для обеспечения эквивалентной вязкости, улучшения прочности соединения и просачивания не наблюдалось. Не желая быть связанными какой-либо теорией, предполагается, что указанная по меньшей мере одна дополнительная добавка в виде частиц может действовать по меньшей мере частично как блокирующий агент, обеспечивая закупорку пор древесного материала, а также обеспечивая частично меньшую миграцию связующего вещества внутри древесного материала; однако опять же предполагается, что это не единственный механизм. Не желая быть связанными какой-либо теорией, считается, что указанная по меньшей мере одна дополнительная добавка в виде частиц, в частности гидрофильный высокодисперсный диоксид кремния, может уменьшить миграцию связующей композиции за счет образования водородной связи с полимерным связующим веществом, в частности за счет образования водородной связи между силанольными группами на поверхности гидрофильного высокодисперсного диоксида кремния с полимерным связующим веществом, в частности водородные связи с кислородом, присутствующим в связующей композиции на основе сахара, обеспечивая более уплотненную структуру связующей композиции.

Варианты осуществления настоящего изобретения далее описаны только в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг. 1 демонстрирует фанеру, изготовленную с использованием контрольной связующей композиции, и фанеру, изготовленную со связующей композицией, содержащей высокодисперсный диоксид кремния, каждая из которых показана после шлифовки конусом для выявления миграции связующего.

фиг.2 представляет собой вид сбоку фанерных деталей, показанных на фиг.1;

фиг. 3 демонстрирует полученное под микроскопом изображение линии склеивания подвергнутой конусному шлифованию фанеры, изготовленной с контрольной связующей композицией;

фиг. 4 демонстрирует полученное под микроскопом изображение линии склеивания подвергнутой конусному шлифованию фанеры, изготовленной со связующей композицией, содержащей высокодисперсный диоксид кремния;

фиг. 5 демонстрирует полученное с помощью микроскопа изображение границы между целлюлозным материалом и отвержденным связующим веществом для фанеры, изготовленной со связующей композицией, содержащей высокодисперсный диоксид кремния;

фиг. 6 представляет собой фотографию отвержденного связующего вещества, полученную после двух часов отверждения для контрольной связующей композиции и связующей композиции, содержащей высокодисперсный диоксид кремния; и

фиг. 7 представляет собой фотографию капли водной контрольной связующей композиции и капли водной связующей композиции, содержащей высокодисперсный диоксид кремния, на лицевом шпоне фанеры из тополя через два часа.

Пример 1

Примеры А1 и А2 представляют собой связующие композиции в соответствии с изобретением, причем связующая композиция содержит высокодисперсный диоксид кремния (оксид кремния (IV) от Alfa Aesar, имеющий площадь поверхности от 130 до 170 м²/г и средний размер частиц 12 нм) в качестве дополнительной добавки в виде частиц. Примеры С1 и С2 представляют собой контрольные связующие композиции. Содержания различных компонентов даны в % по массе в пересчете на общую водную массу связующих композиций на основе сахара, как показано в Таблице 1. Содержания необязательных наполнителей и тип используемых наполнителей были подобраны таким образом, чтобы получить связующую композицию с и без высокодисперсного диоксида кремния для каждого типа азотсодержащего реагента с близкими значениями вязкости.

Каждую из связующих композиций готовили посредством смешивания азотсодержащего компонента и реагентов на основе восстанавливающего сахара в воде в количествах, приведенных в таблице 2, с получением раствора/дисперсии полимеризуемых реагентов. Необязательные наполнители (в данном случае мука миндальной скорлупы, каолин и карбонат кальция) и дополнительную добавку в виде частиц высокодисперсного диоксида кремния смешивали с водным раствором/дисперсией полимеризуемых реагентов в количествах, указанных в таблице 1 выше. Затем с использованием каждой связующей композиции были изготовлены 5-слойные фанерные панели с параметрами, указанными в таблице 3.

