ВОДНАЯ КОМПОЗИЦИЯ СВЯЗУЮЩЕГО
AQUEOUS BINDER COMPOSITION

Перекрестная ссылка на родственные заявки
[0001]
Настоящая заявка согласно Парижской конвенции испрашивает приоритет заявки на патент Японии № 2015-247280, поданной 18 декабря 2015 года, включенной в настоящий документ в качестве ссылки во всей ее полноте.
Область техники, к которой относится изобретение
[0002]
Настоящее изобретение относится к водной композиции связующего, которая может давать водный адгезив, и к материалу на основе древесины, который может быть получен с использованием водной композиции связующего.
Уровень техники
[0003]
Материалы на основе древесины (например, фанера (шпон, и тому подобное), древесно-стружечная плита, древесно-волокнистые плиты (древесно-волокнистая плита MDF средней плотности, и тому подобное) и ламинированная древесина), как правило, получаются посредством нанесения или распыления адгезива на элементы на основе древесины (исходные материалы) (например, волокна различных размеров, маленькие кусочки и шпон, полученные посредством измельчения древесины или травянистых растений), с последующим необязательным формованием посредством прессования и нагрева. Материалы на основе древесины регенерируются естественным путем, и их размеры и стабильность прочности улучшаются, и таким образом, устраняются дефекты, присущие древесине в то время, как преимущества древесины используются. С точки зрения защиты окружающей среды Земли, защиты рабочих, производящих материалы на основе древесины, и предотвращения синдрома спертого воздуха, разработан, в качестве адгезива для использования, водный адгезив, который не вызывает диффузии формальдегида и не содержит органического растворителя.
[0004]
Когда материал на основе древесины (например, древесно-стружечная плита) изготавливают с использованием мочевинной смолы и фенольной смолы, то приготавливают смесь элемента на основе древесины и адгезива, и эту смесь, как правило, нагревают до температуры в пределах примерно от 130 до 170°C, а затем формуют. Следовательно, является предпочтительным, чтобы, даже если используется водный адгезив, чтобы смесь, содержащая адгезив, нагревалась приблизительно до такой же температуры, что дает, таким образом, возможность получения материала на основе древесины. Однако, когда используют водный адгезив, часто требуется более высокая температура.
[0005]
Имеется также необходимость в том, чтобы материал на основе древесины, полученный таким образом (например, древесно-стружечная плита), был превосходным по таким свойствам, как прочность на изгиб, прочность на изгиб во влажном состоянии, коэффициент расширения по толщине при поглощении воды и прочность при отслаивании. Однако, когда используют водный адгезив, эти свойства часто являются неудовлетворительными.
[0006]
Патентная литература 1 описывает водное связующее, содержащее восстанавливающий сахарид, такой как декстроза, и карбоксилат аммония, такой как триаммоний цитрат (смотри Патентную литературу 1, пункты формулы изобретения 1-2 и 4-6 и Таблицу 1, [0131]). Это водное связующее используют для получения стеклопластика и древесноволокнистой плиты на основе древесины (смотри Патентную литературу 1, [0016]-[0017]). Если рассматривать прочность на изгиб во влажном состоянии и коэффициент расширения по толщине при поглощении воды для этих волокнистых материалов, связующее согласно Патентной литературе 1 непригодно для получения структурного материала, который должен иметь большую влагоустойчивость.
[0007]
Патентная литература 2 описывает адгезив, содержащий сахарид (сахарозу, и тому подобное) и многоатомную карбоновую кислоту (лимонную кислоту, и тому подобное), для связывания древесины (смотри Патентную литературу 2, пункты формулы изобретения 1, 3 и 5-6). Адгезив согласно Патентной литературе 2 дает возможность для улучшения его усилия связывания между фрагментами древесины посредством введения поликарбоновой кислоты. Однако в случае получения материала на основе древесины, температура повышается до 200°C и коэффициент расширения по толщине при поглощении воды также повышается примерно на 25% (смотри Патентную литературу 2, Исследование 2 в Таблице 10).
[0008]
Патентная литература 3 описывает композицию связующего, содержащего отбросные мелассы, калий и органическую сульфоновую кислоту (смотри Патентную литературу 3, пункты формулы изобретения 1 и 2, Таблицы 1, 2A, и 3A). Кедровая древесноволокнистая плита и древесно-стружечная плита из багассы, сформированные с помощью композиции связующего согласно Патентной литературе 3, погружаются в горячую воду при 70°C на 4 часа, а затем измеряют коэффициент расширения при поглощении воды и оценивают стойкость относительно горячей воды (смотри Патентную литературу 3, Таблицы 1, 2B и 3B). Однако плита согласно Патентной литературе 3 иногда коллапсирует при погружении в горячую воду при высокой температуре (100°C). Следовательно, нельзя сказать, что эта плита в достаточной степени удовлетворяет требованиям стойкости относительно горячей воды, существующим в последнее время.
[0009]
Следовательно, необходим водный адгезив, который является превосходным по таким характеристикам, как прочность на изгиб, прочность на изгиб во влажном состоянии, коэффициент расширения по толщине при поглощении воды и прочность при отслаивании, и который является превосходным по балансу между ними, в то же время, будучи способным связываться при сравнительно низкой температуре, в качестве водного адгезива, используемого для получения материала на основе древесины.
