BE1028619B1

BE1028619B1 - Lijm voor afgeleide houtproducten

Info

Publication number: BE1028619B1
Application number: BE20205615A
Authority: BE
Inventors: Geert Coudenys; Rudy Galle; Keukeleire Hendrik De; Dirk Stanssens; Koen Nel
Original assignee: Insarec; Flooring Ind Ltd Sarl
Priority date: 2020-09-07
Filing date: 2020-09-07
Publication date: 2022-04-19
Also published as: EP4211189A1; BE1028619A1; CA3190742A1; CN116096832A; BR112023004059A2; WO2022049513A1

Abstract

Emulsie van isocyanaat in water. Het isocyanaat bevat één of meerdere van een di-isocyanaat, een multi-isocyanaat, een derivaat van een di-isocyanaat of een derivaat van een multi-isocyanaat. De emulsie bevat waterglas. De verhouding in de emulsie van enerzijds de massa van de combinatie van water en waterglas tot anderzijds de massa van het isocyanaat bedraagt bij voorkeur tussen 1.2 en 6.

Description

Lijm voor afgeleide houtproducten Technisch domein De uitvinding betreft emulsies die als lijm gebruikt kunnen worden bij de productie van afgeleide houtproducten; alsook een methode om dergelijke emulsies te produceren. Verder betreft de uitvinding afgeleide houtproducten gebonden met dergelijke lijm, en methodes om dergelijke afgeleide houtproducten te produceren. Stand van de techniek In afgeleide houtproducten wordt lijm gebruikt om houtdeeltje, houtvezels, houtstrengen, houtlagen en/of andere hout delen of onderdelen aan elkaar te verbinden.

Voorbeelden van dergelijke afgeleide houtproducten zijn spaanplaten, houtvezelplaten (zoals MDF — Medium Density Fiberboard en HDF - High Density Fiberboard), OSB (Oriented Strand Board) platen, en multiplex platen.

Het is ook mogelijk om cellulosevezels of cellulose producten tot platen te verlijmen. Voorbeelden zijn bamboe, stro, hennepvezels of hennepstrengen, kenaf.… De meest courante lijm gebruikt bij het produceren van afgeleide houtproducten is een aminoplast polymeer, geproduceerd via een polycondensatiereactie uit ureum en formaldehyde tot een UF-hars. Optioneel wordt melamine toegevoegd en wordt een melamine ureum formadehyde hars (MUF-hars) bekomen, of wordt melamine en fenol toegevoegd (MUPF-harsen: melamine ureum fenol formaldehyde). De grote voordelen van dergelijke lijmen zijn hun lage kost - wegens het gebruik van goedkope grondstoffen in hun bereiding -; en hun hoge reactiviteit. Dergelijke lijmen in afgeleide houtproducten kunnen tijdens en na polymerisatie formaldehyde uitstoten. Meer en meer wordt gezocht om uitstoot van formaldehyde te beperken of zelfs tot nul te herleiden. Daarom werd en wordt gezocht naar formaldehyde vrije lijmen voor het produceren van afgeleide houtproducten.

US2006/0163769 beschrijft het gebruik van waterglas als lijm bij de productie van afgeleide houtproducten die vuurbestendig zijn.

Een gekende formaldehyde-vrije lijm voor gebruik in de productie van afgeleide houtproducten bestaat uit polymerisch methyleen difenyl di-isocyanaat (pPMDI). Deze pMDI lijmen leiden tot afgeleide houtproducten met hoge sterkte en goede waterbestendigheid.

Toch hebben deze lijmen een aantal nadelen.

In de eerste plaats zijn ze veel duurder dan de traditioneel gebruikte aminoplasten; dit leidt tot een belangrijke verhoging van de kost van de afgeleide houtproducten.

Anderzijds hebben dergelijke lijmen een lagere stabiliteit dan de klassieke aminoplasten, hebben ze de sterke tendens om te blijven kleven aan procesapparatuur - dit leidt onder andere tot de noodzaak van frequent reinigen van procesapparatuur — en kunnen ze bij applicatie aanleiding geven tot vrijgave van isocyanaat monomeren.

Dit heeft een nadelig effect op de efficiëntie van het productieproces van de afgeleide houtproducten.

De pMDI lijmen hebben een betere lijmkracht dan de traditioneel gebruikte aminoplasten.

Hierdoor is er minder lijm nodig.

Dit kan echter nadelig zijn, omdat de lagere hoeveelheid lijm kan leiden tot een onvoldoend goede verdeling van de lijm over het substraat.

US4190459A beschrijft een proces voor het produceren van minerale vezelmatten.

De minerale vezels worden aan elkaar verbonden door middel van een lijm die als emulsie van waterglas en een isocyanaat aangebracht wordt.

Er wordt in US4190459A aanbevolen om een waterglas met een vaste stof gehalte naar massa tussen 40 en 55 procent te gebruiken.

De emulsies vermeld in US4190459A hebben een initiële viscositeit van 10.000 mPa.s.

Deze emulsie is echter niet stabiel, aangezien de viscositeit snel in de tijd oploopt.

CA2019382A1 verwijst in zijn stand van de techniek sectie naar US4190459A en vermeldt dat de emulsies beschreven in US4190459A een beperkte stabiliteit hebben.

CA2019382A1 beschrijft een mengsel van isocyanaat en een voldoende hoeveelheid metaalzeep om te gebruiken als lijm in afgeleide houtproducten.

De metaalzeep wordt gebruikt als b/ocking compound om reactie tussen water en isocyanaat te voorkomen,

daarom is een voldoende hoeveelheid metaalzeep nodig.

Verder beschrijft CA2019382A1 dat bij het mengsel van isocyanaat en de voldoende hoeveelheid metaalzeep ook waterglas bijgemengd kan worden tot vorming van een emulsie.

Beschrijving van de uitvinding Het is een doelstelling van de uitvinding om een emulsie ter beschikking te stellen die vrij is van formaldehyde en die met groot gemak gebruikt kan worden als lijm in de productie van afgeleide houtproducten zoals spaanplaten, MDF-panelen, HDF-panelen, OSB-panelen, en multiplex platen. Het is een specifieke doelstelling om een stabiele emulsie ter beschikking te stellen die als lijm in de vermelde toepassingen gebruikt kan worden.

