Древесные плиты
WOOD BOARDS

Настоящее изобретение относится к древесным плитам и способу их получения. 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.
Согласно первому аспекту, как определено в п. 1, настоящее изобретение обеспечивает способ получения древесной плиты, включающий:
- нанесение связующей композиции, в частности в форме водного раствора, на свободный древесный материал с получением просмоленного свободного древесного материала, где связующая композиция состоит из связующей композиции, полученной путем объединения реагентов, содержащих по меньшей мере 50 мас. % по сухой массе реагента (реагентов) восстанавливающего сахара и по меньшей мере 5 мас. % по сухой массе азотсодержащего реагента (реагентов); и
- расположение просмоленного древесного материала в виде листа свободно расположенного просмоленного древесного материала; и
- воздействие на лист свободно расположенного просмоленного древесного материала теплом и давлением с отверждением связующей композиции и с образованием древесной плиты из листа свободно расположенного просмоленного древесного материала;
- где азотсодержащий реагент (реагенты) содержат TPTA трипервичный триамин (трипервичные триамины), в частности где азотсодержащий реагент (реагенты) содержат по меньшей мере 5 мас. % по сухой массе TPTA трипервичного триамина (трипервичных триаминов).
Зависимые пункты формулы изобретения раскрывают предпочтительные или альтернативные варианты осуществления.
Как применяется в настоящем документе, термин “TPTA трипервичный триамин (трипервичные триамины)” означает трипервичный триамин (трипервичные триамины), выбранные из:
- трипервичного триамина (трипервичных триаминов), имеющего спейсерные группы между каждым из трех первичных аминов, которые состоят из углеродных цепей;
- трипервичного триамина (трипервичных триаминов), имеющего спейсерные группы между каждым из трех первичных аминов, где каждая спейсерная группа имеет спейсерную длину, которая составляет менее или равно 12 поливалентных атомов; и
- трипервичного триамина (трипервичных триаминов), имеющего общее число поливалентных атомов, которое менее или равно 23.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления TPTA трипервичный триамин (трипервичные триамины) содержит, и более предпочтительно состоит из трипервичного триамина (трипервичных триаминов), имеющего спейсерные группы между каждым из трех первичных аминов, которые состоят из углеродных цепей. Согласно другому предпочтительному варианту осуществления TPTA трипервичный триамин (трипервичные триамины) содержит, и более предпочтительно состоит из трипервичного триамина (трипервичных триаминов), имеющего спейсерные группы между каждым из трех первичных аминов, где каждая спейсерная группа имеет спейсерную длину, которая составляет менее или равно 12 поливалентных атомов. Согласно другому предпочтительному варианту осуществления TPTA трипервичный триамин (трипервичные триамины) содержит и более предпочтительно состоит из трипервичного триамина (трипервичных триаминов), имеющего общее число поливалентных атомов, которое менее или равно 23.
Способ может использоваться для производства инженерной древесины, композитной древесины, искусственной древесины или искусственной доски, в частности, изготовленной путем связывания нитей, частиц, волокон, слоев шпона или слоев древесины вместе связующим, в частности, органическим связующим. Этот способ особенно подходит для производства древесностружечной плиты или склеенной смолой плиты из частиц, содержащей древесные частицы или состоящей из древесных частиц, удерживаемых вместе с помощью связующего, особенно органического связующего. В этом случае свободный древесный материал включает, по существу или состоит из древесных частиц. Древесностружечной плитой может быть древесностружечная плита P1, P2, P3, P4, P5, P6 или P7, как описано и/или определено в EN 312: 2003 (содержание которого включено в настоящий документ посредством ссылки). 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 стандартам EN 300: 2006 (содержание которого включено в настоящий документ посредством ссылки). Древесная плита может быть фанерой, особенно деревянной панелью, состоящей из набора слоев, склеенных вместе, причем направление волокон в соседних слоях смещено, в частности, смещено под прямым углом; это может быть фанера, как описано в 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). Древесная плита может представлять собой древесноволокнистую плиту, в частности древесноволокнистую плиту высокой плотности (HB), плиту средней твердости (MBL или MBH), древесноволокнистую плиту низкой плотности (SB) или древесноволокнистую плиту средней плотности (MDF), в частности, как описано в и/или отвечающую требованиям 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 соответствует требованиям EN 622-5: 2009 (содержание которого включено в настоящий документ посредством ссылки). Древесная плита может быть снабжена облицовкой, например, фанерой или слоем меламина, например, для улучшения ее внешнего вида и/или прочности ее поверхности (поверхностей).
Согласно другому аспекту настоящее изобретение обеспечивает древесную плиту, полученную способом, включающим:
- нанесение связующей композиции, в частности в форме водного раствора, на свободный древесный материал с получением просмоленного свободного древесного материала, где связующая композиция состоит из связующей композиции, полученной путем объединения реагентов, содержащих по меньшей мере 50 мас. % по сухой массе реагента (реагентов) восстанавливающего сахара и по меньшей мере 5 мас. % по сухой массе азотсодержащего реагента (реагентов); и
- расположение просмоленного древесного материала в виде листа свободно расположенного просмоленного древесного материала; и
- воздействие на лист свободно расположенного просмоленного древесного материала теплом и давлением с отверждением связующей композиции и с образованием древесной плиты из листа свободно расположенного просмоленного древесного материала;
- где азотсодержащий реагент (реагенты) содержит TPTA трипервичный триамин (трипервичные триамины), в частности где азотсодержащий реагент (реагенты) содержит по меньшей мере 5 мас. % по сухой массе TPTA трипервичного триамина (трипервичных триаминов).
Согласно другому аспекту настоящее изобретение обеспечивает способ получения древесностружечной плиты, включающий:
-нанесение связующей композиции в форме водного раствора на древесные частицы с обеспечением просмоленных древесных частиц, где связующая композиция состоит из связующей композиции, полученной объединением реагентов, состоящих из от 60% до 95 мас. % по сухой массе реагента (реагентов) восстанавливающего сахара и от 5% до 40 мас. % по сухой массе азотсодержащего реагента (реагентов); и
- формование просмоленных древесных частиц в просмоленный мат свободно расположенных просмоленных древесных частиц; и
- воздействие на просмоленный мат теплом и давлением с отверждением связующей композиции и с образованием древесностружечной плиты;
- где азотсодержащий реагент (реагенты) содержит по меньшей мере 95 мас.% трипервичного триамина (трипервичных триаминов), имеющего спейсерные группы между каждым из трех первичных аминов, которые состоят из углеродных цепей.