[Список цитирований]
[Патентная литература]
[0010]
[PTL 1] JP 2009-503193 A
[PTL 2] WO 2010/001988 A1
[PTL 3] WO 2015/056357 A1
Сущность изобретения
Техническая проблема
[0011]
В свете этих обстоятельств, осуществляется настоящее изобретение, и его целью является получение водной композиции связующего, которая является превосходной по балансу рабочих характеристик, таких как прочность на изгиб, прочность на изгиб во влажном состоянии, коэффициент расширения по толщине при поглощении воды и прочность при отслаивании, в то же время, являющейся способной связываться при сравнительно низкой температуре, и которая является особенно полезной для получения материала на основе древесины. Кроме того, целью настоящего изобретения является создание материала на основе древесины, который может быть получен при использовании водной композиции связующего.
Решение проблемы
[0012]
В результате продолжения интенсивных исследований, авторы настоящего изобретения обнаружили, что водная композиция связующего, содержащая сахарный сироп, неорганическую аммониевую соль и соль металла, является превосходной по балансу свойств, таких как прочность на изгиб, прочность на изгиб во влажном состоянии, коэффициент расширения по толщине при поглощении воды и прочность при отслаивании, будучи способной связываться при сравнительно низкой температуре, и которая является особенно полезной для получения материала на основе древесины, осуществляя, таким образом, настоящее изобретение.
[0013]
Настоящее изобретение предлагает, в одном из аспектов, водную композицию связующего, содержащую: (A) сахарный сироп; (B) аммониевую соль неорганической кислоты и (C) соль металла. [0014]
Настоящее изобретение предлагает, в одном из вариантов осуществления, водную композицию связующего, где сахарный сироп (A) содержит, по меньшей мере, одно вещество, выбранное из отбросных меласс, ледяных меласс (или меласс высокого качества) и сырого сахарида (или сырого сахара).
Настоящее изобретение предлагает, в другом варианте осуществления, водную композицию связующего, где соль металла (C) содержит, по меньшей мере, одну соль, выбранную из солей калия, солей кальция, солей натрия и солей магния.
[0015]
Настоящее изобретение предлагает, в другом варианте осуществления, водную композицию связующего, где соль металла (C) содержит, по меньшей мере, одну соль, выбранную из хлорида магния и хлорида натрия.
Настоящее изобретение предлагает, в предпочтительном варианте осуществления, водную композицию связующего, где аммониевая соль неорганической кислоты (B) содержит, по меньшей мере, одну соль, выбранную из гидрофосфата аммония, дигидрофосфата аммония, сульфата аммония и хлорида аммония.
[0016]
Настоящее изобретение предлагает, еще в одном варианте осуществления, водную композицию связующего, где композиция содержит сахарный сироп (A) в количестве от 70 до 90 частей массовых по отношению к 100 частям массовым общей массы компонентов (A)-(C).
Настоящее изобретение предлагает, в другом аспекте, материал на основе древесины, содержащий водную композицию связующего и элемент на основе древесины.
Преимущественные воздействия изобретения
[0017]
Водная композиция связующего в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения содержит (A) сахарный сироп, (B) аммониевую соль неорганической кислоты и (C) соль металла и, следовательно, способна связываться при сравнительно низкой температуре. Если материал, покрытый водной композицией связующего по настоящему изобретению, обрабатывается, формуется и отверждается, материал является превосходным по балансу свойств, таких как прочность на изгиб, прочность на изгиб во влажном состоянии, коэффициент расширения по толщине при поглощении воды и прочность при отслаивании. Если рассматривать свойства материалов, полученных таким образом, водная композиция связующего по настоящему изобретению является полезной для получения различных материалов и является наиболее пригодной для того, чтобы получить материал на основе древесины.
Описание вариантов осуществления
[0018]
Водная композиция связующего в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения содержит (A) сахарный сироп, (B) аммониевую соль неорганической кислоты и (C) соль металла.
[0019]
В настоящем изобретении, ʺсахарный сироп (A)ʺ означает сироп, приготовленный посредством удаления пищевых волокон и примесей из исходных материалов для сахара, таких как сахарный тростник, сахарная свекла, сахарный клен и пальмировая пальма, или означает вязкую жидкость (мелассу), которую можно получать, когда сахар очищается от исходных материалов, эта вязкая жидкость содержит также компоненты иные, чем сахар. А именно, сахарный сироп (A) содержит очищенный продукт исходных материалов сахара.
В настоящем описании, сахарный сироп (A) включает ʺсырой сахаридʺ. Причина заключается в том, что сырой сахарид получают посредством разделения отбросных меласс до некоторой степени посредством центробежного разделения, и он включает ʺсахарный сиропʺ, который не может быть полностью отделен.
.
.
.
.
.
.
Вязкость сахарного сиропа (A) при 30°C предпочтительно составляет от 50 МПасек до 5000 МПасек, более предпочтительно, от 100 МПасек до 3000 МПасек, и особенно предпочтительно, от 300 МПасек до 1500 МПасек. Как используется в настоящем документе, вязкость сахарного сиропа (A) относится к величине, полученной посредством измерения вязкости при 30°C с использованием вискозиметра типа BM с шпинделем № 27 при скорости вращения от 6 до 12 об/мин.