Прочность на сдвиг измеряли в соответствии со стандартом ASTM D 906-98 (2004). Из каждой изготовленной фанерной панели вырезали две горизонтальные полосы шириной 12,9 см. Затем каждая полоса была проточена с обеих сторон на заданную глубину, чтобы обеспечить надрезы, необходимые для испытания. От каждой из этих полос отрезали 12 образцов длиной 2,5 см. Затем образец вымачивали в воде при температуре 20±3°С в течение 24 часов. Затем образцы немедленно помещали в тестометрическую машину и измеряли прочность на сдвиг (прочность на сдвиг при закрывающем растягивании (сжатие), как определено в стандарте ASTM D 906-98). Результаты медианы прочности на сдвиг приведены в таблице 4 ниже.

Результаты показывают, что использование связующих композиций А1 и А2, содержащих высокодисперсный диоксид кремния, обеспечивает лучшую прочность на сдвиг (при закрывающем растягивании (сжатие)) по сравнению с использованием связующих композиций С1 и С2 без высокодисперсного диоксида кремния.

Для фанеры, изготовленной со связующими композициями А1 и А2, просачивания не наблюдалось.

Пример 2 - Миграция связующего вещества

Для оценки миграции связующего вещества были изготовлены 5-слойные фанерные панели с параметрами панели, показанными в таблице 3, со связующими композициями А1 и С1, как показано в таблицах 1 и 2. Используемый высокодисперсный диоксид кремния представляет собой высокодисперсный диоксид кремния, как определено в Примере 1.

Миграцию связующего вещества оценивали в соответствии со следующим протоколом. Прошлифованный градиент через поверхностный шпон к линии склеивания и к внутреннему шпону был получен посредством шлифования одной из основных поверхностей каждого куска фанеры с градиентом от одной стороны фанеры к другой и проникновением в линию склеивания около самой глубокой точки. Тыльная сторона панели слегка отшлифована, чтобы сгладить локальные различия в толщине древесины. Это показывает моментальное состояние просачивания связующего вещества через часть панели. Затем берут по одной точке с каждой стороны панели (избегая центральной трети), где находится наибольшее расстояние между линией склеивания и хорошо видимым просачиванием на поверхности в этой точке, и отмечают. Затем в этой точке измеряют толщину, чтобы определить максимальную наблюдаемую толщину, которую прошло связующее вещество. Разница этих толщин получается из сравнения с соответствующей толщиной на линии склеивания, и считается, что это расстояние, на которое мигрировало связующее вещество. Его используют для сравнительной оценки характеристик просачивания различных связующих композиций. Измерение проводилось на восьми образцах. На фиг.1 и 2 показаны после шлифования: а) слева фанера, изготовленная с контрольным связующей композицией С1, и b) справа фанера, изготовленная со связующей композицией А1, содержащей высокодисперсный диоксид кремния.

Средние результаты миграции связующего вещества приведены в Таблице 5 ниже.

Результаты показывают, что меньшая миграция связующего вещества наблюдалась при использовании связующей композиции А1, содержащей высокодисперсный диоксид кремния, по сравнению со связующей композицией С1 без высокодисперсного диоксида кремния.

Пример 3 - Шлифование конусом - Фотографии под микроскопом

Фотографии фанеры, подвергнутой конусному шлифованию, изготовленной в примере 2, представлены на фиг.3, 4 и 5; фотографии сделаны с помощью микроскопа при увеличении около 100.

фиг. 3 демонстрирует линию склеивания фанеры, изготовленной с контрольной связующей композицией С1.

фиг. 4 демонстрирует линию склеивания фанеры, изготовленной со связующей композицией А1.

фиг.5 демонстрирует границу между целлюлозным материалом и отвержденным связующим веществом для фанеры, изготовленной со связующей композицией А1.

Как видно на фиг.3, связующая композиция С1, по-видимому, по меньшей мере частично проникла в целлюлозное вещество и/или значительно мигрировала в фанеру. Таким образом, предполагается, что на фактической клеевой линии присутствует уменьшенное количество связующего вещества, которое «связывает» целлюлозный материал.

Для сравнения, на фиг.4 наблюдается очень мало целлюлозного материала, поскольку связующая композиция не проникла внутрь целлюлозного материала и не мигрировала, и, следовательно, большая часть нанесенной связующей композиции остается на фактической линии склеивания и, таким образом, доступна для связывания вместе целлюлозного материала соседних слоев фанеры.