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 древесный материал и/или присутствующие на древесном материале, в частности до отверждения (отличные от самого древесного материала и любой влаги в древесном материале), включая реагенты, растворители (включая воду) и добавки. Термин «сухая масса связующей композиции» как применяется в настоящем документе означает массу всех компонентов связующей композиции, отличных от любой воды, которая присутствует (будь то в форме жидкой воды или в форме кристаллизационной воды). Реагенты могут составлять ≥ 80%, ≥ 90% или ≥ 95% и/или ≤ 99% или ≤ 98 мас. % по сухой массе связующей композиции. В некоторых вариантах осуществления связующая композиция включает один или несколько наполнителей, например, для производства фанеры; наполнитель (наполнители) может составлять ≥ 15%, ≥ 20% или ≥ 25% и/или ≤ 55%, ≤ 50% или ≤ 40 мас. % по сухой массе связующей композиции и/или отвержденного связующего. В частности, когда связующая композиция содержит наполнители, реагенты могут составлять ≥ 50%, ≥ 60% или ≥ 65% и/или ≤ 90%, ≤ 85% или ≤ 80 мас. % по сухой массе связующей композиции
Связующая композиция, наносимая на древесный материал, содержит реагенты, которые при отверждении сшиваются с образованием отвержденного связующего, которое удерживает древесный материал древесной плиты вместе. Связующая композиция содержит реагенты, которые предпочтительно будут образовывать термореактивную смолу при отверждении.
Связующая композиция предпочтительно не содержит или содержит не более 2 мас.%, не более 5 мас.% или не более 10 мас.% формальдегида мочевины (UF), меламиноформальдегидной мочевины (MUF) и/или фенолформальдегида.
Связующая композиция предпочтительно представляет собой «связующее без добавления формальдегида», то есть ни один из ингредиентов, используемых для образования связующей композиции, не содержит формальдегид. Оно может быть «по существу свободным от формальдегида», то есть выделять менее 5 частей на миллион формальдегида в результате сушки и/или отверждения (или соответствующих тестов, имитирующих сушку и/или отверждение); более предпочтительно оно не содержит формальдегид, то есть выделяет менее 1 частей на миллион формальдегида в таких условиях.
Термин «лист свободно 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 свободно расположенный древесный материал. Например, в случае древесностружечной плиты лист свободно 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 в листе свободно расположенного просмоленного древесного материала предпочтительно имеют достаточную когезию, чтобы избежать относительного перемещения между слоями, особенно при прохождении по производственной линии и/или при перемещении между конвейерными лентами.
Предпочтительно, связующая композиция представляет собой связующую композицию на основе восстанавливающего сахара, то есть по меньшей мере 50 мас.% реагентов содержат восстанавливающий сахар (восстанавливающие сахара) и/или продукты реакции восстанавливающего сахара (восстанавливающих сахаров). Связующая композиция может быть получена путем объединения реагентов, содержащих, состоящих по существу из или состоящих из реагента (реагентов) восстанавливающего сахара и азотсодержащего реагента (реагентов). В форме, в которой она наносится на древесный материал, связующая композиция может содержать (а) реагент (реагенты) восстанавливающего сахара и азотсодержащий реагент (реагенты) и/или (b) отверждаемый продукт (продукты) реакции реагента (реагентов) восстанавливающего сахара и азотсодержащего реагента (реагентов).
Как используется в настоящем документе, термин «состоять или состоящий по существу из» предназначен для ограничения объема утверждения или формулы изобретения указанными материалами или стадиями, а также теми, которые существенно не влияют на основную и новую (характеристику) характеристики настоящего изобретения.
Реагент (реагенты) 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. Реагент (реагенты) восстанавливающего сахара может быть получен in situ из углеводного реагента (реагентов), в частности из углеводного реагента (реагентов), имеющих эквивалент декстрозы 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, особенно из углеводного реагента (реагентов), выбранных из группы, состоящей из мелассы, крахмала, гидролизата крахмала, гидролизатов целлюлозы и их смесей. Реагент (реагенты) восстанавливающего сахара могут содержать или состоять из комбинации декстрозы и фруктозы, например, где комбинация декстрозы и фруктозы составляет по меньшей мере 80 мас.% реагента (реагентов) восстанавливающего сахара, и/или где декстроза составляет по меньшей мере 40% мас.% реагента (реагентов) восстанавливающего сахара, и/или где фруктоза составляет по меньшей мере 40% мас.% реагента (реагентов) восстанавливающего сахара; реагент (реагентов) восстанавливающего сахара может содержать или состоять из кукурузного сиропа с высоким содержанием фруктозы (HFCS). Реагента (реагенты) восстанавливающего сахара может содержать или состоять из реагента (реагенты) восстанавливающего сахара, получаемых in situ из сахарозы. Реагента (реагенты) восстанавливающего сахара могут содержать реагент (реагенты) восстанавливающего сахара, выбранный из группы, состоящей из ксилозы, арабинозы, декстрозы, маннозы, фруктозы и их комбинаций, например составляющих по меньшей мере 80 мас.% реагента (реагентов) 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 с реагентом (реагентами) восстанавливающего сахара; предпочтительно азотсодержащий реагент (реагенты) состоит из реагента (реагентов) Майяра, то есть реагента (реагентов), который способен реагировать с реагентом (реагентами) восстанавливающего сахара как часть реакции Майяра.
Азотсодержащий реагент (реагенты) содержит и может состоять по существу из или состоять из трипервичного триамина (трипервичных триаминов), имеющего спейсерные группы между каждым из трех первичных аминов, которые состоят из углеродных цепей. Трипервичный триамин (трипервичные триамины) может быть выбран из группы, состоящей из триаминодеканов, триаминононанов, особенно 4-(аминометил)-1,8-октандиамина, триаминооктанов, триаминогептанов, особенно 1,4,7-триаминогептана, триаминогексанов, особенно 1,3,6-триаминогексана, триаминопентанов, включая их изомеры и комбинации.
2
3
+
Как применяется в настоящем документе термин "трипервичный триамин (трипервичные триамины)” означает органическое соединение, имеющее три и только три амина, причем каждый из трех аминов является первичным амином (-NH). Один, два или каждый из первичных аминов трипервичного триамина (трипервичных триаминов) может присутствовать в форме соли, например, в виде аммониевой группы (-NH).
Как применяется в настоящем документе, термин “спейсерная группа” в выражении «спейсерная группа (группы), разделяющая каждый из трех первичных аминов» означает цепь, разделяющую два первичных амина. Как используется в настоящем документе, термин «спейсерная группа (группы), разделяющая каждый из первичных аминов в молекуле, состоит из углеродных цепей», означает, что спейсерная группа (группы) состоит только из атомов углерода, связанных с атомами водорода или связанных с другими атомами углерода. Трипервичный триамин (трипервичные триамины), имеющий спейсерные группы между каждым из трех первичных аминов, которые состоят из углеродных цепей, таким образом, состоит из трех первичных аминов и атомов углерода и водорода. Например, когда спейсерная группа (группы), разделяющая каждый первичный амин в молекуле, состоит из углеродных цепей, в спейсерных группах отсутствуют гетероатомы.
