СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ДРЕВЕСНЫХ ПЛИТ, В ЧАСТНОСТИ ДРЕВЕСНЫХ ОСП-ПЛИТ, И ДРЕВЕСНАЯ ПЛИТА, КОТОРАЯ МОЖЕТ БЫТЬ ПРОИЗВЕДЕНА В СООТВЕТСТВИИ С УКАЗАННЫМ СПОСОБОМ
METHOD OF MANUFACTURE OF WOOD PLATES, IN PARTICULARLY WOOD OSP-PLATES, AND A WOOD PLATE WHICH MAY BE PRODUCED IN ACCORDANCE WITH THIS METHOD

Настоящее изобретение относится к способу производства древесных плит, в частности древесных плит с ориентированной стружкой (ОСП), в соответствии с пунктом 1 формулы изобретения и к древесной плите, которую можно получить при помощи этого способа, в соответствии с пунктом 14 формулы изобретения.
ОСП-плиты - это древесные плиты, изготовленные из стружки, т.е., длинных щепок. ОСП-плиты, изначально возникшие как отходы производства шпона и фанеры, теперь все больше и больше используются при строительстве деревянных и сборных домов в связи с тем, что ОСП-плиты имеют легкий вес, но отвечают требованиям статической прочности для конструкционных плит. Таким образом, ОСП-плиты используются в качестве конструкционных плит, а также в качестве стеновых или кровельных панелей, или при настилке полов.
ОСП-плиты производят с помощью многоэтапного процесса, при котором изначально щепки или стружку вырезают с окоренных бревен, предпочтительно мягких пород дерева, в продольном направлении вращающимися лезвиями. Последующее высушивание при высоких температурах предназначено для уменьшения природной влажности стружки. Влажность или другие параметры стружки могут отличаться в зависимости от того, какое клеящее вещество используется. Это связано с тем, что способность к смачиванию клеящего вещества на довольно влажной стружке может отличаться от таковой на сухой стружке. К тому же, в идеале в стружке должно быть как можно меньше влаги во время операции прессования, чтобы давление пара, которое возникает во время операции прессования, могло быть значительно уменьшено, иначе сырая плита может разорваться.
После высушивания стружку помещают в устройство для покрытия смолой, в котором на щепки наносится смола/клеящее вещество в тонко дисперсной форме. В основном используются смолы на основе PMDI (полимерного дифенилметандиизоцианата) или MUPF (меламин-мочевина-фенолформальдегида). Смешанные виды смол также можно использовать в ОСП-плитах. Эти смолы используются потому, что, как упоминалось выше, ОСП-плиты часто используются в строительной отрасли. Смолы, используемые в этом случае, должны быть стойкими к воздействию влаги/влажности.
После покрытия смолой, покрытая смолой стружка рассеивается в рассеивающих машинах поочередно вдоль и поперек направления обработки таким образом, что щепки располагаются крестообразно, по меньшей мере тремя слоями (нижний слой - центральный слой - верхний слой, где направления рассеивания одинаковы для верхнего и нижнего слоев, но отличаются от направления рассеивания центрального слоя).
После рассеивания стружку подвергают непрерывному прессованию при высоком давлении и высокой температуре, например от 200 до 250°С.
Вместе с тем, испытание ОСП-плит в отношении их технологических свойств показало, что значения прочности и фотографии трещин, полученные в результате испытаний на разрушение, демонстрируют, что существуют проблемы со смачиванием смолы на стружке. Известно, например, что мягкие породы дерева содержат разное количество жирных кислот на поверхности их клеток в зависимости от поры года. Эти повышенные уровни жирных кислот ухудшают смачивание древесной поверхности смолами, результатом чего является уменьшение значений прочности при поперечном растяжении. В связи с тем, при создании должны быть гарантированы определенные минимальные значения прочности и/или должны быть задокументированы внешние испытания, на этих изделиях должно быть увеличено количество смолы. Это приводит к увеличению стоимости и дополнительным испытаниям. Это также уменьшает количество низких значений параметров, которые не соответствуют требуемым техническим характеристикам.