Het is een specifieke doelstelling van uitvoeringsvormen van de uitvinding om dergelijke emulsies te maken die met groot gebruiksgemak als lijm gebruikt kunnen worden.

Het eerste aspect van de uitvinding is een emulsie van isocyanaat in water. Het isocyanaat bevat één of meerdere van een di-isocyanaat, een multi-isocyanaat, een derivaat van een di-isocyanaat of een derivaat van een multi-isocyanaat. De emulsie bevat waterglas. De verhouding in de emulsie van enerzijds de massa van de combinatie van water en waterglas tot anderzijds de massa van het isocyanaat bedraagt bij voorkeur tussen 1.2 en 6. Bij hogere voorkeur is deze verhouding meer dan 1.5, bij hogere voorkeur is deze verhouding meer dan 1.8; en bij voorkeur is deze verhouding lager dan 4; bij hogere voorkeur is deze verhouding lager dan 3.5, en bij hogere voorkeur is deze verhouding lager dan 3.2. Het is een belangrijk voordeel van de uitvinding dat een stabiele emulsie van isocyanaat in water bekomen wordt. Het waterglas functioneert hierbij als emulgator; een schil van waterglas bevindt zich rond de isocyanaat druppels in de emulsie. Water is de continue fase in de emulsie. De emulsie heeft een lage viscositeit, die stabiel blijft in de tijd. De lage viscositeit betekent een gemakkelijker en efficiënter inzetten van de emulsie als lijm, bijvoorbeeld door middel van sproeien. De emulsies vermeld in US4190459A hebben een initiële viscositeit van 10.000 mPa.s. Deze emulsie is echter niet stabiel, aangezien de viscositeit snel in de tijd oploopt. US4190459A betreft het verlijmen van minerale vezels tot vezelmatten. Minerale vezels hebben een glad oppervlak, en niet het poreuze oppervlak van de hout grondstof die gebruikt wordt in de productie van afgeleide houtproducten. Gezien de porositeit van de hout grondstof, is een lijm met lage viscositeit wenselijk, zodat de lijm goed kan indringen in de poriën om voor een effectieve verlijming te zorgen.

De emulsie volgens de uitvinding kan een geruime tijd voor gebruik geproduceerd worden, en gedurende een geruime tijd bewaard zonder dat aan functionaliteit ingeboet wordt. Verrassend genoeg is er gebleken dat bij een te hoge verhouding van enerzijds de massa van de combinatie van water en waterglas tot anderzijds de massa van het isocyanaat een minder stabiele emulsie bekomen wordt. Aangezien de viscositeit van de emulsie van het eerste aspect van de uitvinding laag is, kan deze emulsie gemakkelijk aangebracht worden, b.v. door middel van sproeien met behulp van spuitkoppen. De lage viscositeit is verder voordelig om een goede penetratie van de emulsie toe te laten in poriën van de te verlijmen grondstof (b.v. houtspanen, houtvezels of houtstrengen). Dit verbetert de verlijming. Om de emulsie van de uitvinding te maken, is het essentieel om de ingrediënten onder hoge turbulentie te mengen. Gebeurt dit niet, dan wordt geen stabiele emulsie met lage viscositeit bekomen, maar gaan de twee componenten scheiden en wordt een waterige en een organische fase bekomen. Bij gebruik van pure pMDI lijm is 3 tot 5 gewichtsprocent pMDI ten opzichte van de te verlijmen houtmassa (b.v. houtspanen) meestal voldoende voor het bekomen van de vereiste mechanische eigenschappen en de waterbestendigheid van de geproduceerde plaat. Bij ureumformaldehyde (UF) lijmen ligt deze benodigde hoeveelheid vaak bij meer dan 8 gewichtsprocent ten opzichte van de te verlijmen houtmassa. Het nadeel van de lage benodigde hoeveelheid pMDI veroorzaakt vaak een onvoldoende homogene verdeling van de lijm over de te verlijmen oppervlakken van de houtmassa. Bij de emulsie volgens de uitvinding is het volume verhoogd door de toevoeging van waterglas en water. Hierdoor kan een meer uniforme verdeling van de lijm bekomen worden. De emulsie van de uitvinding heeft als bijkomend voordeel dat de lijm niet blijft kleven aan procesapparatuur. Daardoor is het veelvuldig reinigen dat het geval is bij pure pMDI lijm niet nodig. Dit is positief voor de procesefficiëntie bij het produceren van afgeleide houtproducten.

Aangezien het goedkope waterglas ook zal bijdragen tot de lijmactie, kan de hoeveelheid duur isocyanaat beperkt blijven. De hoeveelheid waterglas wordt daarom bij voorkeur zo gekozen dat het waterglas niet alleen als emulgator actief is, maar ook in belangrijke mate als verlijmende component. Dit laat toe minder isocyanaat te gebruiken, en dus een goedkopere lijm (en goedkopere afgeleide houtproducten geproduceerd met deze lijm) te bekomen, die goed gedoseerd en uniform verdeeld kan 5 worden.

Waterglas zorgt ook nog voor een verbetering van de reactiviteit tussen hydroxylgroepen van hout enerzijds en het isocyanaat anderzijds. Het waterglas is dus niet alleen actief als emulgator voor het isocyanaat. Bij gebruik van de lijm en bij verhoging van de temperatuur en na verdamping van het water wordt de emulsie verbroken en werkt het waterglas als katalysator voor de reactie van het isocyanaat met de hydroxylgroepen van hout. Het is duidelijk dat de emulsie volgens de uitvinding verschilt van de emulsies beschreven in CA2019382A1. In CA2019382A1 bevat de emulsie een voldoende hoeveelheid metaalzeep ten opzichte van de hoeveelheid isocyanaat om een blokkering van het isocyanaat te bekomen. CA2019382A1 vermeldt dat het nodig is om eerst de metaalzeep met het isocyanaat te mengen, en daarna pas het waterglas toe te voegen. CA2019382A1 beschrijft dat de hoeveelheid waterglas tussen ruime grenzen kan variëren. Het is duidelijk dat in CA2019382A1 de metaalzeep de emulgator is, en niet het waterglas. Dus bestaat de emulsie in CA2019382A1 uit isocyanaat druppels omgeven door een schil van metaalzeep, in de waterige fase. Het waterglas in CA2019382A1 lijkt te zijn toegevoegd als bijkomend lijmmiddel, en niet als emulgator. In voorkeur uitvoeringsvormen van het eerste aspect van de uitvinding vormt water de continue fase in de emulsie. Bij voorkeur vormt het waterglas een schil rond de isocyanaat druppels.