Спейсерная группа (группы) может быть выбрана из группы, состоящей из алкандиилов, гетероалкандиилов, алкендиилов, гетероалкендиилов, алкиндиилов, гетероалкиндиилов, линейных алкандиилов, линейных гетероалкандиилов, линейных алкендиилов, линейных гетероалкендиилов, линейных алкиндиилов, линейных гетероалкиндиилов, циклоалкандиилов, циклогетероалкандиилов, циклоалкендиилов, циклогетероалкендиилов, циклоалкиндиилов и циклогетероалкиндиилов, каждый из которых может быть разветвленным или неразветвленным. Спейсерная группа (группы) может быть выбрана из группы, состоящей из алкандиилов, алкендиилов, алкиндиилов, линейных алкандиилов, линейных алкендиилов, линейных алкиндиилов, циклоалкандиилов, циклоалкендиилов и циклоалкиндиилов, каждый из которых может быть разветвленным или неразветвленным. Спейсерная группа может содержать или не содержать атомов галогена. Спейсерные группы могут содержать ароматические группы или не содержать их. Как используется в настоящем документе, термин «алкандиил» означает насыщенную цепь атомов углерода, т.е. без двойных или тройных связей углерод-углерод; термин «алкендиил» означает цепь атомов углерода, которая содержит по меньшей мере одну двойную связь углерод-углерод; термин «алкиндиил» означает цепь атомов углерода, которая содержит по меньшей мере одну тройную связь углерод-углерод; термин «цикло» по отношению к циклоалкандиилу, циклоалкендиилу и циклоалкиндиилу указывает на то, что по меньшей мере часть цепи является циклической и также включает полициклические структуры; и термин «линейный» по отношению к алкандиилам, алкендиилам и алкиндиилам указывает на отсутствие циклической части в цепи. Как применяется в настоящем документе, термин «гетеро» в отношении гетероалкандиилов, гетероалкендиилов, гетероалкиндиилов, линейных гетероалкандиилов, линейных гетероалкендиилов, линейных гетероалкиндиилов, циклогетероалкандиилов, циклогетероалкендиилов, циклогетероалкиндиилов означает, что цепь содержит по меньшей мере один поливалентный гетероатом. Как применяется в настоящем документе, термин гетероатом означает любой атом, который не представляет собой углерод или водород. Как применяется в настоящем документе, термин Поливалентный атом означает атом, который может быть ковалентно связан с по меньшей мере 2 другими атомами. Поливалентный гетероатом может быть кислородом; это может быть кремний; это может быть сера или фосфор. Одна, две или предпочтительно каждая из спейсерных групп может иметь общее количество поливалентных атомов или общее количество атомов углерода, которое составляет ≥3, ≥4 или ≥5 и/или ≤12, ≤10 или ≤9. Одна, две или предпочтительно каждая из спейсерных групп может иметь спейсерную длину ≥3, ≥4 или ≥5 и/или ≤12, ≤10 или ≤9. Как используется в настоящем документе, термин «спейсерная длина» по отношению к спейсерной группе, разделяющей два первичных амина, означает количество поливалентных атомов, которые образуют самую короткую цепь из ковалентно связанных атомов между двумя первичными аминами. Каждая из спейсерных групп между тремя первичными аминами TPTA трипервичного триамина (трипервичных триаминов) может состоять из алкандиила; и/или быть линейной; и/или быть неразветвленной; и/или имеют число атомов углерода ≥3 или ≥4 и/или ≤9 или ≤8; и или иметь спейсерную длину ≥3 или ≥4 и/или ≤9 или ≤8. Общее количество поливалентных атомов TPTA трипервичного триамина (трипервичных триаминов) может быть ≥9, ≥11 или ≥12 и/или ≤23, ≤21, ≤19 или ≤17.
3,
3
3
2
Азотсодержащий реагент (реагенты) может содержать реагент (реагенты), 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. Азотсодержащий реагент (реагенты) может содержать NHNH может применяться как таковой (например, в форме водного раствора), или в виде неорганической или органической аммониевой соли, например, сульфата аммония, фосфата аммония, например, фосфата диаммония или цитрата аммония, например, цитрата триаммония, или в виде источника NH, например, мочевины. Согласно одному предпочтительному варианту осуществления азотсодержащий реагент (реагенты) содержит сульфат аммония. Согласно другому предпочтительному варианту осуществления азотсодержащий реагент (реагенты) содержит цитрат аммония. 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 (-NH). Как применяется в настоящем документе термин "замещенный" означает замещение одного или нескольких атомов водорода другими функциональными группами. Такие другие функциональные группы могут включать гидроксил, гало, 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).
Связующая композиция может содержать, состоять по существу из или состоять из связующей композиции, полученной посредством объединения реагентов, где: реагент (реагенты) восстанавливающего сахара составляет:
- ≥50 %, ≥60%, ≥70 мас. % по сухой массе реагента (реагентов), и/или
- ≤ 97%, ≤ 95 %, ≤90%, ≤ 85 мас. % по сухой массе реагента (реагентов), и/или азотсодержащий реагент (реагенты) составляет:
- ≥3%, ≥5 %, ≥7 %, ≥10 %, ≥15 мас. % по сухой массе реагента (реагентов), и/или - ≤ 50 %, ≤ 40%, ≤ 30 %, ≤ 25 мас. % по сухой массе реагента (реагентов).
Связующая композиция может содержать, состоять по существу из или состоять из связующей композиции, полученной посредством объединения реагентов, составляющих от 60% до 95 мас. % по сухой массе реагента (реагентов) восстанавливающего сахара и от 5% до 40 мас. % по сухой массе азотсодержащего реагента (реагентов).
TPTA трипервичный триамин (трипервичные триамины) может составлять:
- ≥3%, ≥5 %, ≥7 %, ≥ 10 %, ≥15%, и/или
- ≤ 40%, ≤ 35 %, ≤ 30%, ≤ 25 %
по сухой массе реагентов связующей композиции.
TPTA трипервичный триамин (трипервичные триамины) может составлять:
- ≥ 5 %, ≥ 10 %, ≥ 15 %, ≥ 20 %, ≥ 30 %, ≥ 40 %, ≥ 50 %, ≥ 60 %, ≥ 65 %; и/или
- ≤ 95%, ≤ 90 %, ≤ 85 %, ≤ 80 %, ≤ 70 %, ≤ 60 %, ≤ 50 %, ≤ 45%, ≤ 30 %
по сухой массе азотсодержащих реагентов.
TPTA трипервичный триамин (трипервичные триамины) может составлять: ≥ 90 % и ≤ 99%; или ≥ 80 % и ≤ 90%; или ≥ 60 % и ≤ 80%; по сухой массе азотсодержащих реагентов. В частности, в вышеупомянутых случаях оставшиеся азотсодержащие реагенты могут содержать амины и/или нитрилы. Когда азотсодержащий реагент (реагенты) содержит азотсодержащий реагент (реагенты), отличные от TPTA трипервичного триамина (трипервичных триаминов), то, в частности, каждый азотсодержащий реагент, отличный от TPTA трипервичного триамина (трипервичных триаминов), может составлять:
- ≥ 3%, ≥ 5 %, ≥ 7 %, ≥ 10 %, ≥ 15%, и/или
- ≤ 40%, ≤ 35 %, ≤ 30%, ≤ 25 %
по сухой массе реагентов связующей композиции.