Таким образом, производство ОСП-плит, которые должны отвечать минимальным требованиям с точки зрения прочности, приводит к возникновению недостатков, таких как дополнительные расходы вследствие использования большего количества смолы/клеящего вещества, увеличение количества испытаний и большого количества плит низкого качества (большее количество изделий второго сорта).
Задача, решаемая при помощи настоящего изобретения, состоит в том, чтобы преодолеть приведенные выше недостатки в производстве ОСП-плит и обеспечить возможность уменьшения количества смолы/клеящего вещества.
Согласно настоящему изобретению эта проблема решается с помощью способа с признаками по пункту 1 формулы изобретения и древесной плиты с признаками по пункту 14 формулы изобретения.
В настоящем изобретении, соответственно, предлагается способ производства древесных панелей, в частности древесных ОСП-плит, включающий этапы:
a) предоставления деревянных щепок (деревянной стружки);
b) нанесения по меньшей мере одной клеящей системы на деревянную стружку, где клеящая система содержит:
- по меньшей мере одно полимерное клеящее вещество, и
- по меньшей мере одну наночастицу размером меньше 500 нм, где по меньшей мере одна частица модифицирована по меньшей мере одним соединением общей формулы (I)
или общей формулы (II)
где
- X 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, выбранный из группы, включающей замещенный и незамещенный алкил, замещенный и незамещенный арил, замещенный и незамещенный алкенил, замещенный и незамещенный алкинил, замещенный и незамещенный циклоалкил, каждый из которых может быть прерван посредством -О- или -NH-, и
- где R может содержать по меньшей мере одну функциональную группу Q, выбранную из группы, включающей эпоксидную, гидроксильную, простую эфирную, амино-, моноалкиламино-, диалкиламино-, замещенную и незамещенную анилиновую, амидную, карбоксильную, акрилоильную, акрилоилокси-, метакрилоильную, метакрилоилокси-, меркапто-, циано-, алкокси-, изоциано-, альдегидную, алкилкарбонильную группу, группу ангидрида кислоты и/или фосфорной кислоты,
- а = 0, 1, 2, 3, в частности 0 или 1,
- b, с, d = 0 или 1, и
- е = 1, 2, 3;
где клеящую систему примешивают к деревянной стружке в количестве от 1,0 до 2,5 вес. %, предпочтительно от 1,5 до 2,4 вес. % и более предпочтительно от 2,0 до 2,2 вес. % в пересчете на вес деревянной стружки, и
с) прессования деревянной стружки, к которой примешана клеящая система, с формированием древесных плит.
Способ согласно настоящему изобретению путем использования клеящей системы, состоящей из полимерного клеящего вещества и наночастиц, модифицированных силановыми соединениями, позволяет уменьшить количество водостойкой смолы/клеящего вещества, которое обычно используется при производстве древесных плит, таких как ОСП-плиты, по меньшей мере на 20-30% по сравнению с обычными водостойкими клеящими веществами. Уменьшение, благодаря клеящей системе, которая используется в данном случае, количества водостойких дорогостоящих клеящих веществ, которые используются в плитах в отрасли строительства, является существенным и позволяет значительно удешевить производство плит, при этом свойства остаются прежними, в частности относительно прочности при поперечном растяжении.
Считается, что использование клеящей системы, состоящей из полимерного клеящего вещества и наночастиц, модифицированных силановыми соединениями, улучшает смачивание поверхности стружки смолой, а также улучшает прилипание смолы к поверхности стружки. Улучшенное прилипание смолы к поверхности стружки, в свою очередь, служит для обеспечения уменьшения изменений относительно уровня прочности ОСП-плит, к тому же в идеальном варианте постоянные адаптации к сезонным колебаниям могут быть полностью исключены.
Силановые соединения реагируют с древесной поверхностью и, таким образом, служат для улучшения прилипания смолы/полимерного клеящего вещества к древесной поверхности. Силановые соединения, которые химически связаны с наночастицами, таким образом, имеют не только реакционноспособные/функциональные группы, например группы ОН, для химического соединения с применяемым полимерным клеящим веществом, например, формальдегидным клеящим веществом или клеящим веществом PMDI, но также по меньшей мере одну функциональную группу, например изоцианатную или глицидиловую группы, для химической связи со свободными группами ОН целлюлозы на поверхности стружки. Наночастицы, модифицированные силановыми соединениями, таким образом образуют связующее вещество между матрицей полимерного клеящего вещества и древесной поверхностью стружки.