Bij voorkeur bevat het isocyanaat een methyleen difenyl di-isocyanaat en/of een derivaat van methyleen difenyl di-isocyanaat, of bestaat het er uit. Bij voorkeur bevat het isocyanaat een polymerisch methyleen difenyl di-isocyanaat (pMDI) of bestaat het er uit. In principe kunnen verscheidene types isocyanaten in de uitvinding gebruikt worden.

pMDI heeft echter de voorkeur. In tegenstelling tot veel andere isocyanaten heeft pMDI weinig tot geen compatibiliteit met water. Bij veel types isocyanaten reageert water met de isocyanaatgroepen, dit resulteert in de vrijstelling van koolstofdioxide. Aangezien pMDI en water niet compatibel zijn met elkaar, is er maar een beperkte reactie wanneer water en pMDI met elkaar in contact komen. Wanneer water en pMDI gemengd worden en het mengen wordt gestopt, scheiden het water en het pMDI zich van elkaar en treedt slechts een beperkte reactie op tussen water en pMDI. Het gebruik van waterglas in de emulsies van het eerste aspect van de uitvinding is noodzakelijk om de emulsie te stabiliseren. Bovendien heeft pMDI een groot aantal reactieve groepen. Dit is positief voor de lijmkracht, aangezien een dichte vernetting bekomen wordt. pMDI is ook de goedkoopste keuze van de commercieel beschikbare isocyanaten. Door deze aspecten laat pMDI toe de voordelen van emulsies volgens de uitvinding optimaal te bereiken, met lage kost van de lijm en van de geproduceerde afgeleide houtproducten.

Bij voorkeur bedraagt de hoeveelheid droge stof in de combinatie van het water en het waterglas in de emulsie tussen 5 en 30 gewichtsprocent, en bij hogere voorkeur tussen 8 en 25 gewichtsprocent. Emulsies via deze uitvoeringsvorm vertonen nog betere eigenschappen met betrekking tot stabiliteit van de viscositeit. Zowel de ondergrens als de bovengrens voor de hoeveelheid droge stof in de combinatie van het water en het waterglas in de emulsie zijn hierbij van belang. De hoeveelheid water in deze uitvoeringsvorm zorgt niet alleen voor een lage viscositeit, maar ook en vooral voor een betere fasescheiding tussen de continue waterfase en de organische fase, en dus een stabielere emulsie. Verrassend genoeg bleek dat een lagere hoeveelheid droge stof in de combinatie van het water en het waterglas in de emulsie nadelig was om een stabiele emulsie te bekomen. Bij een teveel aan water blijkt dat het waterglas procentueel gezien meer in de waterfase verblijft en minder in de tussenfase tussen water en het isocyanaat, waardoor de emulsie minder stabiel is. De hoeveelheid droge stof in de combinatie van water en waterglas kent dus een optimum voor wat betreft de stabiliteit van de emulsie.

Waterglas op zich heeft meestal een vaste stof gehalte tussen 35 en 45 gewichtsprocent, afhankelijk van zijn samenstelling. Voor emulsies volgens de uitvinding moet echter bij voorkeur extra water toegevoegd worden, zodat de hoeveelheid droge stof in de combinatie van het water en het waterglas in de emulsie bij voorkeur tussen 5 en 30 gewichtsprocent bedraagt, en bij hogere voorkeur tussen 8 en 25 gewichtsprocent. Bij voorkeur is de verhouding in de emulsie van de massa vaste stof isocyanaat ten opzichte van de massa vaste stof waterglas hoger dan 0.5, en bij hogere voorkeur hoger dan 1, en bij nog hogere voorkeur hoger dan 2, en bij voorkeur lager dan 5, bij hogere voorkeur lager dan 4. Dergelijke uitvoeringsvormen hebben de voorkeur aangezien zij voor voldoende watervastheid zorgen voor afgeleide houtproducten die met dergelijke emulsies verlijmd zijn. Bij voorkeur heeft het waterglas een mol-ratio SiO: ten opzichte van X;O tussen 1.5 en 3, bij hogere voorkeur tussen 1.7 en 2.6, en bij nog hogere voorkeur tussen 1.8 en 2.3; waarbij X geselecteerd is uit één of meerdere van Li, Na of K. Waterglas is een reactieproduct van SiO, en XOH in water, waarbij X geselecteerd is uit één of meerdere van Li, Na of K. Gebruik van Na20 in het waterglas heeft de voorkeur, wegens de hoge mate van beschikbaarheid van dergelijk waterglas. Afhankelijk van de ratio van de grondstoffen (SiO: en XOH) verschilt het waterglas in eigenschappen. De samenstelling van waterglas wordt aangeduid als de mol-ratio van zijn samenstellende componenten, uitgedrukt als SiO2 en Na20. Verrassend genoeg bleek de mol ratio cruciaal te zijn om een stabiele emulsie te bekomen, ook en zeker bij gebruik van pMDI als isocyanaat. Het gebruik van waterglas met een te hoge mol ratio S10,:Na:O bleek te leiden tot een onstabiele emulsie: de isocyanaat druppels coaguleren, dit veroorzaakte een fasescheiding van het isocyanaat (b.v. pMDD). Bij te lage mol ratio S102:Na20, werd reactie waargenomen tussen enerzijds het isocyanaat en anderzijds het water en het waterglas. Gasbellen werden waargenomen, die wijzen op de vorming van CO:. De viscositeit liep snel op, en een gel - en geen emulsie - werd bekomen.

Bij voorkeur bedraagt in de emulsie de massa verhouding van het isocyanaat ten opzichte van het water tussen 1:1 en 1:5, en bij hogere voorkeur tussen 1:1 en 1:3. Met het water wordt de totale hoeveelheid water bedoeld, dus het als water toegevoegde water samen met het water in het waterglas.

Bij voorkeur bevat de emulsie één of meerdere waterglas reactieve componenten.