И в частности каждый азотсодержащий реагент, отличный от TPTA трипервичного триамина (трипервичных триаминов), может составлять:
- ≥ 5 %, ≥ 10 %, ≥15 %, ≥ 20 %, ≥ 30 %, ≥ 40 %, ≥ 50 %, ≥ 60 %, ≥ 65 %; и/или
- ≤ 95%, ≤ 90 %, ≤ 85 %, ≤ 80 %, ≤ 70 %, ≤ 60 %, ≤ 50 %, ≤ 45%, ≤30 %
по сухой массе азотсодержащих реагентов.
Соотношение карбонильных групп в реагенте (реагентах) восстанавливающего сахара и реакционноспособных аминогрупп в азотсодержащем реагенте (реагентах) может быть в интервале 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 в азотсодержащем реагенте (реагентах), которая способна реагировать с реагентом (реагентами) восстанавливающего сахара. В частности, примеры таких реакционноспособных аминогрупп включают первичный и вторичный амин (амины).
Азотсодержащий реагент (реагенты) и реагент (реагенты) восстанавливающего сахара предпочтительно являются реагентом (реагентами) Майяра. Азотсодержащий реагент (реагенты) и реагент (реагенты) восстанавливающего сахара (или их продукт (продукты) реакции) предпочтительно реагируют с образованием продуктов реакции Майяра, особенно меланоидинов, при отверждении. Отверждение связующей композиции может включать или состоять по существу из реакции (реакций) Майяра. Предпочтительно отвержденное связующее состоит по существу из продуктов реакции Майяра. Отвержденная связующая композиция может содержать меланоидин-содержащий и/или азотсодержащий полимер (полимеры); предпочтительно, это термореактивное связующее и предпочтительно, по существу, нерастворимое в воде.
Связующая композиция и/или отвержденное связующее может содержать сложноэфирное и/или сложнополиэфирное соединение.
Связующая композиция может быть получена посредством объединения всех из реагента (реагентов) восстанавливающего сахара и всех из азотсодержащего реагента (реагентов) на единственной стадии получения, например, посредством растворения реагента (реагентов) восстанавливающего сахара в воде, а затем добавления азотсодержащего реагента (реагентов).
Термин «единственная стадия получения» используется в настоящем документе в целях отличия от «множества стадий получения», где первая часть реагентов объединяется и хранится и/или реагирует в течение заранее определенного времени перед добавлением дополнительных реагентов.
Альтернативно, связующая композиция может быть получена посредством:
- объединения реагента (реагентов) восстанавливающего сахара, в частности всех из реагента (реагентов) восстанавливающего сахара, с первой частью азотсодержащего реагента (реагентов), с обеспечением промежуточной связующей композиции,
- хранения промежуточной связующей композиции; и
- объединения промежуточной связующей композиции со второй частью азотсодержащего реагента (реагентов) с обеспечением связующей композиции.
Промежуточная связующая композиция может включать, состоять по существу из или состоять из продуктов реакции реагента (реагентов) восстанавливающего сахара с первой частью азотсодержащего реагента (реагентов). Реагенты могут быть нагреты с обеспечением промежуточной связующей композиции; промежуточная связующая композиция впоследствии может быть охлаждена.
Первая и вторая части азотсодержащего реагента (реагентов) могут представлять собой один и тот же азотсодержащий реагент (реагенты) или, альтернативно, они могут представлять собой различные азотсодержащие реагенты. Только одна из первой и второй части азотсодержащего реагента (реагентов), или альтернативно каждая из первой и второй части азотсодержащего реагента (реагентов), может содержать, состоять по существу из или состоять из TPTA трипервичного триамина (трипервичных триаминов).
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 реагента (реагентов) 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 неделя, по меньшей мере 2 недели, или по меньшей мере 4 недели.
Связующая композиция может содержать одну или несколько добавок, например одну или несколько 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 добавки обычно не являются реагентами связующей композиции, то есть они не образуют поперечных связей с реагентом (реагентами) восстанавливающим сахаром и/или азотсодержащим реагентом (реагентами) (или продуктами их реакции) в процессе отверждения связующей композиции.
Связующая композиция может быть нанесена на древесный материал в форме жидкости, в частности в форме водной композиции, например, содержащей водный раствор или дисперсию, в частности, где сухая масса водной связующей композиции составляет: ≥ 40 мас.%, ≥ 45 мас.%, ≥ 50 мас.%, ≥ 55 мас.% или ≥ 60 мас.% и/или ≤ 95 мас.%, ≤ 90 мас.%, ≤ 85 мас.% или ≤ 80 мас.% от общей массы водной связующей композиции. В качестве альтернативы связующая композиция может быть нанесена на древесный материал в виде твердого вещества, например, в виде порошка или в виде частиц. Связующая композиция может наноситься 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 путем распыления связующей композиции на частицы древесины, например, пока частицы древесины смешиваются. Предпочтительно частицы древесины смешивают после нанесения связующей композиции, например, путем перемешивания, особенно в смесителе или бункере. Связующая композиция может быть нанесена путем 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 мас.% по меньшей мере 80 мас.%, по меньшей мере 90 мас.% или по меньшей мере 95 мас.% древесного материала.
Загрузка связующего, то есть количество связующего, нанесенного на свободную древесную массу и вычисленное как сухая масса связующей композиции, нанесенной на свободный древесный материал, по отношению к объединенной массе i) сухой массы свободного древесного материала и ii) сухой массы связующей композиции, нанесенной на древесный 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 ≥ 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 укорочены и/или обрезаны и/или обработаны. Древесные плиты могут быть сложены в стопку и предоставлены в виде упаковки, содержащей множество досок, расположенных и/или связанных вместе, например, для облегчения транспортировки; упаковка может содержать обволакивающую пленку, например, из пластикового материала.
Воздействие на лист свободно расположенного просмоленного древесного материала теплом и давлением с отверждением связующей композиции и с образованием древесной плиты из листа свободно расположенного просмоленного древесного материала может включать прессование листа свободно 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 древесностружечной плиты. Температура нагретых лент или пластин может быть ≥ 100°C, ≥ 110°C или ≥ 120°C и/или ≤ 280°C, ≤ 260°C, ≤ 240°C, ≤ 220°C или ≤ 200°С. Коэффициент сжатия, то есть время, в течение которого лист свободно 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°C, ≥ 100°C, ≥ 110°C, ≥ 115°C, ≥ 120°C, ≥ 130°C или ≥140 °C, и/или
b) ≤ 200°C, ≤ 180°C, ≤ 170°C или ≤ 160°C.
Температура поверхностного слоя (слоев) древесной плиты может быть повышена до температуры, которая составляет:
a) ≥ 120°C, ≥ 130°C или ≥140°C, и/или
b) ≤ 260°C, ≤ 220°C, или ≤ 200°C.