Тем более, даже частичное впитывание/диффузия клеящей системы в древесную матрицу стружки могут быть предотвращены, поскольку модифицированные наночастицы имеют гидрофильные фрагменты, которые предотвращают любое проникновение в гидрофобную древесную матрицу и/или слой жирных кислот, присутствующий на поверхности стружки.
Деревянная стружка, которая используется в настоящем изобретении, может иметь длину 50-200 мм, предпочтительно 70-180 мм и более предпочтительно 90-150 мм, и ширину - 5-50 мм, предпочтительно 10-30 мм и более предпочтительно 15-20 мм, и толщину 0,1-2 мм, предпочтительно 0,3-1,5 мм, более предпочтительно 0,4-1 мм.
Преимущество в одном варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению заключается в использовании полимерного клеящего вещества, выбранного из группы, включающей формальдегидные клеящие вещества, полиуретановые клеящие вещества, клеящие вещества на основе эпоксидных смол, клеящие вещества на основе сложных полиэфиров. Используемое клеящее вещество на основе конденсата формальдегида может, в частности, представлять собой клеящее вещество на основе фенолформальдегидной смолы (PF), клеящее вещество на основе крезол/резорцин-формальдегидной смолы, клеящее вещество на основе мочевиноформальдегидной смолы (UF) и/или клеящее вещество на основе меламинформальдегидной смолы (MF).
В данном случае преимуществом является использование полиуретанового клеящего вещества, причем в этом случае полиуретановое клеящее вещество основано на ароматических полиизоцианатах, в частности полидифенилметандиизоцианате (PMDI), толилендиизоцианате (TDI) и/или дифенилметандиизоцианате (MDI), причем PMDI является особенно предпочтительным. В одном предпочтительном варианте используется исключительно полиуретановое клеящее вещество, т.е., никакие другие клеящие системы не используются в этом случае.
Тем не менее, способ согласно настоящему изобретению имеет другой вариант осуществления, в котором можно использовать более одного полимерного клеящего вещества. Таким образом, можно использовать первое полимерное клеящее вещество, содержащее по меньшей мере одно клеящее вещество, полученное путем поликонденсации, такое как клеящее вещество на основе полиамида, сложного полиэфира, силикона и/или конденсата формальдегида, в частности клеящее вещество на основе фенолформальдегидной смолы (PF), клеящее вещество на основе крезол/резорцин-формальдегидной смолы, клеящее вещество на основе мочевиноформальдегидной смолы (UF) и/или клеящее вещество на основе меламинформальдегидной смолы (MF), и второе полимерное клеящее вещество, содержащее по меньшей мере одно клеящее вещество, полученное путем полиприсоединения, такое как клеящее вещество на основе эпоксидной смолы, полицианурата и/или полиуретана, в частности полиуретановое клеящее вещество на основе полидифенилметандиизоцианата (PMDI). Гибридные клеящие системы этого типа известны из документа ЕР 2447332 В1.
1-6
6-10
2-7
2-7
1
12
1
6
1-4
Фрагмент X преимущественно выбран из группы, включающей фтор, хлор, бром, йод, Cалкокси, в частности метокси, этокси, н-пропокси и бутокси, Сарилокси, в частности фенокси, Сацилокси, в частности ацетокси или пропионокси, Салкилкарбонил, в частности ацетил, моноалкиламино или диалкиламино от С до C, в частности от С до С. Особенно предпочтительными гидролизуемыми группами являются Салкоксигруппы, в частности метокси- и этоксигруппы.
1-30
5-25
2-6
2-6
6-10
Негидролизуемый R предпочтительно выбран из группы, включающей замещенный и незамещенный Салкил, в частности Салкил, замещенный и незамещенный Салкенил, замещенный и незамещенный Салкинил и замещенный и незамещенный Сарил.
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-пропенил, 2-пропенил, бутенил, ацетиленил, пропаргил, фенил и нафтил.
2
Термин «негидролизуемый органический фрагмент» в контексте настоящего изобретения следует понимать как органический фрагмент, который в присутствии воды не приводит к образованию группы ОН или группы NH, связанной с атомом кремния.