Gebruik van waterglas reactieve componenten faciliteert het emulgeren en leidt tot een nog betere stabiliteit van de emulsie. Met waterglas reactieve componenten worden componenten bedoeld die een chemische reactie kunnen aangaan met waterglas. Voorbeelden van waterglas reactieve componenten die gebruikt kunnen worden zijn silica (Si02), kwarts, vliegas, silicaat, aluminosilicaat (zoals klei) of meta-kaoline. Verschillende soorten klei kunnen gebruikt worden zoals kaoline, bentoniet, of montmorilloniet. Bijzonder interessant is meta-kaoline aangezien dit bij het vernetten reageert met waterglas waarbij een zogenaamd geopolymeer gevormd wordt. Aangezien deze waterglas reactieve componenten deelnemen aan de netwerkvorming bij het verlijmen, kan de emulsie minder isocyanaat (bijvoorbeeld pMDI) bevatten voor een zelfde sterkte van de lijmverbinding. Dit verlaagt de kost van de lijm en van de afgeleide houtproducten die er mee gemaakt worden.

Bij hogere voorkeur bevat de emulsie waterglas reactieve componenten in een hoeveelheid tussen 5 en 100 gewichtsprocent van het droge gewicht van het waterglas, bij hogere voorkeur tussen 5 en 50 gewichtsprocent van het droge gewicht van het waterglas; bij nog hogere voorkeur tussen 5 en 20 gewichtsprocent van het droge gewicht van het waterglas; bij nog hogere voorkeur lager dan 10 gewichtsprocent van het droge gewicht van het waterglas.

De emulsie kan optioneel één of meerdere bevatten van S10», kwarts, vliegas, silicaat, een aluminosilicaat of meta-kaoline. De emulsie kan een zeep en/of een silicone bevatten. Alhoewel de emulsies van het eerste aspect van de uitvinding door hun stabiliteit geen affiniteit vertonen voor proces apparaten, en er daardoor niet aan blijven kleven, kan het nuttig zijn om additieven aan de emulsie toe te voegen die nog meer verhinderen dat de lijm aan proces apparatuur blijft kleven. Dergelijke additieven kunnen bijvoorbeeld zepen en/of silicone zijn.

De emulsie kan optioneel één of meerdere bevatten van waterafstotende additieven, katalysatoren, kleurstoffen, pigmenten, vlamvertragers, koude-kleef verbeteraars, of blaasmiddelen. De emulsie kan dergelijke additieven bevatten om de afgeleide houtproducten specifieke eigenschappen te verlenen en/of om de verwerkbaarheid van de lijm te verbeteren. Voorbeelden van waterafstotende middelen die gebruikt kunnen worden, zijn wasemulsies (bijvoorbeeld gebaseerd op parafine of gehydrogeneerde plantaardige oliën), alkeen-keteen dimeren, en alkyl barnsteenzuur anhydride. Bij voorkeur worden deze waterafstotende middelen als emulsie toegevoegd. Voorbeelden van katalysatoren om de reactie tussen de hydroxylgroepen van hout en het isocyanaat (b.v. pMDI) te versnellen en verbeteren zijn tertiaire amines en derivaten van tin; deze producten zijn goed gekend in de polyurethaan industrie.

Bij voorkeur is de viscositeit van de emulsie bij 25°C lager dan 500 mPa.s, bij hogere voorkeur lager dan 300 mPa.s, bij hogere voorkeur lager dan 200 mPa.s.

Bij voorkeur is de viscositeit van de emulsie gemeten bij 25°C en na een wachttijd van 30 minuten bij 25°C lager dan 1000 mPa.s, bij hogere voorkeur lager dan 500 mPa.s, bij nog hogere voorkeur lager dan 200 mPa.s.

In voorkeur uitvoeringsvormen van de uitvinding bevat de emulsie een verdikker en heeft de emulsie een viscositeit bij 25°C die hoger is dan 1000 mPa.s, en die bij voorkeur hoger is dan 2000 mPa.s.

Bij voorkeur wordt de verdikker geselecteerd uit carboxymethyl cellulose, zetmeel, gom, associatieve verdikkers of verdikkers gebaseerd op inverse emulsies.

Emulsies volgens dergelijke uitvoeringsvormen kunnen gebruikt worden in toepassingen waar de lijm met een relatief hoge viscositeit gewenst wordt.

Dit kan bijvoorbeeld het geval zijn in de productie van multiplex platen, waar lijncoaters gebruikt kunnen worden.

Het tweede aspect van de uitvinding is een afgeleid houtproduct, waarbij het product deeltjes, vezels, lagen, strengen of onderdelen uit hout bevat, en waarbij de deeltjes, vezels, strengen, lagen of onderdelen uit hout aan elkaar gelijmd werden door middel van een emulsie zoals in om het even dewelke uitvoeringsvorm van het eerste aspect van de uitvinding.

De emulsie kan op verschillende manieren aan het hout substraat toegevoegd worden.

De emulsie kan bijvoorbeeld in een roterende mixer gesproeid worden die het houtmateriaal bevat, of gesproeid worden op een transportband die het houtmateriaal transporteert.

Het is ook mogelijk om de emulsie in een pijpleiding te sproeien die houtmateriaal — b.v. houtvezels — transporteert, zoals gebruikelijk is in de productie van MDF en HDF- producten.

Als het houtmateriaal grover is, bij voorbeeld bij houtlagen zoals fineer, kan de emulsie aangebracht worden via sproeien, met een rol, of via onderdompeling van het houtmateriaal in de emulsie.

Het derde aspect van de uitvinding is een afgeleid houtproduct, waarbij het afgeleid product deeltjes, vezels, strengen, lagen of onderdelen uit hout bevat, en waarbij de deeltjes, vezels, strengen, lagen of onderdelen uit hout aan elkaar gelijmd zijn met een lijm. Optioneel is het afgeleid houtproduct een afgeleid houtproduct zoals in om het even dewelke uitvoeringsvorm van het tweede aspect van de uitvinding. De lijm bevat isocyanaat en waterglas. Het isocyanaat bevat één of meerdere van een di-isocyanaat, een multi-isocyanaat, een derivaat van een di-isocyanaat, of een derivaat van een multi- isocyanaat, waarbij de som van de droge massa isocyanaat en droge waterglas tussen 2 en 15 gewichtsprocent bedraagt van het samengestelde product, bij hogere voorkeur tussen 2 en 8 gewichtsprocent van het samengestelde product en bij nog hogere voorkeur tussen 2 en 5 gewichtsprocent van het samengestelde product.

In een voorkeur uitvoeringsvorm van het derde aspect van de uitvinding bevat het isocyanaat een methyleen difenyl di-isocyanaat en/of een derivaat van methyleen difenyl di-isocyanaat, of bestaat het er uit.