Древесинный материал может быть, в частности, частицами древесины, а древесная плита может быть древесностружечной плитой. Древесные частицы могут содержать древесную стружку, древесные хлопья, древесные нити, 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 мас.%, ≤ 6 мас.% или ≤ 5 мас.%. 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 мас.%.
Древесная плита может быть многослойной древесностружечной плитой, содержащей по меньшей мере один слой сердцевины, расположенный между двумя поверхностными слоями; это может быть трехслойная древесностружечная плита. Если древесная плита является многослойной древесностружечной плитой, связующая композиция может быть:
- связующей композицией поверхностного слоя, то есть связующей композицией, нанесенной на древесные частицы поверхностного слоя; и/или
- связующей композицией слоя сердцевины, то есть связующей композицией, нанесенной на частицы древесины слоя сердцевины.
Связующая композиция может использоваться как связующая композиция поверхностного слоя и как связующая композиция слоя сердцевины, в этом случае:
- реагенты связующей композиции основного слоя могут содержать большую долю азотсодержащего реагента (реагентов), предпочтительно большую долю TPTA трипервичного триамина (трипервичных триаминов), чем реагентов связующей композиции поверхностного слоя; и/или
- загрузка связующего поверхностного слоя может быть выше, чем загрузка связующего слоя сердцевины, например, с загрузкой связующего слоя сердцевины, которая составляет ≥ 1.5 мас.%, ≥ 2 мас.% и ≤ 6 мас.%, ≤ 5 мас.% или≤ 4 мас.%, и с загрузкой связующего поверхностного слоя, которая составляет ≥ 6 мас.% ≥ 7 мас.% или ≥ 8 мас.% и/или ≤ 15 мас.%.
Связующая композиция может использоваться только как связующая композиция поверхностного слоя; в этом случае смола, выбранная из фенолформальдегида, формальдегида мочевины, меламиноформальдегидной мочевины, изоцианата, такого как метилендифенилдиизоцианат, или сложного полиэфира, может использоваться в качестве связующей композиции слоя сердцевины.
Если древесная плита является древесностружечной, ее набухание за 24 часа, измеренное в соответствии с EN 317: 1993, может быть таким, как показано в таблице 1:
Таблица 1
Диапазон толщины (мм, номинальная)
Набухание по толщине, 24 ч
Предпочтительное
Более предпочтительное
от 3 до 4
≤ 23 %
≤ 13 %
> 4 до 6
≤ 19 %
≤ 12 %
> 6 до 13
≤ 16 %
≤ 11 %
> 13 до 20
≤ 15 %
≤ 10 %
> 20 до 25
≤ 15 %
≤ 10 %
> 25 до 32
≤ 15 %
≤ 10 %
> 32 до 40
≤ 14 %
≤ 9 %
> 40
≤ 14 %
≤ 9 %
Если древесная плита является древесностружечной плитой, ее прочность внутренней связи, измеренная в соответствии с EN 319: 1993, может быть такой, как показано в таблице 2:
Таблица 2
Диапазон толщины (мм, номинальная)
Внутренняя связь (Н/мм<sup>2</sup>)
Предпочтительно
Более предпочтительно
от 3 до 4
≥ 0.45
≥ 0.50
> 4 до 6
≥ 0.45
≥ 0.50
> 6 до 13
≥ 0.40
≥ 0.45
> 13 до 20
≥ 0.35
≥ 0.45
> 20 до 25
≥ 0.30
≥ 0.40
> 25 до 32
≥ 0.25
≥ 0.35
> 32 до 40
≥ 0.20
≥ 0.30
> 40
≥ 0.20
≥ 0.25
Если древесная плита является древесностружечной плитой, ее модуль упругости при изгибе, измеренный в соответствии с EN 310, может быть таким, как показано в таблице 3:
Таблица 3
Диапазон толщины (мм, номинальная)
Модуль упругости при изгибе (Н/мм<sup>2</sup>)
Предпочтительно
Более предпочтительно
от 3 до 4
≥ 1950
≥ 2550
> 4 до 6
≥ 2200
≥ 2550
> 6 до 13
≥ 2300
≥ 2550
> 13 до 20
≥ 2300
≥ 2400
> 20 до 25
≥ 2050
≥ 2150
> 25 до 32
≥ 1850
≥ 1900
> 32 до 40
≥ 1500
≥ 1700
> 40
≥ 1200
≥ 1550
Если древесная плита является древесностружечной плитой, ее прочность на изгиб, измеренная в соответствии с EN 310, может быть такой, как показано в таблице 4:
Таблица 4
Диапазон толщины (мм, номинальная)
Прочность на изгиб (Н/мм<sup>2</sup>)
Предпочтительно
Более предпочтительно
от 3 до 4
≥ 15
≥ 20
> 4 до 6
≥ 16
≥ 19
> 6 до 13
≥ 16
≥ 18
> 13 до 20
≥ 15
≥ 16
> 20 до 25
≥ 13
≥ 14
> 25 до 32
≥ 11
≥ 12
> 32 до 40
≥ 9
≥ 10
> 40
≥ 7
≥ 9
Способы получения древесной плиты в соответствии с настоящим изобретением допускают скорости отверждения, которые по меньшей мере эквивалентны и даже выше, чем скорости, получаемые с сопоставимыми системами связующих. Подобным образом прочность в сухом состоянии стеклянных вуалей, изготовленных с использованием связующей композиции согласно настоящему изобретению, по меньшей мере эквивалентна, а в некоторых случаях даже улучшена по сравнению с прочностью, полученной с сопоставимыми системами связующих. Неожиданно, прочность во влажном состоянии стеклянных вуалей, изготовленных с использованием связующей композиции согласно настоящему изобретению, значительно улучшена по сравнению с прочностью, полученной с сопоставимыми связующими системами. Прочность во влажном состоянии является показателем эффективности после старения и/или после выветривания и показывает способность к набуханию древесных плит. Это неожиданно, поскольку обычно ожидается, что прочность во влажном состоянии стеклянной вуали будет ниже, но пропорциональна ее прочности в сухом состоянии. Не желая быть связанными теорией, полагают, что улучшенные свойства связующей композиции согласно настоящему изобретению обусловлены использованием TPTA трипервичного триамина (трипервичных триаминов) и, в частности, спейсерными группами, представляющими собой углеродные цепи с отсутствием гетероатомов. внутри спейсерных групп и/или из-за пространственной геометрии молекул TPTA трипервичного триамина (трипервичных триаминов).