В одном варианте по меньшей мере одна функциональная группа Q выбрана из группы, включающей эпоксидные, гидроксильные, простые эфирные, акрилоильные, акрилоилокси-, метакрилоильные, акрилоилокси-, алкокси-, циано- и/или изоцианогруппы. По меньшей мере одна функциональная группа Q, которая присутствует в органическом негидролизуемом фрагменте R, в дополнительном варианте предпочтительно включает эпоксидную группу, в частности глицидиловую или глицидилоксигруппу, аминогруппу или изоцианогру ппу.
Функциональные группы, благодаря которым сшивание является возможным, содержат особые группы, способные к реакциям аддитивной полимеризации и/или поликонденсации с ростом цепи, в то же время следует понимать, что термин «реакция аддитивной полимеризации с ростом цепи» также охватывает реакции полиприсоединения. Функциональные группы предпочтительно выбраны так, чтобы органическое сшивание между полимерным клеящим веществом и древесной поверхностью и, при необходимости, также между разными клеящими системами могло быть осуществлено посредством необязательно катализированных реакций полимеризации и/или конденсации с ростом цепи.
Силанами, которые используются в особенно предпочтительном варианте осуществления, являются тетраэтоксисилан, метилтриэтоксисилан, гамма-изоцианатпропилтриэтоксисилан или глицидилоксипропилтриэтоксисилан.
В предпочтительном варианте осуществления частицы модифицированы/перемешаны с двумя или более, предпочтительно тремя или более разными соединениями общей формулы (I) и/или (II).
4
a
(4-a)
a
(4-a)
Таким образом, можно применять клеящую систему, в которой первое соединение соответствует формуле S1X, где X представляет собой ОН или алкокси, в частности метокси, этокси, н-пропокси или изопропокси, и второе соединение соответствует формуле RSiX, где а=1 или 2, X представляет собой ОН или алкокси, в частности метокси, этокси, н-пропокси или изопропокси, R представляет собой метил, этил, н-пропил или н-бутил, и Q представляет собой глицидиловую или глицидилоксигруппу, алкокси-, амино-или изоцианогруппу. Молярное соотношение первого и второго соединений может составлять от 0,1 до 1 моль, предпочтительно от 0,1 до 0,5 моль и более предпочтительно от 0,1 до 0,4 моль. Третье соединение может аналогично соответствовать формуле RSiX, где а=1 или 2, где X представляет собой ОН или алкокси, в частности метокси, этокси, н-пропокси или изопропокси, и R представляет собой метил, этил, н-пропил или н-бутил (т.е., R в данном случае не содержит функциональную группу Q).
Как описано выше, негидролизуемый фрагмент R не обязательно должен иметь по меньшей мере одну функциональную группу Q. К тому же, фрагмент R может также быть замещенным другими фрагментами.
3
7
1
12
1
12
1
12
1
10
1
10
Термин «замещенный», при использовании с «алкил», «алкенил», «арил» и т.д., обозначает замещение одного или более атомов, обычно атомов водорода, одним или более из следующих заместителей, предпочтительно одним или двумя из следующих заместителей: галогена, гидроксила, защищенного гидроксила, оксо, защищенной оксо, С-Сциклоалкила, 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, С-Салкокси, С-Сацила, С-Сацилокси, акрилоилокси, нитро, карбоксила, защищенного карбоксила, карбамоила, циано, метил сульфониламино, тиола, С-Салкилтио и С-Салкилсульфонила. Каждая из замещенных алкильных групп, ар ильных групп, алкенильных групп может быть замещена один или более раз, предпочтительно один или два раза, одинаковыми или различными заместителями.
2
6
2
6
Термин «алкинил» в контексте настоящего документа обозначает фрагмент формулы R-C≡C-, в частности «С-Салкинил». Примеры С-Салкинилов 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» в контексте настоящего документа обозначает ароматические углеводороды, например, фенил, бензил, нафтил или антрил. Замещенные арильные группы представляют собой арильные группы, которые, как определено выше, замещены одним или более заместителями.
Термин «циклоалкил» включает группы: циклопропил, циклобутил, циклопентил, циклогексил и циклогептил.