Как видно на фиг.5, на границе между целлюлозным материалом и отвержденным связующим веществом связующая композиция практически не абсорбируется целлюлозным материалом.

Пример 4 - Распределение связующей композиции

Пример А4 представляет собой связующую композицию в соответствии с изобретением, причем связующая композиция содержит высокодисперсный диоксид кремния (оксид кремния (IV) от Alfa Aesar, имеющий площадь поверхности от 130 до 170 м²/г и средний размер первичных частиц 12 нм). Пример С4 представляет собой контрольную связующую композицию. Содержания различных компонентов даны в % по массе, в пересчете на общую массу связующей композиции на основе сахара, как показано в Таблице 6. Содержания необязательных наполнителей и тип используемых наполнителей были подобраны таким образом, чтобы получить связующую композицию с близкими значениями вязкости.

Каждую из связующих композиций готовили посредством смешивания азотсодержащего компонента и реагента на основе восстанавливающего сахара в воде в количествах, приведенных в таблице 7, с получением раствора/дисперсии полимеризуемых реагентов. Необязательные наполнители (в данном случае мука миндальной скорлупы, каолин и карбонат кальция) и высокодисперсный диоксид кремния смешивали с водным раствором/дисперсией полимеризуемых реагентов в количествах, указанных в таблице 6.

Массу каждой из связующих композиций С4 и А4 наносили на металлический поднос и помещали в печь на 2 часа при 140°С. Фиг.6 представляет собой фотографию отвержденного связующего вещества С4 (показано слева) и отвержденного связующего вещества А4 (показано справа), полученных после двухчасового отверждения связующих композиций в печи. Как видно, отвержденная связующая композиция А4, содержащая высокодисперсный диоксид кремния, является более «плотной», чем отвержденная связующая композиция С4. В отвержденной связующей композиции С4 видно множество «дырок», имеющих вид вспененных ячеек; предполагается, что этим объясняется большее растекание связующей композиции С4.

Фиг. 7 представляет собой фотографию капли каждой из водной связующей композиции А4 (показана слева) и С4 (показана справа), нанесенной на лицевой шпон фанеры из тополя. Фотография сделана через 2 часа после нанесения капли на древесину. Как видно, краевой угол капли двух связующих композиций явно различается. Капля водной связующей композиции С4 уже начала проникать в древесину, в то время как капля водной связующей композиции А4 находится во все еще неизменном виде.

Пример 5 - Миграция связующего вещества

Пример А5 представляет собой связующую композицию в соответствии с изобретением, причем связующая композиция содержит высокодисперсный диоксид кремния, имеющий площадь поверхности от 130 до 170 м²/г (оксид кремния (IV) от Alfa Aesar, средний размер первичных частиц 12 нм), и пример А6 представляет собой связующую композицию в соответствии с изобретением, причем связующая композиция содержит высокодисперсный диоксид кремния, имеющий площадь поверхности от 175 до 225 м²/г (CAB-O-SIL® М5 от Cabot). Пример С5 представляет собой контрольную связующую композицию. Содержания различных компонентов даны в % по массе, в пересчете на общую массу связующей композиции на основе сахара, как показано в Таблице 8.

Каждую из связующих композиций готовили посредством смешивания азотсодержащего компонента и реагента на основе восстанавливающего сахара в воде в количествах, приведенных в таблице 9, с получением раствора/дисперсии полимеризуемых реагентов. Необязательный наполнитель (в данном случае каолин) и высокодисперсный диоксид кремния смешивали с водным раствором/дисперсией полимеризуемых реагентов в количествах, указанных в таблице 8. Затем с использованием каждой связующей композиции были изготовлены 5-слойные фанерные панели с параметрами, указанными в таблице 10.

Миграцию связующего вещества оценивали в соответствии с протоколом, как определено в примере 2.

Средние результаты миграции связующего вещества приведены в Таблице 11 ниже.

Результаты показывают, что меньшая миграция связующего вещества наблюдалась при использовании связующих композиций А5 и А6, содержащей высокодисперсный диоксид кремния, по сравнению со связующей композицией С5 без высокодисперсного диоксида кремния. Меньшая миграция связующего вещества наблюдалась при использовании связующей композиции А5, чем при использовании связующей композиции А6.