[0020]
Конкретные примеры сахарного сиропа (A) включают отбросные мелассы, ледяную мелассу (или мелассы высокого качества), белый мед, карамель, сырой сахарид, сахарный раствор и соки исходных материалов для сахаров (сахарный тростник, сахарная свекла, сахарный клен и пальмировая пальма).
В настоящем изобретении, сахарный сироп (A) предпочтительно содержит, по меньшей мере, одно вещество, выбранное из отбросных меласс, ледяной мелассы и сырого сахарида (или исходного сахара). При использовании, по меньшей мере, одно вещества, выбранного из отбросных меласс, ледяных меласс и сырого сахарида, материал, полученный посредством отверждения после нанесения покрытия с помощью водной композиции связующего по настоящему изобретению, является превосходным по прочности на изгиб, прочности на изгиб во влажном состоянии, коэффициенту расширения по толщине при поглощении воды и прочности при отслаивании, и он является особенно превосходным по прочности на изгиб во влажном состоянии и коэффициенту расширения по толщине при поглощении воды.
[0021]
Примеры материала, полученного при использовании водной композиции связующего по настоящему изобретению, включают неорганический формованный элемент и материал на основе древесины, получаемый посредством формования таких материалов, как силикат кальция, гипс, каменная шерсть, бетон, цемент, мертель и шифер в различных формах (пластины, блоки, и тому подобное). В настоящем изобретении, материал на основе древесины является наиболее пригодным для использования.
[0022]
Если водная композиция связующего по настоящему изобретению содержит сахарный сироп (A), композиция может содержать ʺдругой сахаридʺ постольку, поскольку это не влияет отрицательно на цель настоящего изобретения. В настоящем описании, ʺсахаридʺ, представляет собой сахарид в общем виде, и он может быть смешанным постольку, поскольку это не влияет отрицательно на целевые свойства водной композиции связующего по настоящему изобретению. Примеры сахарида включают моносахарид, дисахарид, трисахарид, тетрасахарид, полисахарид и другие олигосахариды.
[0023]
Конкретные примеры ʺмоносахаридаʺ включают следующее:
гексозы, такие как глюкоза, псикоза, фруктоза, сорбоза, тагатоза, аллоза, альтроза, манноза, гулоза, идоза, галактоза, талоза, фукоза, фукулоза и рамноза;
триозы, такие как кетотриоза (дигидроксиацетон) и альдотриоза (глицеральдегид);
тетрозы, такие как эритрулоза, эритроза и треоза; и
пентозы, такие как рибулоза, ксилулоза, рибоза, арабиноза, ксилоза, ликсоза и деоксирибоза.
[0024]
Пример ʺдисахаридаʺ включает сахарозу, лактозу, мальтозу, трегалозу, туранозу и целлобиозу.
Примеры ʺтрисахаридаʺ включают раффинозу, мелицитозу, мальтотриозу и 1-кестозу (GF2).
Примеры ʺтетрасахаридаʺ включают акарбозу, стахиозу и нистозу (GF3).
[0025]
Примеры ʺполисахаридаʺ включают гликоген, крахмал (амилозу, амилопектин, и тому подобное), целлюлозу, декстрин, глюкан, N-ацетилглюкозамин, хитин и инулин (включая фруктофуранозилнистозу: GF4).
Примеры ʺдругих олигосахаридовʺ включают фруктоолигосахарид, галактоолиглoсахарид и маннанолигосахарид.
[0026]
В настоящем изобретении, ʺаммониевая соль неорганической кислоты (B)ʺ представляет собой аммониевую соль неорганической кислоты в общем виде и не является как-либо ограниченной постольку, поскольку может быть получена целевая водная композиция связующего по настоящему изобретению.
[0027]
Примеры ʺаммониевой соли неорганической кислотыʺ могут включать аммония сульфат, гидросульфат аммония, аммония галогенид (например, хлорида аммония, фторид аммония, бромид аммония, йодид аммония, и тому подобное), аммония фосфат, гидрофосфат аммония и дигидрофосфат аммония.
[0028]
ʺАммониевая соль неорганической кислотыʺ предпочтительно представляет собой, по меньшей мере, одну соль, выбранную из аммония сульфата, хлорида аммония, гидрофосфата аммония и дигидрофосфата аммония, и гидрофосфат аммония и дигидрофосфат аммония являются особенно предпочтительными.
[0029]
Когда ʺаммониевая соль неорганической кислоты (B)ʺ представляет собой, по меньшей мере, одну соль, выбранную из аммония сульфата, хлорида аммония, гидрофосфата аммония и дигидрофосфата аммония, водная композиция связующего по настоящему изобретению имеет более превосходную отверждаемость, которая, таким образом, делает возможным дальнейшее улучшение свойств связующего (прочность на изгиб во влажном состоянии и коэффициент расширения по толщине при поглощении воды) материала на основе древесины.
ʺАммониевая соль (соли) неорганической кислотыʺ может использоваться отдельно или в сочетании.
В качестве ʺаммониевой соли неорганической кислотыʺ можно использовать коммерчески доступные продукты.