2
2
3
2
2
Предпочтительно используемые частицы имеют размер от 2 до 400 нм, предпочтительно от 2 до 100 нм и более предпочтительно от 2 до 50 нм. Частицы по своей природе могут быть, в частности, оксидными, гидрооксидными или оксигидрооксидными, что может обеспечиваться различными способами такими как, например, процесс ионообмена, плазменный процесс, золь-гель методы, измельчение или также газоплазменное осаждение. В предпочтительном варианте осуществления используются частицы на основе SiO, АlO, ZrO, TiO, SnO.
2
2
2
В предпочтительном варианте осуществления используются частицы SiO, которые имеют размер частицы от 10 до 20 нм, например 12 или 17 нм. Частицы SiO могут присутствовать в водной суспензии в коллоидной форме. В данном случае SiO присутствует в форме одиночных взаимно несшитых сферических частиц, поверхность которых гидроксилирована.
В другом варианте осуществления содержание полимерного клеящего вещества клеящей системы, которая используется в настоящем изобретении, составляет не менее, чем 90 вес. %, предпочтительно не менее, чем 80 вес. %, более предпочтительно не менее, чем 70 вес. %. Каждое из силановых соединений и частиц используется в количестве от 1 до 15 вес. %, предпочтительно от 3 до 13 вес. % и более предпочтительно от 5 до 10 вес. % в пересчете на общее количество полимерного клеящего вещества. Содержание растворителя, которое является существенным в связи с использованием силанов, аналогично составляет от 1 до 15 вес. %, предпочтительно от 3 до 13 вес. % и более предпочтительно от 5 до 10 вес. %. Эти частицы, тем не менее, первоначально не учитываются в содержании растворителя используемого полимерного клеящего вещества.
В предпочтительном варианте осуществления клеящую систему распыляют на деревянную стружку. В этом варианте осуществления модифицированные наночастицы можно смешивать с полимерным клеящим веществом до распыления, или, поскольку это также возможно, модифицированные наночастицы наносят по отдельности на деревянную стружку перед этапом распыления полимерного клеящего вещества.
Этап прессования деревянной стружки с клеящей системой согласно настоящему изобретению предпочтительно выполняют при температурах от 150 до 250°С и более предпочтительно выполняют при температурах от 200 до 220°С.
Клеящую систему, используемую в настоящем изобретении, можно получить в результате способа, включающего этапы:
a) введения по меньшей мере одной частицы в дисперсию или суспензию (первого) полимерного клеящего вещества;
b) примешивания по меньшей мере одного первого соединения общей формулы (I) и/или (II) и необязательно инициатора полимеризации,
c) необязательно примешивания по меньшей мере одного второго соединения общей формулы (I) и/или (II), отличающегося от первого соединения общей формулы (I) и/или (II),
d) примешивания по меньшей мере одного катализатора, в частности кислоты.
На следующем этапе другое второе полимерное клеящее вещество может подобным образом быть примешано к клеящей системе. Второе полимерное клеящее вещество предпочтительно отличается от первого полимерного клеящего вещества. Можно, например, использовать полиуретановое клеящее вещество, такое как, например, PMDI, как первое полимерное клеящее вещество, и формальдегидное клеящее вещество, такое как меламинформальдегидное клеящее вещество, как второе полимерное клеящее вещество.
Клеящую систему, используемую в настоящем изобретении, подобным образом можно получить в результате способа, включающего этапы:
a) смешивания двух или более разных соединений общей формулы (I) и (II),
b) примешивания по меньшей мере одной частицы к смеси, полученной на этапе а), и необязательно примешивания по меньшей мере одного катализатора, в частности кислоты,
c) примешивания по меньшей мере одного (первого) полимерного клеящего вещества.
Кроме того, в этом случае дополнительное второе клеящее вещество можно примешать на дополнительном этапе.
Применяемый инициатор полимеризации включает, например, дилаурат диизобутилолова, оксазолидин, бис-оксазолидин, хлорид цинка, а также соединения, относящиеся к классу кетиминов или альдиминов.
Органические и/или неорганические кислоты, которые используют в качестве катализаторов, выбраны из группы, включающей фосфорную кислоту, уксусную кислоту, n-толуолсульфоновую кислоту, соляную кислоту, муравьиную кислоту или серную кислоту. Также применяют аммониевые соли, такие как сульфат аммония, которые реагируют как слабые кислоты.