Варианты осуществления настоящего изобретения далее описаны только в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1 и 2 показывают результаты прочности поверхности;
Фиг. 3 и 4 показывают результаты набухания в воде через 24 ч;
Фиг. 5 и 6 показывают результаты прочности внутренней связи;
Фиг. 7 показывает 4-(аминометил)-1,8-октандиамин (“AMOD”);
Фиг. 8 показывает результаты отверждения лабораторных испытаний на отверждение трипервичных полиаминов;
Фиг. 9 показана трещину от удара, образовавшуюся на древесной плите, изготовленной с использованием TAEA в качестве азотсодержащего реагента, при времени прессования 90 с;
Фиг. 10 показывает древесную плиту, изготовленную с применением AMOD в качестве азотсодержащего реагента, при времени прессования 90 с; и
Фиг. 11 показывает пример трипервичного триамина TPTA.
Пример 1
: Древесностружечные плиты
Древесностружечные плиты обычно получают с применением связующих на основе формальдегида мочевины. Сравнивают следующие:
Примеры B1, B2, B3, B4, B5 и B6, которые представляют собой трехслойные древесностружечные плиты, изготовленные в лаборатории в соответствии с настоящим изобретением; и
Сравнительные примеры C1, C2, C3, C4, C5 и C6, которые представляют собой трехслойные древесностружечные плиты, изготовленные в лаборатории с применением обычного связующего на основе формальдегида мочевины.
Описанные в настоящем документе древесностружечные плиты, изготовленные в лаборатории, были изготовлены одновременно, чтобы можно было сравнивать их. Лабораторные условия и результаты не обязательно напрямую сопоставимы с результатами, которые были бы получены при промышленном производстве древесностружечных плит. Например, можно полагать, что результаты, полученные при загрузке связующего 8 мас.% в лаборатории, будут достигнуты при загрузке связующего 3-4 мас.% во время промышленного производства; время прессования 7 с/мм в лаборатории может пригодиться для моделирования, используя время прессования 4,5 с/мм во время промышленного производства; 24-часовое набухание в воде 30% в лаборатории может указывать на то, что 24-часовое набухание в воде 15% можно было бы ожидать во время промышленного производства. Точно так же настоящие лабораторные результаты нельзя напрямую сравнивать с другими лабораторными результатами, например, в которых используются другие методы, условия, древесные частицы или оборудование.
Для измерений проводили:
- прочность поверхности была проверена в соответствии с EN 311: 2002. В исследуемом образце прорезали круговую канавку (внутренний диаметр 35,7 мм) глубиной 0,3 мм. На поверхность доски на отрезанной поверхности наклеивали стальную прокладку. После затвердевания клея прикладывали растягивающее усилие с постоянной скоростью, чтобы произошло разрушение, предпочтительно в пределах поверхностного слоя; силу при разрушении регистрировали и выражали в Ньютонах на квадратный миллиметр.
- набухание измеряли в соответствии с EN 317:1993.
- прочность внутренней связи (IB) тестировали в соответствии с EN 319:1993; это предназначено для оценки прочности на разрыв перпендикулярно плоскости испытательного образца и выражается в Н/мм².
Каждый из примеров B1, B2, B3, B4, B5 и B6 и сравнительных примеров C1, C2, C3, C4, C5 и C6 представляли собой трехслойные древесностружечные плиты, имеющие:
- длину и ширину около 300 × 300 мм;
- спрессованную толщину около 16 мм;
3
- плотность около 650 кг/м; и
- соотношение массы древесной стружки сердцевины: поверхности 62:38;
полученные посредством
- распыление связующей композиции на высушенные в печи древесные частицы с остаточной влажностью около 3,5 мас.% и тщательное смешивание;
- сборку просмоленных древесных частиц в просмоленный мат свободно расположенных просмолённых древесных частиц; и
- прессование мата свободно расположенных просмоленных древесных частиц между нагретыми пластинами пресса (давление 56 бар; целевая температура пластины 180°C);
с отверждением связующей композиции и с образованием древесностружечной плиты.
Связующие и коэффициенты сжатия описаны ниже. Для каждой сердцевины использовали частицы сердцевины одного и того же типа, и частицы поверхности одного и того же типа использовали для каждого поверхностного слоя, при этом средний размер частиц поверхностного типа был меньше, чем у частиц сердцевинного типа.
Сравнительные примеры C1, C2, C3, C4, C5 и C6 получали с использованием обычно используемого мочевиноформальдегидного связующего, доступного от Dynea под номером 10F102, применяя:
a) для связующей композиции сердцевинного слоя:
- загрузку связующего 7.5 мас.% на древесные частицы;
- катализатор на основе нитрата аммония со связующим при соотношении твердых веществ катализатор: карбамидоформальдегидная смола 4,5: 95,5 по массе;
b) для связующей композиции поверхностного слоя:
загрузку связующего 10 мас.% на древесные частицы;
- катализатор на основе нитрата аммония со связующим при соотношении твердых веществ катализатор: карбамидоформальдегидная смола 0,5: 99,5 по массе.
Примеры B1, B2, B3, B4, B5 и B6 получали с использованием следующих связующих композиций:
a) для связующей композиции сердцевинного слоя:
связующая композиция, полученная посредством объединения компонентов, состоящих из 69 мас. % по сухой массе реагентов восстанавливающего сахара и 31 мас. % по сухой массе азотсодержащего реагента, где i) реагенты восстанавливающего сахара состояли из 50 мас.% фруктозы и 50 мас.% моногидрата декстрозы; и азотсодержащий реагент состоял из 4-(аминометил)-1,8-октандиамина;
- загрузка связующего 7.5 мас.% на древесные частицы; и
b) для связующей композиции поверхностного слоя:
- связующая композиция, полученная посредством объединения компонентов, состоящих из 79.2 мас. % по сухой массе реагентов восстанавливающего сахара и 20.8 мас. % по сухой массе азотсодержащего реагента, где i) реагенты восстанавливающего сахара состояли из 50 мас.% фруктозы и 50 мас.% моногидрата декстрозы; и азотсодержащий реагент состоял из 4-(аминометил)-1,8-октандиамина;
- загрузка связующего 8 мас.% на древесные частицы.
Плиты B1 и C1 отверждали при коэффициенте сжатия 10 с/мм. На фиг. 1 показана более высокая прочность поверхности для платы B1 (около 1,4 Н/мм²) по сравнению с плитой C1 (около 0,9 Н / мм²).
Каждая из плит B2 и C2 была отверждена при коэффициенте сжатия 8 с/мм. На фиг. 2 показана более высокая прочность поверхности для платы B2 (около 1,3 Н/мм²) по сравнению с платой C2 (около 0,8 Н/мм²).
Примечательно, что более высокая прочность поверхности B1 и B2 была достигнута при загрузке связующего в поверхностном слое 8 мас.% по сравнению с загрузкой связующего поверхностного слоя 10 мас.% для C1 и C2.
Плиты B3 и C3 отверждались при коэффициенте сжатия 10 с/мм. На фиг. 3 показано более низкое набухание в воде за 24 часа для плиты B3 (около 23%) по сравнению с плитой C3 (около 27%).
Каждая из плит B4 и C4 была отверждена при коэффициенте сжатия 8 с/мм. На фиг. 4 показано более низкое набухание в воде за 24 часа для плиты B4 (около 25%) по сравнению с плитой C4 (около 30%).