[0030]
2
4
4
В настоящем изобретении, ʺсоль металла Cʺ представляет собой общее наименование соединений, в которых атом водорода кислоты замещен ионом металла. Атомы водорода хлористоводородной кислоты HCl и серной кислоты HSO заменяются ионами натрия или магния с образованием хлорида натрия NaCl и сульфата магния MgSO, соответственно.
[0031]
В настоящем изобретении, соль металла (C) предпочтительно содержит, по меньшей мере, одну соль, выбранную из солей калия, солей кальция, солей натрия и солей магния.
[0032]
Примеры соли металла (C) включают:
соли калия такие как сульфат калия, гидросульфат калия, галогенид калия (например, фторид калия, хлорид калия, бромид калия и йодид калия), фосфат калия, гидрофосфат калия и дигидрофосфат калия;
соли кальция, такие как сульфат кальция, гидросульфат кальция, галогенид кальция (например, фторид кальция, хлорид кальция, бромид кальция и йодид кальция), фосфат кальция, гидрофосфат кальция и дигидрофосфат кальция;
соли натрия, такие как сульфат натрия, гидросульфат натрия, галогенид натрия (например, фторид натрия, хлорид натрия, бромид натрия и йодид натрия), фосфат натрия, гидрофосфат натрия и дигидрофосфат натрия; и
соли магния, такие как сульфат магния, гидросульфат магния, галогенид магния (например, фторид магния, хлорид магния, бромид магния и йодид магния), фосфат магния, гидрофосфат магния и дигидрофосфат магния.
[0033]
Предпочтительно включать в качестве соли металла (C), по меньшей мере, одну соль, выбранную из сульфата калия, гидросульфата калия, хлорида калия, гидрофосфата калия и дигидрофосфата калия;
сульфата кальция, гидросульфата кальция, хлорида кальция, гидрофосфата кальция и дигидрофосфата кальция;
сульфата натрия, гидросульфата натрия, хлорида натрия, гидрофосфата натрия и дигидрофосфата натрия; и
сульфатa магния, гидросульфата магния, хлорида магния, гидрофосфата магния и дигидрофосфата магния.
[0034]
Соль металла (C) предпочтительно представляет собой соль металла и сильной кислоты, а более предпочтительно, соль металла и серной кислоты и галогенид металла. Когда соль металла (C) представляет собой соль металла и сильной кислоты, pH водной композиции связующего по настоящему изобретению находится в пределах от 1 до 6. В настоящем изобретении, pH водной композиции связующего предпочтительно находится в пределах от 1 до 6, особенно предпочтительно, от 2 до 5, и наиболее предпочтительно, от 3 до 4,5,
Материал на основе древесины, получаемый с использованием водной композиции связующего, которая содержит соль металла (C) и сильной кислоты и демонстрирует pH в указанном выше диапазоне, может отверждаться посредством нагрева и прессования при более низкой температуре и в течение более короткого времени.
[0035]
Особенно предпочтительно, соль металла (C) представляет собой, по меньшей мере, одну соль, выбранную из сульфата калия, хлорида калия, сульфата кальция, хлорида кальция, сульфата натрия, хлорида натрия, сульфата магния и хлорида магния. Когда соль металла (C) представляет собой, по меньшей мере, одну соль, выбранную из сульфата калия, хлорида калия, сульфата кальция, хлорида кальция, сульфата натрия, хлорида натрия, сульфата магния и хлорида магния, материал на основе древесины, полученный с использованием водной композиции связующего по настоящему изобретению, может отверждаться посредством нагрева и прессования при более низкой температуре в течение более короткого времени, что, таким образом, делает возможной демонстрацию более низкого коэффициента расширения по толщине при поглощении воды и более высокой прочности на изгиб во влажном состоянии.
[0036]
Соль металла (C) наиболее предпочтительно содержит хлорид магния. Когда соль металла (C) содержит хлорид магния, материал на основе древесины по настоящему изобретению может отверждаться посредством нагрева и прессования при более низкой температуре, в течение более короткого времени, что, таким образом, делает возможной демонстрацию более низкого коэффициента расширения по толщине при поглощении воды и более высокой прочности на изгиб во влажном состоянии.
Эта соль (соли) металла (C) может использоваться отдельно или в сочетании.
В качестве соли металла (C), можно использовать коммерчески доступные продукты.
[0037]
Количество каждого из компонентов (A)-(C) не является как-либо ограниченным постольку, поскольку может быть получена целевая водная композиция связующего по настоящему изобретению. Композиция каждого компонента будет показана ниже, но численное значение для каждого компонента определяется как значение, вычисленное в терминах содержания дегидратированного твердого продукта.
Компонент (A) предпочтительно включается в количестве от 70 до 90 частей массовых, более предпочтительно, от 70 до 85 частей массовых, а особенно предпочтительно, от 75 до 85 частей массовых, по отношению к 100 частям массовым общего количества компонентов (A)-(C).
[0038]
Компонент (B) предпочтительно включается в количестве от 5 до 20 частей массовых, более предпочтительно, от 7 до 20 частей массовых, а особенно предпочтительно, от 10 до 20 частей массовых, по отношению к 100 частям массовым общего количества компонентов (A)-(C).
Компонент (C) предпочтительно включается в количестве от 2 до 15 частей массовых, более предпочтительно, от 3 до 15 частей массовых, а особенно предпочтительно, от 5 до 15 частей массовых, по отношению к 100 частям массовым общего количества компонентов (A)-(C).