Частицы предпочтительно используют в количестве от 1 до 15 вес. %, предпочтительно от 3 до 13 вес. % и более предпочтительно от 5 до 10 вес. %. Также можно примешивать частицы к смеси в количестве 0,1-10 вес. %, предпочтительно 0,5-5 вес. % и более предпочтительно 1-2 вес. %.
Температуры во время всего процесса создания клеящей системы обычно находятся в диапазоне от 20 до 80°С, предпочтительно от 30 до 60°С.
Подобным образом можно получить клеящую систему согласно настоящему изобретению с помощью процесса, в котором первоначально применяют только предшественники из вышеупомянутых веществ, причем допускается рост количества наноразмерных частиц в растворе. Для этого сначала отмеряют порцию спиртового раствора, например, изопропанола. Затем, ρ-толуолсульфоновую кислоту и материал в виде частиц, такой как, например, н-пропоксид циркония, примешивают с образованием наноразмерных частиц в растворе, которые впоследствии способны далее подвергаться модификации.
Древесная ОСП-плита, которую производят при помощи способа согласно настоящему изобретению, имеет содержание полимерного клеящего вещества, или содержание клеящей системы, от 1,0 до 2,5 вес. %, предпочтительно от 1,5 до 2,4 вес. % и более предпочтительно от 2,1 до 2,2 вес. % в пересчете на общее количество деревянной стружки. В одном варианте древесная ОСП-плита содержит полиуретановое клеящее вещество или формальдегидное клеящее вещество в качестве полимерного клеящего вещества, предпочтительно исключительно полиуретановое клеящее вещество.
Нужно отметить, что использование клеящей системы согласно настоящему изобретению в древесных ОСП-плитах не изменяет технологических параметров плит, таких как прочность при поперечном растяжении и прочность при изгибе по сравнению с обычными клеящими веществами без модифицированных наночастиц.
Таким образом, в настоящем изобретении предлагается древесная ОСП-плита, которая имеет уменьшенное содержание клеящего вещества без изменения ее технологических параметров. Использование клеящей системы согласно настоящему изобретению, состоящей из полимерного клеящего вещества и наночастиц, модифицированных силаном, обеспечивает по меньшей мере частичное препятствие впитыванию полимерного клеящего вещества, такого как смола PMDI, в древесную матрицу.
Изобретение будет более подробно описано со ссылкой на несколько рабочих примеров.
Рабочий пример 1: Получение первой клеящей системы
2
2
Начальную порцию обеспечивают в виде уретановой матрицы (PMDI), которая все еще содержит группы ОН и/или несвязанные циановые группы. Частицы SiO перемешивают в уретановой матрице с концентрацией 0,1-10 вес. % предпочтительно 0,5-5 вес. %, более предпочтительно 1-2 вес. %. За этим следует примешивание изоцианатопропилтриэтоксисилана и возможно инициатора дилаурата диизобутилолова в случае, если инициатор еще не присутствует в полиуретане. Эту смесь нагревают до 50°С и поддерживают температуру 50°С в течение приблизительно 30 минут. После охлаждения до комнатной температуры, глицидилоксипропилтриэтоксисилан и кислоту, например фосфорную кислоту, примешивают в качестве катализатора и перемешивают в течение следующих 60 минут. Смесь полиуретан-силан-SiO, полученная таким образом, можно затем необязательно перемешивать с матрицей меламиновой смолы.
Рабочий пример 2: Получение второй клеящей системы
2
Вначале отмеряют порцию смеси этанола и воды и примешивают к ней смесь глицидилоксипропилтриэтоксисилана и тетраэтоксисилана. За этим следует примешивание водного раствора силикатного золя, т.е., наноразмерных частиц SiO в воде, а также примешивание кислоты, например, уксусной кислоты или пара-толуолсульфоновой кислоты, как катализатора, и перемешивание в течение 5 минут. После перемешивания в течение 5 минут примешивают клеящее вещество PMDI. После этого клеящая система готова к использованию.