In een voorkeur uitvoeringsvorm van het derde aspect van de uitvinding bevat het isocyanaat een polymerisch methyleen difenyl di-isocyanaat (pMDI), of bestaat het er uit.

In een voorkeur uitvoeringsvorm van het derde aspect van de uitvinding heeft het waterglas een mol-ratio SiO, ten opzichte van X2O tussen 1.5 en 3, bij hogere voorkeur tussen 1.7 en 2.6, en bij nog hogere voorkeur tussen 1.8 en 2.3; waarbij X geselecteerd is uit één of meerdere van Li, Na of K. Het gebruik van Na20 heeft de voorkeur aangezien dit het best beschikbaar is.

In een voorkeur uitvoeringsvorm van het derde aspect van de uitvinding bevat de lijm één of meerdere bevat van S10;, kwarts, vliegas, silicaat, een aluminosilicaat of meta- kaoline.

Bij voorkeur bevat het afgeleid houtproduct zoals in om het even dewelke uitvoeringsvorm van het tweede aspect of van het derde aspect van de uitvinding hout, bijvoorbeeld houtvezels, houtspanen, houtstrengen of houtlagen. De benodigde hoeveelheid emulsie hangt af van het hout materiaal dat verlijmd moet worden. Als het specifieke oppervlak van het hout materiaal hoger is, moet een hogere hoeveelheid lijm gebruikt worden. Als voorbeeld kan meegegeven worden dat voor het maken van spaanplaat tussen 2 en 5 gewichtsprocent aan droog gewicht emulsie nodig is ten opzichte van het gewicht spanen. Het is een voordeel dat de hoeveelheid droge stof lijm beduidend lager is dan bij toepassing van aminoplast lijm zoals bijvoorbeeld de klassieke ureum formaldehyde emulsies. Bij voorkeur is het afgeleid houtproduct van het tweede aspect of van het derde aspect van de uitvinding geselecteerd uit de reeks van een MDF-plaat, een HDF-plaat, een spaanplaat, een OSB-plaat of een multiplex plaat.

Een vierde aspect van de uitvinding is een afgeleid houtproduct — bij voorkeur een afgeleid houtproduct zoals in om het even dewelke uitvoeringsvorm van het tweede aspect of van het derde aspect van de uitvinding -, waarbij het afgeleid houtproduct een eerste laag, een tweede laag en een derde laag bevat, waarbij de tweede laag zich tussen —en bij voorkeur in contact met — de eerste laag en de derde laag bevindt, waarbij elk van de eerste laag, de tweede laag en de derde laag houtgrondstof bevat. Bij voorkeur bevatten de eerste laag en de derde laag fijnere houtgrondstof dan de tweede laag. De tweede laag is verlijmd met een lijm die waterglas en een isocyanaat (bij voorkeur pMDI) bevat — bij voorkeur een lijm die een emulsie is zoals in om het even dewelke uitvoeringsvorm van het eerste aspect van de uitvinding. De lijm in de eerste laag en in de derde laag is een aminoplast, bijvoorbeeld een ureumformaldehyde lijm. Dergelijke producten kunnen in één enkele verwarmde persbewerking verperst worden. Dergelijke producten hebben het voordeel dat emissie van formaldehyde beperkt is, terwijl door de sandwichconstructie zeer goede mechanische eigenschappen bereikt worden. Het gebruik van fijner houtmateriaal in de eerste en derde laag, die bij voorkeur de buitenste lagen van het afgeleid houtproduct vormen, zorgt voor een vlakker oppervlak van het afgeleide houtproduct. Spaanplaten zijn voorbeelden van dergelijk afgeleide houtproducten die met dergelijke lagen geproduceerd kunnen worden: de eerste en de derde lagen (die de buitenste lagen vormen) bevatten fijnere spanen dan de twee laag.

Met fijnere spanen en fijner houtmateriaal wordt het gemiddelde naar massa bedoeld van de houtgrondstof. Bij voorkeur vormt de combinatie van de eerste laag en de derde laag tussen 20 en 50 gewichtsprocent van het totale afgeleide houtproduct. Bij voorkeur vormt de tweede laag tussen 50 en 80 gewichtsprocent van het totale afgeleide houtproduct.

Het vijfde aspect van de uitvinding is een methode voor het maken van een afgeleid houtproduct - bij voorkeur een afgeleid houtproduct zoals in om het even dewelke uitvoeringsvorm van het tweede aspect, derde aspect of vierde aspect van de uitvinding - waarbij de methode de stappen omvat van - aanvoeren van deeltjes, vezels, strengen, lagen of onderdelen uit hout; - belijmen — bijvoorbeeld door sproeien, dippen of door middel van een rol - van deze deeltjes, vezels, strengen lagen of onderdelen met een emulsie zoals in om het even dewelke uitvoeringsvorm van het eerste aspect van de uitvinding, en - samenpersen van de belijmde deeltjes, vezels, strengen, lagen of onderdelen; en - bij verhoogde temperatuur en onder druk vernetten van de lijm. De belijmde hout substraten worden verwarmd en verperst om de lijm te vernetten en om een afgeleid houtproduct met de gewenste dichtheid te bekomen. De procesomstandigheden hangen ook af van de houtgrondstof en van het gewenste afgeleide houtproduct. De vakman kan door middel van routine experimenten de geschikte procesomstandigheden bepalen. Bij het vernetten zal het waterglas als katalysator optreden voor het vernetten van het isocyanaat uit de emulsie.

Bij voorkeur worden in deze methode houtvezels, houtspanen, houtstrengen of lagen hout aangevoerd, waarbij een afgeleid houtproduct vervaardigd wordt, geselecteerd uit de reeks van een MDF-plaat, een HDF-plaat, een spaanplaat, een OSB-plaat of een multiplex plaat.

In een uitvoeringsvorm van het vijfde aspect van de uitvinding wordt het belijmen van de deeltjes, vezels, strengen lagen of onderdelen met de emulsie uitgevoerd meer dan 30 minuten na het aanmaken van de emulsie. Dit laat toe om een buffer aan emulsie te hebben bij productie onderbrekingen of productie onregelmatigheden.