[0039]
Если компонент (A) включается в количестве от 70 до 90 частей массовых, материал на основе древесины, полученный с использованием водной композиции связующего по настоящему изобретению, может иметь более превосходную прочность на изгиб и прочность на изгиб во влажном состоянии.
Если компонент (B) включается в количестве от 5 до 20 частей массовых, отверждаемость водной композиции связующего по настоящему изобретению улучшается, так что материал на основе древесины может отверждаться посредством нагрева и прессования при более низкой температуре в течение более короткого времени.
Если компонент (C) включается в количестве от 2 до 15 частей массовых, материал на основе древесины по настоящему изобретению может быть более превосходным по низкотемпературной отверждаемости.
[0040]
Водная композиция связующего в соответствии с настоящим изобретением содержит воду и имеет форму водного раствора, в котором все рассмотренные выше компоненты (A)-(C), растворены в воде, или форму дисперсии, в которой, по меньшей мере, один из рассмотренных выше компонентов (A)-(C) диспергируется без растворения в воде.
[0041]
ʺВодаʺ, как используется в настоящем документе, как правило, представляет собой ʺводуʺ в общем смысле и не является как-либо ограниченной постольку, поскольку может быть получена целевая водная композиция связующего по настоящему изобретению. Ее примеры могут включать дистиллированную воду, деионизованную воду, чистую воду, водопроводную воду и промышленную воду.
Количество воды, содержащейся в водной композиции связующего в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, не является как-либо ограниченным и выбирается соответствующим образом, рассматривая компоненты (A)-(C), которые должны использоваться, и добавки, постольку, поскольку может быть получена целевая водная композиция связующего по настоящему изобретению.
[0042]
Водная композиция связующего в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения предпочтительно содержит воду в количество от 50 до 200 частей массовых, более предпочтительно, от 70 до 180 частей массовых, а особенно предпочтительно, от 80 до 160 частей массовых, по отношению к 100 частям массовым общего количества компонентов (A)-(C).
Водная композиция связующего в соответствии с настоящим изобретением находится в форме водного раствора или водной дисперсии, так что ее легко наносить или распылять на поверхности адгерента. Кроме того, водная композиция связующего в соответствии с настоящим изобретением является превосходной по защите окружающей среды Земли и защите рабочей окружающей среды для рабочих, поскольку органический растворитель предпочтительно не используется.
[0043]
Водная композиция связующего в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения может содержать другие компоненты. Примеры компонента могут включать загуститель, консервант, пропитку против заплесневения, антикоррозионное средство и стабилизатор дисперсии.
Загуститель используется для предотвращения уменьшения вязкости композиции в случае прессования и нагрева и не является как-либо ограниченным постольку, поскольку может быть получена целевая водная композиция связующего по настоящему изобретению. Загуститель классифицируется, например, как органический загуститель и неорганический загуститель.
[0044]
Примеры неорганического загустителя могут включать глину, тальк и диоксид кремния.
Примеры органического загустителя могут включать карбоксиметилцеллюлозу, поливиниловый спирт и растительную муку, такую как пшеничная мука, кукурузный крахмал, рисовую муку высшего сорта, ореховую муку и кокосовую муку.
Эти загустители можно использовать отдельно или в сочетании.
[0045]
Водная композиция связующего в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения может быть получена посредством смешивания рассмотренных выше компонентов (A)-(C), необязательных других компонентов и воды, с последующим перемешиванием. Порядок перемешивания соответствующих компонентов (A)-(C), воды и других компонентов, способ смешивания и способ перемешивания не являются как-либо ограниченными постольку, поскольку может быть получена целевая водная композиция связующего по настоящему изобретению.
[0046]
Материал на основе древесины в соответствии с настоящим изобретением может представлять собой смесь, содержащую водную композицию связующего в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения и элемент на основе древесины (исходный материал) (например, волокна на основе древесины или травянистых растений, малые кусочки и шпон, и тому подобное). Кроме того, концепция материала на основе древесины также включает материалы, из которых вода удаляется позже. Материал на основе древесины, такой как древесно-стружечная плита, древесноволокнистая плита или что-либо подобное, получается посредством нанесения или распыления водной композиции связующего в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения на элемент на основе древесины, и нагрева элемента на основе древесины, приводящего к связыванию элемента на основе древесины, с последующим формованием. Следовательно, настоящее изобретение предлагает материал на основе древесины, полученный посредством смешивания водной композиции связующего с элементом на основе древесины, с последующим формованием.
[0047]
Примеры элемента на основе древесины (исходного материала) включают, например, древесно-стружечную плиту, шпон, крупномерную стружку на основе древесины, опилки на основе древесины, волокна на основе древесины и растительные волокна, и тому подобное, которые могут быть получены, например, посредством измельчения древесины.
Примеры материала на основе древесины включают, например, ламинированную древесину, фанеру, древесно-стружечную плиту, древесноволокнистые плиты, MDF, и тому подобное, которые могут быть получены посредством связывания элемента на основе древесины с использованием адгезива.
Настоящее изобретение предлагает материал на основе древесины, который может быть получен посредством связывания элемента на основе древесины с использованием адгезива.