Группа изобретений относится к композитным изделиям, а именно к древесным плитам и способу их изготовления. Выполняют нанесение связующей композиции на неплотный древесный материал, расположение просмоленного древесного материала в виде листа и воздействие на лист теплом и давлением с отверждением связующей композиции и с образованием древесной плиты. Связующая композиция представляет собой связующую композицию на основе сахара, которая содержит: полимеризуемые реагенты, необязательные наполнители и по меньшей мере одну дополнительную добавку в виде твердых частиц. Выполняют нанесение связующей композиции на один или несколько отдельных шпонов, размещение одного или нескольких отдельных просмоленных шпонов в стопке отдельных шпонов. Причем направление волокон в соседних шпонах смещено, в частности, под прямым углом. Подвергают стопки воздействию тепла и давления для отверждения связующей композиции с образованием фанеры. Обеспечиваются отличные скорости отверждения, прочность связи, прочность на разделение, прочность на разрыв и снижаются свойства набухания, простота обращения и хорошая стабильность при хранении, увеличивается прочность соединения и снижается миграция связующей композиции, обеспечивается снижение и/или отсутствие просачивания связующей композиции. 4 н. и 23 з.п. ф-лы, 7 ил., 11 табл.

1. Способ изготовления древесной плиты, включающий: нанесение связующей композиции, в частности в форме водного раствора, на неплотный древесный материал с получением просмоленного неплотного древесного материала, расположение просмоленного древесного материала в виде листа неплотно расположенного просмоленного древесного материала; и воздействие на лист неплотно расположенного просмоленного древесного материала теплом и давлением с отверждением связующей композиции и с образованием древесной плиты из листа неплотно расположенного просмоленного древесного материала; причем связующая композиция представляет собой связующую композицию на основе сахара, которая содержит: полимеризуемые реагенты, причем по меньшей мере 50% по сухой массе полимеризуемых реагентов содержат реагенты, выбранные из: i) одного или нескольких реагентов на основе восстанавливающего сахара; ii) одного или нескольких реагентов, которые в условиях отверждения образуют один или несколько реагентов на основе восстанавливающего сахара; iii) отверждаемого(ых) продука(ов) реакции одного или нескольких реагентов на основе восстанавливающего сахара; iv) реагентов, которые в условиях отверждения будут реагировать с одним или несколькими реагентами на основе восстанавливающего сахара; и v) комбинаций вышеупомянутых реагентов; необязательные наполнители и по меньшей мере одну дополнительную добавку в виде твердых частиц, выбранную из группы, состоящей из: добавки(-ок) в виде частиц, имеющей(-их) удельную площадь поверхности по БЭТ ≥ 50 м²/г, измеренную в соответствии со стандартом ISO 9277; частиц аморфного диоксида кремния, в частности частиц синтетического аморфного диоксида кремния; частиц высокодисперсного диоксида кремния; и необработанных частиц высокодисперсного диоксида кремния.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полимеризуемые реагенты состоят в основном из реагента(ов) Майяра и предпочтительно состоят из реагента(ов) Майяра и содержат: один или несколько реагентов на основе восстанавливающего сахара и/или отверждаемые продукты реакции одного или нескольких реагентов на основе восстанавливающего сахара, и один или несколько азотсодержащих реагентов.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере одна дополнительная добавка в виде частиц представляет собой добавку в виде частиц, имеющую удельную площадь поверхности по БЭТ, составляющую ≥ 50 м²/г, предпочтительно ≥ 100 м²/г, более предпочтительно ≥ 120 м²/г.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что по меньшей мере одна дополнительная добавка в виде частиц имеет удельную площадь поверхности по БЭТ, составляющую ≤ 600 м²/г, предпочтительно ≤ 300 м²/г и более предпочтительно ≤ 250 м²/г.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере одна дополнительная добавка в виде частиц представляет собой добавку в виде частиц, имеющую средний размер первичных частиц ≥ 5 нм и ≤ 100 нм; предпочтительно ≥ 5 нм и ≤ 50 нм, более предпочтительно ≥ 7 нм и ≤ 30 нм и еще более предпочтительно ≥ 10 нм и ≤ 20 нм.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере одна дополнительная добавка в виде частиц содержит частицы синтетического аморфного диоксида кремния.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере одна дополнительная добавка в виде частиц содержит высокодисперсный диоксид кремния, в частности необработанный высокодисперсный диоксид кремния.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере одна дополнительная добавка в виде частиц содержит гидрофильные частицы.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что связующая композиция на основе сахара содержит: a) по меньшей мере 1% масс., предпочтительно по меньшей мере 3% масс., предпочтительно по меньшей мере 5% масс., более предпочтительно по меньшей мере 7% масс., по меньшей мере одной дополнительной добавки в виде частиц, в пересчете на сухую массу связующей композиции на основе сахара; и/или b) не более 15% масс., предпочтительно не более 12% масс., более предпочтительно не более 10% масс. по меньшей мере одной дополнительной добавки в виде частиц в пересчете на сухую массу связующей композиции на основе сахара.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере один реагент на основе восстанавливающего сахара выбирают из группы, состоящей из ксилозы, декстрозы, фруктозы и их комбинаций.