Het zesde aspect van de uitvinding is een methode voor het produceren van een emulsie zoals in om het even dewelke uitvoeringsvorm van het eerste aspect van de uitvinding, waarbij het isocyanaat, het waterglas en het water onder hoge turbulentie gemengd worden in een menginrichting, waarbij een emulsie gevormd wordt met viscositeit bij 25°C lager dan 500 mPa.s, bij voorkeur lager dan 300 mPa.s, en bij hogere voorkeur lager dan 200 mPa.s. Zoals reeds vermeld, 1s het noodzakelijk om onder hoge turbulentie te mengen om de stabiele emulsie met lage viscositeit van het eerste aspect van de uitvinding te bekomen. De hoge turbulentie leidt tot de noodzakelijke scheiding van de twee fases, de fijne verdeling van het isocyanaat (bij voorkeur pMDI) druppels en het vormen van een schil van waterglas rond deze kleine isocyanaat druppels, noodzakelijk om de stabiele emulsie met lage viscositeit te bekomen.

De volgorde van toevoeging van de verschillende componenten kan gewijzigd worden, vooral bij gebruik van pMDI als isocyanaat.

Waterglas en water kunnen afzonderlijk aan pMDI toegevoegd worden.

Belangrijk is dat de relatieve verhoudingen van de verschillende componenten gerespecteerd worden.

Bij voorkeur bevat de mengrichting een homogenisator, een rotor-stator mixer, een mixer met hoge afschuiving, een ultrasone mixer of een in-line statische mixer.

Deze menginrichtingen zijn geschikt om de hoge turbulentie te bereiken die nodig is voor het maken van de stabiele emulsie met lage viscositeit.

Bij voorkeur worden de twee fases gemengd en de emulsie gevormd net voor deze als lijm gebruikt zal worden.

Om productie onderbrekingen of onregelmatigheden op te vangen is echter voldoende stabiliteit van de emulsie nodig.

Bij voorkeur wordt eerst het waterglas en het water gemengd, waarna vervolgens het isocyanaat toegevoegd en ingemengd wordt onder hoge turbulentie.

Bij voorkeur worden het water, het waterglas en het isocyanaat elk afzonderlijk in de menginrichting toegevoegd.

Naast toepassing voor of in afgeleide houtproducten, kunnen de verschillende aspecten van de uitvinding — in de verschillende beschreven uitvoeringsvormen — ook toegepast worden om afgeleide producten uit ander cellulosemateriaal dan hout materiaal te produceren.

Voorbeeld van cellulose materiaal dat in dergelijke afgeleide cellulose producten gebruikt kan worden zijn cellulosevezels of cellulose producten.

Voorbeelden zijn bamboe, stro, vlaslemen, hennepvezels of hennepstrengen, en kenaf.

Platen zijn voorbeelden van dergelijke afgeleide celluloseproducten die met of volgens de verschillende aspecten van de uitvinding gemaakt kunnen worden met dergelijk cellulosemateriaal.

Uitvoeringsvormen en voorbeelden In een eerste voorbeeld van de uitvinding werden 200 gram pMDI, 200 gram waterglas met mol ratio S102:Na20 2.0 en met vaste stof gehalte 42%; en 200 gram water met een mixer met hoge afschuiving gedurende 30 seconden gemengd.

Het resultaat was een stabiele emulsie met viscositeit (gemeten bij 25°C) 120 mPA.s. Na 30 minuten was de emulsie nog altijd stabiel en was de viscositeit (gemeten bij 25°C) nog altijd 120 mPA.s. In een tweede voorbeeld van de uitvinding werden 200 gram pMDI, 200 gram wWaterglas met mol ratio S10,:NasO 1.8 en met vaste stof gehalte 42%; en 250 gram water met een mixer met hoge afschuiving gedurende 30 seconden gemengd. Een stabiele emulsie met viscositeit (bij 25°C) 120 mPa.s werd bekomen. Na 30 minuten was de viscositeit (gemeten bij 25°C) nog altijd 120 mPa.s; na 60 minuten was de viscositeit (gemeten bij 25°C) 140 mPa.s.

Ineen derde voorbeeld van de uitvinding werden 200 gram pMDI, 100 gram waterglas met mol ratio S102:Na20 2.0 en met vaste stof gehalte 42%; en 300 gram water met een mixer met hoge afschuiving gedurende 30 seconden gemengd. Een stabiele emulsie met viscositeit (bij 25°C) 100 mPa.s werd bekomen. Na 30 minuten was de viscositeit (gemeten bij 25°C) 120 mPa.s.

In vergelijkend voorbeeld vier werden 300 gram pMDI, 280 gram waterglas met mol ratio S102:Na20 2.0 en met vaste stof gehalte 42% met een mixer met hoge afschuiving gedurende 30 seconden gemengd. Een emulsie met viscositeit (bij 25°C) 2400 mPa.s werd bekomen. Na 15 minuten was de viscositeit gestegen tot boven 20000 mPa.s en was de temperatuur van de emulsie opgelopen van 25°C tot 40 °C. De uitvinders vermoeden dat door een te lage hoeveelheid water er geen stabiele emulsie met lage viscositeit bekomen werd.

In een vijfde voorbeeld werden 200 gram pMDI, 200 gram waterglas met mol ratio S102:Na20 2.8 en met vaste stof gehalte 35%; en 200 gram water met een mixer met hoge afschuiving gedurende 30 seconden gemengd. Een met viscositeit (bij 25°C) 100 mPa.s werd bekomen. Na vijf minuten werd wat pMDI uit de emulsie vrijgesteld. Deze emulsie kan weliswaar gebruikt worden als lijm, maar enkel direct na de bereiding van de emulsie.