[0048]
Водная композиция связующего в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения может использоваться для связывания различных адгерентов (например, бумаги, волокон на основе древесины, фанеры, и тому подобное), и может соответствующим образом использоваться для получения материала на основе древесины.
В случае получения материала на основе древесины посредством формования, условия изготовления, такие как количество наносимой водной композиции связующего, способ нанесения, давление формования, температура формования и время формования, выбираются в соответствии с типом, формой и размером элементом на основе древесины, размером материала на основе древесины, который должен быть получен, и не являются как-либо ограниченными постольку, поскольку может быть получен целевой материал на основе древесины по настоящему изобретению.
[0049]
Количество наносимой водной композиции связующего предпочтительно находится в пределах от 5 до 80 частей массовых, более предпочтительно, от 10 до 60 частей массовых, а особенно предпочтительно, от 20 до 40 частей массовых, по отношению к 100 частям массовым высушенного элемента на основе древесины.
Способ нанесения водной композиции связующего предпочтительно представляет собой способ нанесения с использованием валика и кисти, способ распыления с использованием спрея, способ импрегнирования водной композиции связующего или что-либо подобное.
[0050]
Давление формования предпочтительно находится в пределах от 0,5 до 6,0 МПа. Если давление формования составляет 6,0 МПа или меньше, материал на основе древесины мало деградирует, поскольку не прикладывается слишком большого давления. Если давление формования составляет 0,5 МПа или больше, можно удовлетворительно связывать элемент на основе древесины.
[0051]
Температура формования предпочтительно находится в пределах от 140 до 230°C, более предпочтительно, от 140 до 200°C, а особенно предпочтительно, от 140 до 180°C. Если температура формования составляет 230°С или меньше, достигается низкое потребление энергии, поскольку температура не избыточная, и материал на основе древесины также мало деградирует. Если температура формования составляет 140°C или выше, связывание может осуществляться в пределах соответствующего времени.
[0052]
Время формования предпочтительно находится в пределах от 3 до 10 минут, более предпочтительно, от 3 до 9 минут, а особенно предпочтительно, от 3 до 7 минут. Если время формования составляет 10 минут или меньше, достигается низкое потребление энергии, поскольку время не избыточное, и материал на основе древесины также мало деградирует. Если время формования составляет 3 минут или больше, обеспечивается соответствующее время связывания, которое, таким образом, делает возможным обеспечение соответствующего связывания.
[0053]
Материал на основе древесины, полученный, таким образом, рассмотренным выше способом, можно использовать для различных применений, например, для строительных материалов, мебели, и так далее, подобно обычному материалу на основе древесины.
[Примеры]
[0054]
Настоящее изобретение будет описываться ниже с помощью Примеров и Сравнительных примеров. Однако необходимо отметить, что эти Примеры предназначаются для описания настоящего изобретения и настоящее изобретение ими не ограничивается.
Следующие компоненты приготавливаются в качестве компонентов водной композиции связующего. Торговое наименование и наименование производителя показаны в скобках. Части представляют собой части массовые.
[0055]
<Сахарный сироп (A)>
.
(A-1) Отбросные мелассы (Hayashi shokai, Molasses H (торговое наименование)), вязкость (30°C): 1000 МПасек
.
(A-2) Ледяные мелассы (Hayashi shokai, Ice molasses (торговое наименование)), вязкость (30°C): 750 МПасек
(A-3) Сырой сахарид, вязкость (30°C): не измерена из-за твердой формы (A-3)
(A'-4) Глюкоза (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Glucose (торговое наименование))
<Аммониевая соль неорганической кислоты (B)>
(B-1) Дигидрофосфат аммония (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
(B-2) Гидрофосфат аммония (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
(B'-3) Паратолуолсульфоновая кислота (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
(B'-4) Цитрат аммония (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
< Соль металла (C)>
(C-1) Хлорид магния (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
(C-2) Хлорид натрия (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
(C-3) Хлорид калия (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
[0056]
Водные композиции связующего Примеров 1-11 и Сравнительных примеров 12-17 получают следующим образом.
[Пример 1] Получение водной композиции связующего
128 частей (содержание твердых продуктов 80 частей) водного раствора (A-1) отбросных меласс (мелассы H), 10,0 частей (B-1) дигидрофосфата аммония (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) и 10,0 частей (C-1) хлорида магния (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) смешивают, и смесь добавляют в дистиллированную воду, с последующим растворением смеси при перемешивании при нормальной температуре с получением водной композиции связующего Примера 1.
Относительно водной композиции связующего Примера 1, как показано в Таблице 1, общая масса компонентов (A-1), (B-1) и (C-1) составляет 100 частей, а масса воды составляет 150 частей.
Относительно численных значений компонента (A-1), как показано в Таблице 1, показано только содержание твердых продуктов.
[0057]
[Примеры 2-11] и [Сравнительные примеры 12-17] Получение водной композиции связующего
Каждая композиция водных композиций связующего Примеров 2-11 и Сравнительных примеры 12-17 показано в Таблице 1 и Таблице 2.
Таким же образом, как в Примере 1, за исключением того, что компоненты (A), (B) и (C), используемые в Примере 1, заменяют на компоненты и их количества, показанные в Таблице 1 и Таблице 2, получают водные композиции связующего Примеров 2-11 и Сравнительных примеров 12-17.