11. Способ по п. 2, отличающийся тем, что полимеризуемые реагенты содержат по меньшей мере один реагент на основе восстанавливающего сахара, и по меньшей мере один азотсодержащий реагент.

12. Способ по п. 2, отличающийся тем, что полимеризуемые реагенты содержат отверждаемый(-ые) продукт(ы) реакции по меньшей мере одного реагента на основе восстанавливающего сахара, и по меньшей мере одного азотсодержащего реагента.

13. Способ по п. 2, отличающийся тем, что по меньшей мере один азотсодержащий реагент содержит полипервичный(-ые) полиамин(ы), в частности полипервичный(-ые) полиамин(ы), выбранный(-ые) из группы, состоящей из: дипервичных диаминов, предпочтительно 1,6-диаминогексана; трипервичного(-ых) триамина(-ов), предпочтительно 4-(аминометил)-1,8-октандиамина; и их комбинаций.

14. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полимеризуемые реагенты состоят в основном из реагента(ов) Майяра, и предпочтительно состоят из реагента(ов) Майяра, и содержат: один или несколько реагентов на основе восстанавливающего сахара и/или отверждаемый(-ые) продукт(-ы) реакции одного или нескольких реагентов на основе восстанавливающего сахара, и один или несколько азотсодержащих реагентов; и причем один или несколько реагентов на основе восстанавливающего сахара, выбирают из группы, состоящей из ксилозы, декстрозы, фруктозы и их комбинаций.

15. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полимеризуемые реагенты состоят в основном из реагента(ов) Майяра, и предпочтительно состоят из реагента(ов) Майяра, и содержат: один или несколько реагентов на основе восстанавливающего сахара и/или отверждаемый(-ые) продукт(-ы) реакции одного или нескольких реагентов на основе восстанавливающего сахара, и один или несколько азотсодержащих реагентов; и причем один или несколько азотсодержащих реагентов, выбирают из группы, состоящей из 1,6-диаминогексана, 4-(аминометил)-1,8-октандиамина и их комбинаций.

16. Способ по п. 11, отличающийся тем, что полимеризуемые реагенты содержат от 60% масс. до 95% масс. по меньшей мере одного реагента на основе восстанавливающего сахара, и от 5% масс. до 40 % масс. по меньшей мере одного азотсодержащего реагента, в пересчете на общую сухую массу полимеризуемых реагентов.

17. Способ по п. 1, отличающийся тем, что связующая композиция на основе сахара содержит: a) по меньшей мере 40% масс., предпочтительно по меньшей мере 50% масс., предпочтительно по меньшей мере 55% масс., более предпочтительно по меньшей мере 60% масс. полимеризуемых реагентов, в пересчете на общую сухую массу связующей композиции; и/или b) менее 99% масс., менее 97% масс., менее 95% масс., менее 90% масс., менее 80% масс. или менее 70% масс. полимеризуемых реагентов в пересчете на общую сухую массу связующей композиции.

18. Способ по п. 1, отличающийся тем, что связующая композиция на основе сахара содержит от 3 до 50% масс., в частности, от 5 до 40% масс., особенно от 15 до 35% масс. необязательного(-ых) наполнителя(-ей), в пересчете на общую сухую массу связующей композиции.