Снова следует отметить, что B3 и B4 демонстрируют такое улучшение 24-часового набухания в воде по сравнению с C3 и C4, несмотря на то, что содержание связующего в поверхностном слое для C3 и C4 составляет 10 мас.%, а содержание связующего в поверхностном слое B3 и B4 составляет всего 8 мас.%.
Плиты B5 и C5 отверждались при коэффициенте сжатия 10 с/мм. На фиг. 5 показана более высокая прочность внутренней связи платы B5 (около 0,8 Н/мм²) по сравнению с плитой C5 (около 0,5 Н / мм²).
Каждая из плит В6 и С6 была отверждена при коэффициенте сжатия 8 с/мм. На фиг. 6 показана более высокая прочность внутренней связи для плиты B6 (около 0,7 Н/мм²) по сравнению с плитой C6 (около 0,4 Н/мм²).
Пример 2
: Лабораторное определение скорости отверждения с HFCS:
Следующие связующие композиции были получены посредством объединения азотсодержащего реагента и реагента восстанавливающего сахара
Связующая композиция
Азотсодержащий реагент
% по сухой массе
Примечания
1a
AMOD (4-(аминометил)-1,8-октандиамин
22.5%
TPTA трипервичный триамин
1b
TAPA (трис(3-аминопропил)амин)
24.0%
трипервичный триамин
1c
TAEA (трис(2-аминоэтил)амин)
19.7%
трипервичный триамин
Азотсодержащие реагенты связующей композиции 1b и 1c не являются трипервичными триаминами TPTA и, таким образом, представляют собой сравнительные примеры. Каждую из связующих композиций получали путем объединения азотсодержащего реагента с HFCS 42 (кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы и 42% фруктозы + 52% декстрозы + следовые количества других сахаридов) в воде с получением раствора/дисперсии, содержащей 1 молярный эквивалент трипервичного полиамина. на 3,31 молярных эквивалентов восстанавливающих сахаров. Количества трипервичных полиаминов, используемых в связующих композициях, показаны выше и на фиг. 8 как % по сухой массе (оставшаяся сухая масса представляет собой HFCS 42), а связующие композиции были получены при 22,5% общей массе твердых веществ. Каждая связующая композиция была составлена так, чтобы молярное соотношение первичного амина к карбонилу составляло 1: 1,105. Фиг. 8 показывает поглощение света продуктов выщелачивания из стекловолоконных фильтров: капли связующей композиции наносили на стекловолоконные фильтры, которые затем помещали в печь при 107°C и затем удаляли через заданные промежутки времени. Коричневые полимеры образовывались на фильтрах, затем их растворяли в воде, и поглощение фильтрата измеряли с помощью спектрофотометра. Развитие образования растворимых коричневых полимеров и нерастворимых полимеров дает начальные лабораторные показатели отверждения и скорости отверждения для этого типа связующих.
На фиг.8 показано, что связующая композиция 1a с использованием AMOD (4- (аминометил)-1,8-октандиамин, трипервичный триамин TPTA) демонстрирует более высокую скорость отверждения по сравнению со связующей композицией 1b с использованием TAPA (трис(3-аминопропил)амин) и связующей композицией 1c с использованием TAEA (трис(2-аминоэтил)амин), оба из которых являются трипервичными тетраминами.
Пример 3
: древесностружечная плита
Однослойные древесностружечные плиты получали с использованием AMOD (4- (аминометил)-1,8-октандиамин) или TAEA (трис(2-аминоэтил)амин) в качестве единственного азотсодержащего реагента в связующей композиции с использованием смеси глюкозы и фруктозы в качестве реагента восстанавливающего сахара. Количества реагентов, используемых в связующей композиции, приведены в Таблице 5 как % по сухой массе, а связующая композиция была приготовлена при 70% общей массе твердых веществ. Связующая композиция была составлена с получением раствора/дисперсии, содержащего 1 молярный эквивалент трехосновного полиамина на 2,25 молярного эквивалента восстанавливающих сахаров (молярное отношение первичного амина к карбонилу составляет 1: 0,75). Плиты (300×300×10 мм, загрузка связующего 7,5%) прессовали (504 Н при 195°C) в течение 90 секунд, 100 секунд и 120 секунд). Прочность внутренней связи (IB) была проверена в соответствии с EN 319: 1993; испытание на набухание было выполнено в соответствии с EN 317: 1993.
В течение времени сжатия 90 секунд на плите, изготовленной с использованием ТАЕА в качестве азотсодержащего реагента, образовалась трещина от удара при высвобождении из пресса (см. Фиг. 9); этот тип дефекта обычно вызван недостаточным отверждением связующей композиции. Однако плита, приготовленная с использованием AMOD в качестве азотсодержащего реагента, достаточно затвердела при сжатии в течение 90 секунд и не образовала трещины от удара (см. Фиг. 10) при высвобождении из пресса.
Таблица 5
:
Связующая композиция(% по сухой массе)
Время сжатия (с)
IB (Н/мм<sup>2</sup>)
Набухание (через 24 часа)
35% Glu + 35% Fru + 30% AMOD
100
1.22
30.4 %
36.7% Glu + 36.7% Fru + 26.6% TAEA
100
0.92
37.7 %
35% Glu + 35% Fru + 30% AMOD
120
1.20
29.7 %
36.7% Glu + 36.7% Fru + 26.6% TAEA
120
0.99
37.3 %
Аббревиатуры: Glu= глюкоза; Fru= фруктоза; AMOD= 4-(аминометил)-1,8-октандиамин; TAEA= трис(2-аминоэтил)амин
Результаты показывают, что плиты, изготовленные из связующей композиции с AMOD, также дали более высокую среднюю IB, чем плиты, изготовленные из связующей композиции с TAEA (результаты основаны на среднем значении по 8 испытанным плитам с размером 5 см × 5 см × 1 см). Связующая композиция с AMOD дает лучшие результаты набухания, чем связующая композиция с TAEA.
Последующие примеры дополнительно демонстрируют преимущества трипервичных триаминов TPTA в лабораторных испытаниях, которые могут быть экстраполированы на производство древесных плит.
Пример 4
Примеры связующих композиций, испытанных на вуали из минерального волокна, показаны в таблице 6 с их соответствующими средними значениями прочности на разрыв в сухом состоянии и средней прочностью на разрыв во влажном состоянии.
В каждом случае азотсодержащий реагент, содержащий трипервичный полиамин, был объединен с HFCS 42 (кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы и 42% фруктозы + 52% декстрозы + следовые количества других сахаридов) в воде с получением раствора/дисперсии, содержащей 1 молярный эквивалент трипервичного полиамина на 3,31 молярных эквивалентов восстанавливающего сахаров. Количества трипервичных полиаминов, используемых в связующей композиции, выражены в Таблице 6 как % по сухой массе, оставшаяся сухая масса представляет собой HFCS, и связующая композиция была приготовлена с 2 мас. % твердых веществ (выпекаемые твердые вещества). После приготовления связующих композиций их наносили на стеклянную вуаль размера А4, и стеклянные вуали отверждали с получением количества отвержденного связующего в конечном продукте 10% LOI (потеря при возгорании).