Рабочий пример 3: Получение третьей клеящей системы
2
Вначале отмеряют порцию смеси этанола и воды и примешивают к ней смесь 111,36 г глицидилоксипропилтриэтоксисилана (0,4 моль), 20,33 г тетраэтоксисилана (0,1 моль) и 17,8 г метилтриэтоксисилана. Потом следует примешивание 114 г водного раствора силикатного золя (Kieselsol А200/30), т.е., наноразмерных частиц SiO (размер частицы 12 нм) к воде, а также примешивание 4 г пара-толуолсульфоновой кислоты в качестве катализатора и перемешивание в течение 5 минут. После перемешивания в течение 5 минут примешивают клеящее вещество PMDI. После этого клеящая система готова к использованию.
Рабочий пример 4: Получение четвертой клеящей системы
2
Вначале отмеряют порцию смеси этанола и воды и примешивают к ней смесь 111,36 г глицидилоксипропилтриэтоксисилана (0,4 моль), 20,33 г тетраэтоксисилана (0,1 моль) и 17,8 г метилтриэтоксисилана. Потом следует примешивание 114 г водного раствора силикатного золя (Kieselsol А200/30), т.е., наноразмерных частиц SiO (размер частицы 17 нм) к воде, а также примешивание 4 г пара-толуолсульфоновой кислоты в качестве катализатора и перемешивание в течение 5 минут. После перемешивания в течение 5 минут примешивают клеящее вещество PMDI. После этого клеящая система готова к использованию.
Затем, третью и четвертую клеящие системы наносят на образец древесностружечной плиты и на эталонный образец древесно-стружечной плиты соответственно. В каждом случае 1 мл раствора наносили на срезанную область эталонного образца древесно-стружечной плиты и высушивали в сушильной камере при 100°С в течение 15 минут. Глубину проникания раствора затем определяли путем визуального осмотра. Каждый из пяти образцов древесностружечной плиты испытывали в целях эксперимента.
Смола PMDI впитывается в этой процедуре (отверждение при 100°С в течение 15 минут) глубоко внутрь образца древесно-стружечной плиты и, соответственно, исчезает с поверхности раздела клеящее вещество-склеиваемый материал. Фактически, смола PMDI проникает так глубоко в образец древесностружечной плиты, что ее можно увидеть на обратной стороне образца древесностружечной плиты, так же как и на передней стороне.
2
2
В то же время, примешивание 5 вес. % частиц, модифицированных SiO, как на третьем и четвертом рабочих примерах к смоле PMDI приводит к другому результату, после отверждения при 100°С в течение 15 мин. На передней стороне и на обратной стороне следы проникания модифицированной смолы едва видны (рабочий пример 3) или полностью отсутствуют (рабочий пример 4). При увеличении уровня частиц, модифицированных SiO, до 20 вес. % и отверждения при 100°С в течение 15 мин, смола не только полностью остается на поверхности, но и слегка вспенивается.
2
Результаты однозначно демонстрируют то, что примешивание наночастиц, модифицированных SiO, к пене PMDI является эффективным в предотвращении впитывания/диффузии смолы PMDI в древесные волокна/стружку, позволяя уменьшить количество связующего, необходимого в процессе изготовления древесных плит.
Рабочий пример 5: Производство ОСП-плиты
Производственную линию ОСП-плит использовали для изготовления ОСП-плит (18 мм) при стандартных условиях.
Смолу PMDI использовали во внешних слоях и в центральном слое, причем доля смолы достигает 2,9 вес. % в пересчете на вес стружки (абсолютно сухое дерево) (плита для сравнения).
2
2
При испытании, силан, описанный выше в рабочем примере 2, примешивали в количестве 5 вес. %, к смоле PMDI. Модифицированную смолу PMDI использовали для изготовления ОСП-плит, при этом доля смолы составляет 2,4 вес. % в пересчете на вес стружки. Затем определяли прочность при поперечном растяжении плит. Значение 0,43 Н/мм было найдено для испытываемой плиты. Значение 0,44 Н/мм было определено для сравнительной плиты.
Из этого следует, что значительное уменьшение количества смолы обеспечивает почти одинаковые технологические параметры. Оказалось, что силаны, связанные с наноразмерными частицами, являются эффективными по меньшей мере в частичном предотвращении впитывания смолы PMDI в древесную матрицу.