19. Способ по п. 1, отличающийся тем, что необязательные наполнители включают один или несколько наполнителей, выбранных из группы, состоящей из муки миндальной скорлупы, каолина, карбоната кальция и их комбинаций.

20. Способ по п. 1, отличающийся тем, что связующую композицию наносят на неплотный древесный материал в форме водного раствора, который содержит от 40 до 95% масс., в частности от 45 до 90% масс., предпочтительно от 50 до 85% масс., или более предпочтительно от 60 до 80% масс. твердых веществ, в пересчете на общую массу водной связующей композиции.

21. Способ по п. 1, отличающийся тем, что древесные плиты содержат по меньшей мере 70% масс., по меньшей мере 80% масс., по меньшей мере 90% масс. или по меньшей мере 95% масс. древесного материала.

22. Способ по п. 1, отличающийся тем, что древесную плиту выбирают из группы, состоящей из фанеры; древесно-стружечной плиты, в частности древесно-стружечной плиты Р4; ориентированно-стружечной плиты; и древесноволокнистой плиты, в частности, твердой плиты (НВ), плиты средней плотности (MBL или МВН), мягкой плиты (SB) или древесноволокнистой плиты средней плотности (MDF).

23. Способ по одному из пп. 1-22, отличающийся тем, что: древесная плита представляет собой фанеру, включающую стопку отдельных шпонов, неплотный древесный материал включает один или несколько отдельных шпонов, просмоленный древесный материал включает один или несколько отдельных просмоленных шпонов, размещение просмоленного древесного материала в виде листа неплотно размещенного просмоленного древесного материала включает размещение просмоленного шпона в стопку, причем направление волокон в соседних шпонах смещено, в частности, смещено под прямым углом.

24. Способ по одному из пп. 1-22, отличающийся тем, что: древесная плита представляет собой древесно-стружечную плиту, и неплотный древесный материал содержит древесные частицы.

25. Применение по меньшей мере одной дополнительной добавки в виде частиц в способе изготовления фанеры по п. 23 для уменьшения просачивания связующей композиции через шпон во время отверждения.

26. Применение по меньшей мере одной дополнительной добавки в виде частиц в способе получения древесно-стружечной плиты по п. 24 для снижения склонности древесно-стружечной плиты к набуханию при погружении в воду.

27. Способ изготовления фанеры, включающей стопку отдельных шпонов, причем способ включает: нанесение связующей композиции, в частности, в форме водного раствора, на один или несколько отдельных шпонов с получением одного или нескольких отдельных просмоленных шпонов, размещение одного или нескольких отдельных просмоленных шпонов в стопке отдельных шпонов, причем направление волокон в соседних шпонах смещено, в частности, смещено под прямым углом; и подвергание стопки воздействию тепла и давления для отверждения связующей композиции с образованием фанеры; причем связующая композиция представляет собой связующую композицию на основе сахара, которая содержит: полимеризуемые реагенты, причем по меньшей мере 50% по сухой массе полимеризуемых реагентов содержат реагенты, выбранные из: i) одного или нескольких реагентов на основе восстанавливающего сахара; ii) одного или нескольких реагентов, которые в условиях отверждения образуют один или несколько реагентов на основе восстанавливающего сахара; iii) отверждаемого(ых) продукта(ов) реакции одного или нескольких реагентов на основе восстанавливающего сахара; iv) реагентов, которые в условиях отверждения будут реагировать с одним или несколькими реагентами на основе восстанавливающего сахара; и v) комбинаций вышеупомянутых реагентов; необязательные наполнители и по меньшей мере еще одну дополнительную добавку в виде частиц, выбранную из группы, состоящей из: добавки(-ок) в виде частиц, имеющей(-их) удельную площадь поверхности по БЭТ ≥ 50 м²/г, измеренную в соответствии со стандартом ISO 9277; частиц аморфного диоксида кремния, в частности частиц синтетического аморфного диоксида кремния; частиц высокодисперсного диоксида кремния; и необработанных частиц высокодисперсного диоксида кремния, причем по меньшей мере одна дополнительная добавка в виде частиц содержит высокодисперсный диоксид кремния.