In vergelijkend voorbeeld zes werden 200 gram pMDI, 200 gram waterglas met mol ratio Si02:Na20 1.4 en met vaste stof gehalte 43% met een mixer met hoge afschuiving gedurende 30 seconden gemengd. Een emulsie met viscositeit (bij 25°C) 120 mPa.s werd bekomen. Na 20 minuten was de temperatuut van de emulsie van 25 °C naar 35

°C opgelopen. Dit wijst op een chemische reactie van het pMDI met water. De emulsie mist dus stabiliteit. In een zevende voorbeeld werden 200 gram pMDI, 200 gram waterglas met mol ratio S102:Na20 2.0 en met vaste stof gehalte 42%, 300 gram water; en 30 gram meta-kaolin met een mixer met hoge afschuiving gedurende 30 seconden gemengd. Een stabiele emulsie met viscositeit (bij 25°C) 140 mPa.s werd bekomen. Na 60 minuten was de viscositeit (gemeten bij 25°C) 180 mPa.s. Voorbeeld acht betreft de productie van een spaanplaat. 80 gram water werd aan 1000 gram gedroogde houtspanen toegevoegd. Tijdens grondig mengen van deze spanen werd 60 gram van de emulsie van het eerste voorbeeld op deze spanen gesproeid. Deze belijmde spanen werden gedurende 15 minuten bij 25°C gehouden, waarna ze in een verwarmde pers tot een paneel met 12 mm dikte en een dichtheid 680 kg/m? verperst werden. Het paneel had uitstekende mechanische eigenschappen. De elasticiteitsmodules was 2200 N/mm”, de dwarse treksterkte was 0.61 N/mm”, en de buigsterkte was 11.2 N/mm. Vergelijkend voorbeeld negen betreft een spaanplaat. Voorbeeld 8 werd herhaald, maar dit keer werd in de emulsie van het eerste voorbeeld het waterglas 2.0 (= mol ratio S102:Na20 gelijk aan 2.0) vervangen door waterglas 3.2 (= mol ratio S102:Na20 gelijk aan 3.2) met 42 procent vaste stof gehalte. De stabiliteit van de emulsie was beperkt.

Daarom werd er direct na het mengen pMDI, waterglas en water op de spanen gesproeid. De aldus belijmde spanen werden dan op de zelfde manier als in voorbeeld acht tot een spaanplaat verperst. Deze spaanplaat vertoonde zwakke mechanische eigenschappen. De dwarse treksterkte was minder dan 0.1 N/mm?. Dit voorbeeld toont het belang aan van het gebruik van de juiste types waterglas om afgeleide houtproducten met geschikte mechanische eigenschappen te bekomen.

Claims

Conclusies

1. Emulsie van isocyanaat in water, waarbij het isocyanaat één of meerdere bevat van een di-isocyanaat, een multi- isocyanaat, een derivaat van een di-isocyanaat of een derivaat van een multi- isocyanaat, waarbij de emulsie waterglas bevat, waarbij in de emulsie de verhouding van de massa van de combinatie van water en waterglas tot de massa van het isocyanaat bij voorkeur tussen 1.2 en 6 bedraagt, en bij hogere voorkeur meer dan 1.5 bedraagt, bij hogere voorkeur meer dan 1.8 bedraagt; en bij voorkeur lager dan 4 bedraagt; bij hogere voorkeur lager dan 3.5 bedraagt, en bij hogere voorkeur lager dan 3.2 bedraagt.

2. Emulsie zoals in conclusie 1, waarbij water de continue fase vormt in de emulsie.

3. Emulsie zoals in om het even dewelke van de voorgaande conclusies, waarbij het waterglas een schil vormt rond de isocyanaat druppels.

4. Emulsie zoals in om het even dewelke van de voorgaande conclusies, waarbij het isocyanaat een methyleen difenyl di-isocyanaat en/of een derivaat van methyleen difenyl di-isocyanaat bevat of er uit bestaat.

5. Emulsie zoals in om het even dewelke van de voorgaande conclusies, waarbij het isocyanaat een polymerisch methyleen difenyl di-isocyanaat (pMDI) bevat of er uit bestaat.

6. Emulsie zoals in om het even dewelke van de voorgaande conclusies, waarbij de hoeveelheid droge stof in de combinatie van het water en het waterglas in de emulsie tussen 5 en 30 gewichtsprocent bedraagt, en bij voorkeur tussen 8 en 25 gewichtsprocent.

7. Emulsie zoals in om het even dewelke van de voorgaande conclusies, waarbij de verhouding volgens massa van de vaste stof isocyanaat ten opzichte van de vaste stof waterglas hoger is dan 0.5, en bij voorkeur hoger dan 1, en bij hogere voorkeur hoger dan 2, en bij voorkeur lager is dan 5, bij hogere voorkeur lager is dan 4.

8. Emulsie zoals in om het even dewelke van de voorgaande conclusies, waarbij het waterglas een mol-ratio S102 ten opzichte van X2O heeft tussen 1.5 en 3, bij voorkeur tussen 1.7 en 2.6, en bij hogere voorkeur tussen 1.8 en 2.3; waarbij X geselecteerd is uit één of meerdere van Li, Na of K.

9. Emulsie zoals in om het even dewelke van de voorgaande conclusies, waarbij in de emulsie de massa verhouding van het isocyanaat ten opzichte van het water tussen 1:1 en 1:5 bedraagt, bij voorkeur tussen 1:1 en 1:3 bedraagt.

10. Emulsie zoals in om het even dewelke van de voorgaande conclusies, waarbij de emulsie één of meerdere waterglas reactieve componenten bevat.

11. Emulsie zoals in conclusie 10, waarbij de emulsie tussen 5 en 100 gewichtsprocent van het droge gewicht van het waterglas aan waterglas reactieve componenten bevat, bij voorkeur waarbij de emulsie tussen 5 en 50 gewichtsprocent van het droge gewicht van het waterglas aan waterglas reactieve componenten bevat.

12. Emulsie zoals in om het even dewelke van de voorgaande conclusies, waarbij de emulsie één of meerdere bevat van S10», kwarts, vliegas, silicaat, een aluminosilicaat of meta-kaoline.

13. Emulsie zoals in om het even dewelke van de voorgaande conclusies, waarbij de emulsie een zeep en/of een silicone bevat.

14. Emulsie zoals in om het even dewelke van de voorgaande conclusies, waarbij de emulsie één of meerdere bevat van waterafstotende additieven, katalysatoren, kleurstoffen, pigmenten, vlamvertragers, koude-kleef verbeteraars, of blaasmiddelen.

15. Emulsie zoals in om het even dewelke van de voorgaande conclusies, waarbij de viscositeit van de emulsie bij 25°C lager is dan 500 mPa.s, bij voorkeur lager dan 300 mPa.s, bij hogere voorkeur lager dan 200 mPa.s.

16. Emulsie zoals in om het even dewelke van de voorgaande conclusies, waarbij de viscositeit van de emulsie gemeten bij 25°C en na een wachttijd van 30 minuten bij 25°C lager is dan 1000 mPa.s, bij voorkeur lager dan 500 mPa.s, bij hogere voorkeur lager dan 200 mPa.s.