Относительно численных значений компонента (A) показанных в Таблицах 1 и 2, показано только содержание твердых продуктов (сахарный сироп), и влажность не включается.
[0058]
[Таблица 1]
Композиция связующего
Примеры
1
2
3
4
5
6
7
8
9
(A)
(A-1)
80,0
80,0
80,0
80,0
80,0
(A-2)
80,0
80,0
(A-3)
80,0
80,0
(B)
(B-1)
10,0
10,0
10,0
10,0
10,0
10,0
(B-2)
10,0
10,0
10,0
(B'-3)
(B'-4)
(C)
(C-1)
10,0
10,0
10,0
10,0
(C-2)
10,0
10,0
10,0
10,0
(C-3)
10,0
Вода
150,0
150,0
150,0
150,0
150,0
150,0
150,0
150,0
150,0
pH
3,5
4,6
4,0
4,7
5,7
3,3
4,0
3,0
3,6
Общее содержание твердого продукта композиции (%)
40,0
40,0
40,0
40,0
40,0
40,0
40,0
40,0
40,0
(A)+(B)+(C)
100,0
100,0
100,0
100,0
100,0
100,0
100,0
100,0
100,0
[0059]
[Таблица 2]
Композиция связующего
Примеры
Сравнительные примеры
10
11
12
13
14
15
16
17
(A)
(A-1)
86,2
72,7
88,9
88,9
80,0
80,0
72,7
(A-2)
(A-3)
(A'-4)
80
(B)
(B-1)
10,8
18,2
11,1
10
(B-2)
11,1
(B'-3)
10,0
10,0
9,1
(B'-4)
9,1
(C)
(C-1)
3,0
9,1
10,0
10
(C-2)
10,0
9,1
(C-3)
Вода
150,0
150,0
150,0
150,0
150,0
150,0
150,0
150,0
pH
3,89
3,37
4,2
7,7
<1
<1
<1
3,2
Общее содержание твердого продукта композиции (%)
40,0
40,0
40,0
40,0
40,0
40,0
40,0
40,0
(A)+(B)+(C)
100,0
100,0
100,0
100,0
100,0
100,0
100,0
100,0
[0060]
Используя рассмотренные выше водные композиции связующих Примеров 1-11 и Сравнительных примеров 12-17, получают материалы на основе древесины (древесно-стружечная плита) Примеров 18-30 и Сравнительных Примеров 31-37.
[Пример 18] Получение материала на основе древесины
3
Волокна на основе древесины хвойного дерева, которые пропускают через сито 60 меш, используют в качестве элемента на основе древесины (исходный материал). Водная композиция адгезива Примера 1 равномерно наносится на 72 частей элемента на основе древесины с использованием спрея, так что содержание твердых продуктов становится равным 24 частям. Элемент на основе древесины с покрытием сушат в печи при 80°C в течение 2 часов. После пресс-формования при температуре обогревающей плиты 170°C при давлении 4 МПа в течение 9 минут, получают материал на основе древесины (древесно-стружечную плиту), имеющую толщину 9 мм и плотность 0,8 г/см, из Примера 18. Композиция и условия получения, используемые в Примере 18, показаны в Таблице 3.
[0061]
[Примеры 19-30] и [Сравнительные примеры 31-37] Получение материала на основе древесины
Каждая композиция и условия получения, используемые для получения древесно-стружечной плиты Примеров 19-30 и Сравнительных примеров 31-37, показаны в Таблицах 3 и 4.
Таким же образом, как в Примере 18, за исключением того, что водная композиция адгезива, используемая в Примере 18, ее количество, количество элемента на основе древесины и условия пресс-формования (температура обогревающей плиты, давление, и время формования) заменяются на значения, показанные в Таблицах 3 и 4, получают материал на основе древесины (древесно-стружечную плиту) Примеров 19-30 и Сравнительных примеров 31-37. Другие условия, такие как размер и плотность каждой древесно-стружечной плиты, являются таким же как для древесно-стружечной плиты Примера 1.
[0062]
2
2
2
Относительно древесно-стружечной плиты, полученной таким образом, соответствующую прочность на изгиб (Н/мм), прочность на изгиб во влажном состоянии (исследование B) (Н/мм), коэффициент расширения по толщине при поглощении воды (%) и прочность при отслаивании (Н/мм) измеряют согласно JISA5908:2003.
Рассмотренная выше древесно-стружечная плита соответствует ʺнеполированной плитеʺ ʺосновной древесно-стружечной плитыʺ, описанной в JISA5908:2003, ʺПрочность на изгиб (прочности)ʺ в направлении по ширине почти такая же, как и в направлении по длине, и меньшие значения используют как результаты ʺпрочности на изгибʺ и ʺпрочности на изгиб во влажном состоянииʺ.
[0063]
Критерий оценки для каждого исследования являются следующими.
<Критерий оценки для прочности на изгиб>
2
A: Прочность составляет 16 Н/мм или больше.
2
2
B: Прочность составляет 13 Н/мм или больше и меньше, чем 16 Н/мм.
2
C: Прочность составляет меньше, чем 13 Н/мм.