Измерение прочности на разрыв стеклянной вуали в сухом состоянии:
8 кусков отвержденной стеклянной вуали размером 14,8 см × 5,2 см были вырезаны из затвердевшей вуали размера А4 и подвержены испытанию на растяжение путем присоединения тензодатчика весом 50 кг с использованием пластин для растяжения стеклянной вуали на тестометрической машине (TESTOMETRIC M350-10CT). Среднее значение общей силы разрыва в Ньютонах приведено в таблице ниже. Для измерения прочности на разрыв стеклянной вуали во влажном состоянии образцы вуали испытывали во влажном состоянии после погружения в воду при 800°C на 10 минут.
Столбец % прочности во влажном состоянии дает % средней прочности на разрыв во влажном состоянии по отношению к % средней прочности на разрыв в сухом состоянии.
Таблица 6
Трипервичный полиамин(% по сухой массе)
Средняя прочность на разрыв в сухом состоянии (Н)
Средняя прочность на разрыв во влажном состоянии (Н)
% прочности во влажном состоянии
TAEA (19.7 %)
73.5
25.3
31.7%
TAPA (24.0 %)
80.9
31.4
38.8 %
AMOD (22.5 %)
75.3
41.4
55.0 %
Результаты показывают, что все трипервичные полиамины обладают хорошими показателями прочности на разрыв в сухом состоянии, причем ТАРА дает немного лучшую прочность на разрыв в сухом состоянии по сравнению с AMOD и TAEA. Что касается прочности на разрыв во влажном состоянии, AMOD показывает лучшие результаты по сравнению с TAPA и TAEA. Неожиданно оказалось, что прочность во влажном состоянии для AMOD составляла 55% от значения прочности на разрыв в сухом состоянии, в то время как для ТАРА она составляла только 38,8%.
Пример 5
:
Примеры связующей композиции, испытанной на вуали из минерального волокна, показаны в таблице 7 с соответствующими средними значениями прочности на разрыв в вуали в сухом состоянии:
В каждом тесте азотсодержащий реагент (реагенты) смешивали с глюкозой в воде. Количества реагентов, используемых в связующей композиции, выражены в Таблице 7 как % по сухой массе, а связующая композиция была приготовлена с 2 мас.% твердых веществ (выпекаемые твердые вещества). После получения связующих композиций их наносили на стеклянную вуаль, которую отверждали, с получением количества отвержденного связующего в отвержденной вуали, равного 10% LOI (потери при возгорании).
Прочность на разрыв в сухом состоянии измеряли так же, как описано в примере 4.
Таблица 7
№ испытания
Связующая композиция (% по сухой массе)
Средняя прочность на разрыв в сухом состоянии (Н)
G (сравнительный)
85% Glu + 15 % DAP
76.5
H (сравнительный)
85% Glu + 15 % AS
73.5
I (сравнительный)
85% Glu + 15 % TriCA
93.0
J
85% Glu + 15 % AMOD
81.0
K
85% Glu + 5 % AMOD + 10% DAP
80.0
L
85% Glu + 7.5 % AMOD + 7.5% DAP
80.2
M
85% Glu + 10 % AMOD + 5% DAP
82.4
N
85% Glu + 5 % AMOD + 10% AS
84.7
O
85% Glu + 7.5 % AMOD + 7.5% AS
90.0
P
85% Glu + 10 % AMOD + 5% AS
88.6
Q
85% Glu + 5 % AMOD + 10% TriCa
88.0
R
85% Glu + 7.5 % AMOD + 7.5% TriCA
91.4
S
85% Glu + 10 % AMOD + 5% TriCA
87.9
Аббревиатура: Glu=глюкоза; AS= сульфат аммония; DAP= фосфат диаммония; TriCA = цитрат триаммония; AMOD= 4-(аминометил)-1,8-октандиамин
Связующие композиции G, H и I являются сравнительными примерами связующих композиций только соответственно с фосфатом диаммония (DAP), сульфатом аммония (AS) и цитратом триаммония (TriCa) в качестве азотсодержащего реагента. Связующая композиция J представляет собой связующую композицию, в которой азотсодержащий реагент состоит из AMOD.
В примерах K, L и M азотсодержащие реагенты состоят из AMOD и DAP в различных пропорциях. Примеры J, K, L и M показывают, что аналогичные уровни прочности на разрыв в сухом состоянии достигаются для каждой из этих связующих композиций.
В примерах N, O и P азотсодержащие реагенты состоят из AMOD и AS в разных пропорциях. Связующая композиция N, O и P демонстрирует более высокую прочность на разрыв в сухом состоянии по сравнению с результатом, полученным с помощью связующей композиции J. Связующая композиция O, по-видимому, представляет оптимальный результат по сравнению с связующей композицией N и P. Полагают, что существует синергетический эффект присутствия AS и AMOD в качестве азотсодержащих реагентов.
Фиг.11 иллюстрирует трипервичный триамин ТРТА, имеющий три первичных амина A, B, D со спейсерными группами, которые состоят из углеродных цепей, между каждым из трех его первичных аминов. Каждый атом углерода пронумерован для облегчения пояснения ниже.
Спейсерная группа между первичными аминами A и B:
- имеет спейсерную длину, равную 7, т.е. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 атомы углерода, которые вместе образуют самую короткую цепь ковалентно связанных поливалентных атомов между первичными аминами A и B (8, 9 и 10, 11 атомы углерода двух разветвленных цепей не образуют часть спейсерной длины;
- имеет 11 поливалентных атомов, т.е. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 и 11 атомы углерода (12, 13, 14, 15, 16 атомы углерода не образуют часть спейсерной группы между A и B, так как они образуют цепь, которая соединяет третий первичный амин D с молекулой).
Спейсерная группа между первичными аминами A и D:
- имеет спейсерную длину, равную 10, т.е. 1, 2, 3, 4, 5, 12, 13, 14, 15, 16 атомов углерода;
- имеет 14 поливалентных атомов, т.е. 1, 2, 3, 4, 5, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 атомов углерода.
Спейсерная группа между первичными аминами B и D:
- имеет спейсерную длину, равную 8, т.е. 7, 6, 5, 12, 13, 14, 15, 16 атомов углерода;
- имеет 10 поливалентных атомов, т.е. 7, 6, 5, 12, 13, 14, 15, 16, 10, 11 атомов углерода (цепь из 4, 3, 2, 1, 8, 9 атомов углерода не образует часть спейсерной группы между B и D, так как она образует цепь, которая соединяет другой первичный амин A с молекулой.
Общее число поливалентных атомов в молекуле составляет 19, т.е. от 1 до 16 атомов углерода и 3 атома азота трех первичных аминов A, B и D.