17. Emulsie zoals in om het even dewelke van de voorgaande conclusies 1 — 14, waarbij de emulsie een verdikker bevat, en waarbij de emulsie een viscositeit bij

25°C heeft die hoger is dan 1000 mPa.s, en bij voorkeur hoger dan 2000 mPa.s; bij voorkeur waarbij de verdikker geselecteerd is uit carboxymethyl cellulose, zetmeel, gom, associatieve verdikkers of verdikkers gebaseerd op inverse emulsies.

18. Afgeleid houtproduct, waarbij het product deeltjes, vezels, lagen, strengen of onderdelen uit hout bevat, en waarbij de deeltjes, vezels, strengen, lagen of onderdelen uit hout aan elkaar gelijmd werden door middel van een emulsie zoals in om het even dewelke van de voorgaande conclusies.

19. Afgeleid houtproduct, waarbij het product deeltjes, vezels, strengen, lagen of onderdelen uit hout bevat, en waarbij de deeltjes, vezels, strengen, lagen of onderdelen uit hout aan elkaar gelijmd zijn met een lijm — optioneel waarbij het afgeleid houtproduct een afgeleid houtproduct is zoals in conclusies 18 -, waarbij de lijm isocyanaat en waterglas bevat, waarbij het isocyanaat één of meerdere bevat van een di-isocyanaat, een multi-isocyanaat, een derivaat van een di- isocyanaat, of derivaat van een multi-isocyanaat, waarbij de som van de droge massa isocyanaat en droge waterglas tussen 2 en 15 gewichtsprocent bedraagt van het samengestelde product, bij voorkeur tussen 2 en 8 gewichtsprocent van het samengestelde product en bij hogere voorkeur tussen 2 en 5 gewichtsprocent van het samengestelde product.

20. Afgeleid houtproduct zoals in conclusie 19, waarbij het isocyanaat een methyleen difenyl di-isocyanaat en/of een derivaat van methyleen difenyl di-isocyanaat bevat of er uit bestaat.

21. Afgeleid houtproduct zoals in om het even dewelke van de conclusies 19 - 20, waarbij het isocyanaat een polymerisch methyleen difenyl di-isocyanaat (PMDI) bevat of er uit bestaat.

22. Afgeleid houtproduct zoals in om het even dewelke van de conclusies 19 - 21, waarbij het waterglas een mol-ratio SiO: ten opzichte van XO heeft tussen 1.5 en 3, bij voorkeur tussen 1.7 en 2.6, en bij hogere voorkeur tussen 1.8 en 2.3; waarbij X geselecteerd is uit één of meerdere van Li, Na of K.

23. Afgeleid houtproduct zoals in om het even dewelke van de conclusies 19 - 22, waarbij de lijm één of meerdere bevat van Si02, kwarts, vliegas, silicaat, een aluminosilicaat of meta-kaoline.

24. Afgeleid houtproduct zoals in om het even dewelke van de conclusies 19 - 23, waarbij het afgeleid houtproduct hout bevat, bijvoorbeeld houtvezels, houtspanen, houtstrengen of houtlagen.

25. Afgeleid houtproduct zoals in om het even dewelke van de conclusies 18 - 24, waarbij het afgeleid houtproduct geselecteerd is uit de reeks van een MDF-plaat, een HDF-plaat, een spaanplaat, een OSB-plaat of een multiplex plaat.

26. Afgeleid houtproduct, bij voorkeur zoals in om het even dewelke van de voorgaande conclusies 18 - 25, waarbij het afgeleid houtproduct een eerste laag, een tweede laag en een derde laag bevat, waarbij de tweede laag zich tussen — en bij voorkeur in contact met — de eerste laag en de derde laag bevindt, waarbij elk van de eerste laag, de tweede laag en de derde laag houtgrondstof bevat - bij voorkeur waarbij de eerste laag en de derde laag fijnere houtgrondstof bevat dan de tweede laag -, waarbij de tweede laag verlijmd is met een lijm die waterglas en een isocyanaat (bij voorkeur pMDI) bevat — bij voorkeur een lijm die een emulsie is zoals in om het even dewelke van de conclusies 1 — 17 -; en waarbij de lijm in de eerste laag en in de derde laag een aminoplast is, bijvoorbeeld een ureumformaldehyde lijm.

27. Methode voor het maken van een afgeleid houtproduct, bij voorkeur een afgeleid houtproduct zoals in om het even dewelke van de voorgaande conclusie 18 - 26, waarbij de methode de stappen omvat van - aanvoeren van deeltjes, vezels, strengen, lagen of onderdelen uit hout; - belijmen — bijvoorbeeld door sproeien, dippen of door middel van een rol - van deze deeltjes, vezels, strengen lagen of onderdelen met een emulsie zoals in om het even dewelke van de conclusies 1 - 17; en - samenpersen van de belijmde deeltjes, vezels, strengen, lagen of onderdelen; en - bij verhoogde temperatuur en onder druk vernetten van de lijm.

28. Methode als in conclusie 27, waarbij houtvezels, houtspanen, houtstrengen of lagen hout aangevoerd worden, en waarbij een afgeleid houtproduct vervaardigd wordt, geselecteerd uit de reeks van een MDF-plaat, een HDF-plaat, een spaanplaat, een OSB-plaat of een multiplex plaat.

29. Methode voor het produceren van een emulsie zoals in om het even dewelke van de voorgaande conclusies 1 — 16, waarbij het isocyanaat, het waterglas en het water onder hoge turbulentie gemengd worden in een menginrichting, waarbij een emulsie gevormd wordt met viscositeit bij 25°C lager dan 500 mPa.s, bij voorkeur lager dan 300 mPa.s, bij hogere voorkeur lager dan 200 mPa.s.

30. Methode zoals in conclusie 29, waarbij de mengrichting een homogenisator, een rotor-stator mixer, een mixer met hoge afschuiving, een ultrasone mixer of een in- line statische mixer bevat.

31. Methode zoals in om het even dewelke van de conclusies 29 - 30, waarbij eerst het waterglas en het water gemengd worden, en waarna vervolgens het isocyanaat toegevoegd en ingemengd wordt onder hoge turbulentie.

32. Methode zoals in om het even dewelke van de conclusies 29 - 31, waarbij het water, het waterglas en het isocyanaat elk afzonderlijk in de menginrichting toegevoegd worden.