<Критерий оценки для прочности на изгиб во влажном состоянии>
2
A: Прочность составляет 7,0 Н/мм или больше.
2
2
B: Прочность составляет 6,5 Н/мм или больше и меньше, чем 7,0 Н/мм.
2
C: Прочность составляет меньше, чем 6,5 Н/мм.
<Критерий оценки для коэффициента расширения по толщине при поглощении воды>
A: Коэффициент расширения составляет 6% или меньше.
B: Коэффициент расширения составляет больше, чем 6% и 12% или меньше.
C: Коэффициент расширения превышает 12% или древесно-стружечная плита коллапсирует.
<Критерий оценки для прочности при отслаивании>
2
Хорошие (Go): Прочность составляет 0,2 Н/мм или больше.
2
Плохие (Ba): Прочность составляет меньше, чем 0,2 Н/мм.
[0064]
[Таблица 3]
Материал на основе древесины
Примеры
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
Композиция
Элемент на основе древесины
Частимассовые
76
73
73
73
73
73
76
73
73
73
Композиция связующего
Примеры
1
1
2
3
4
5
6
6
7
8
Частимассовые
24
27
27
27
27
27
24
27
27
27
Условия формования
Температура
°C
170
170
170
170
170
170
170
170
170
170
Время
Минуты
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
Давление
МПа
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
Рабочие характеристики
Прочность на изгиб(Н/мм<sup>2</sup>)
18,8A
21,2A
18,8A
18,4A
16,8A
20,5A
18,9A
20,5A
17,8A
18,8A
Прочность на изгиб во влажном состоянии (Н/мм<sup>2</sup>)
7,7A
7,5A
7,1A
6,7B
6,8B
6,8B
7,2A
8,2A
7,1A
8,3A
Коэффициент расширения по толщине при поглощении воды (%)
9,6B
5,4A
8,6B
10,4B
9,8B
7,0B
5,8A
4,5A
7,0B
5,1A
Прочность при отслаивании (Н/мм<sup>2</sup>)
1,3Go
1,4Go
1,2Go
1,1Go
1,1Go
1,0Go
1,1Go
1,4Go
1,3Go
1,4Go
[0065]
[Таблица 4]
Материал на основе древесины
Примеры
Сравнительные примеры
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
Композиция
Элемент на основе древесины
Частимассовые
73
73
73
76
73
73
73
73
73
73
Композиция связующего
Примеры
9
10
11
12
12
13
14
15
16
17
Частимассовые
27
27
27
24
27
27
27
27
27
27
Условия формования
Температура
°C
170
170
170
170
170
170
170
170
170
170
Время
Минуты
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
Давление
МПа
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
Рабочие характеристики
Прочность на изгиб(Н/мм<sup>2</sup>)
20,4A
20,1A
14,3A
13,8B
16,5A
15,7B
15,5B
15,6B
16,2B
14,3B
Прочность на изгибво влажном состоянии(Н/мм<sup>2</sup>)
8,8A
8,5A
7,1A
*C
4,5C
*C
2,5C
1,5C
1,3C
*C
Коэффициент расширения по толщине при поглощении воды (%)
5,3A
10,6B
4,0A
14,3C
9,6B
24,5C
10,6B
15,5C
15,8C
22,5C
Прочность при отслаивании(Н/мм<sup>2</sup>)
1,4Go
1,5Go
1,3Go
0,5Go
0,8Go
0,8Go
0,9Go
0,7Go
0,8Go
0,6Go
* означает "коллапс".
[0066]
Как показано в Таблицах 3 и 4, материалы на основе древесины Примеров 18-30, полученные посредством использования водных композиций связующих Примеров 1-11, являются превосходными по прочности на изгиб, прочности на изгиб во влажном состоянии и прочности при отслаивании и демонстрируют малый коэффициент расширения по толщине при поглощении воды несмотря на то, что они формуются при сравнительно низкой температуре 170°C. Эти материалы на основе древесины также являются превосходными по балансу этих рабочих характеристик. Следовательно, композиция связующего в соответствии с настоящим изобретением может соответствующим образом использоваться и наноситься на элемент на основе древесины для получения материала на основе древесины.
[0067]
В противоположность этому, как показано в Таблице 4, материалы на основе древесины Сравнительных примеров 31-37, полученных посредством использования водных композиций связующего Сравнительных примеров 12-17, имеют проблемы с любым параметром из прочности на изгиб, прочности на изгиб во влажном состоянии, прочности при отслаивании и коэффициента расширения по толщине при поглощении воды. Эти материалы на основе древесины хуже по рабочим характеристикам во влажном состоянии. Следовательно, композиции связующего Сравнительных примеров являются неудовлетворительными для получения материала на основе древесины.
[0068]
Эти результаты показывают, что водная композиция связующего, содержащая рассмотренные выше три компонента (A)-(C), является полезной при связывании элемента на основе древесины (исходного материала), и превосходный материал на основе древесины может быть получен (или сформован) посредством получения (или формования) элемента на основе древесины с его использованием.
Промышленное применение
[0069]
Настоящее изобретение может предложить водную композицию связующего, которая является полезной для связывания элемента на основе древесины. Материал на основе древесины может соответствующим образом быть получен посредством формования элемента на основе древесины с использованием водной композиции связующего в соответствии с настоящим изобретением.