NL2002414C2 - Werkwijze voor het bekleden van een samengesteld lignocellulose element. - Google Patents

Description

HK/P85369NL00

Titel: Werkwijze voor het bekleden van een samengesteld lignocellulose element.

5

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bekleden van een samengesteld lignocellulose element, zoals een “medium density fiber board” (MDF plaat) of een “high-density fiber board” (HDF plaat), 10 spaanplaat, muliplex of “oriented strandboard” (OSB plaat) met een watergedragen bekledingslaag.

Samengestelde lignocellulose elementen omvatten in het algemeen fineren, vlokken, spaanders en / of vezels van lignocellulose materiaal, met name hout, samengeperst met een bindmiddel zoals een ureum-15 formaldehyde lijm, melamine-ureum-formaldehyde lijm, fenol-formaldehyde of polyisocyanaten.

Een bekend probleem met deze elementen is dat zij gevoelig zijn voor vocht, waarbij opname van vocht leidt tot zwelling. Er bestaan methoden om het vezel-element minder vochtgevoelig te maken, 20 bijvoorbeeld door impregneren met een hars die het wateropnemend vermogen van het element vermindert. Referenties in dit verband zijn bijvoorbeeld EP 1 372 920, EP 107 155, en US 6,136,408. Referenties waarin het lignocellulose element geen vezel-element, maar massief hout betreft zijn bijvoorbeeld GB 1 256 542 en US 2006/0233964.

25 Een bezwaar hiervan is dat de impregnering niet door de gemiddelde eindgebruiker kan worden uitgevoerd, omdat apparatuur nodig is voor de onderdompeling en voor het uitvoeren van de thermische harding. Als gevolg hiervan is deze techniek alleen geschikt voor vezel-elementen die af fabriek worden behandeld, en niet voor toepassing na de doorgaans 30 nodige timmermansbewerkingen (frezen, zagen, etc.), die het vezel-element zijn voor de uiteindelijke toepassing gewenste maat en vorm geven. Dit leidt 2 tot ertoe dat het vrijwel onoverkomelijk is, dat in de uiteindelijke toepassing het (dan bewerkte) materiaal vrijgekomen randen zal hebben (zoals op plaatsen waar het element is doorgezaagd) die zwakke plekken zullen vormen voor wat betreft weerstand tegen vocht en zwelling.

5 WO 2008/027390 betreft een andere eindbehandeling in de vervaardiging van poreuze ve zetmaterialen, waarbij men in een poreus vezelmateriaal een schuimende polymere afdichtlaag (sealant) doet ontstaan, door een afdichtende samenstelling te laten reageren met het in het materiaal aanwezige vocht, in essentie onder schuimvormende condities. 10 Het genereren van een schuimlaag is ongewenst bij het krijgen van een fraaie afwerking van vezel-elementen (die men bijvoorbeeld gebruikt voor deuren). Bovendien is schuimvorming in een afdichtlaag ongewenst bij de vorming van een barrière tegen het transport van vocht. WO 2008/027390 stelt dat de schuimlaag vochtresistent is. Dit heeft betrekking 15 op de resistentie van de laag tegen degradatie onder invloed van vocht. Dit neemt niet weg dat schuim in de laag een negatieve invloed heeft op transport van vocht door de laag onder invloed van diffusie of capillair vochttransport.

WO 2008/027390 gaat voorts uit van een vormbepalende methode 20 door middel van persen voorafgaand aan het aanbrengen van de afdichtlaag, maar verdere bewerkingen worden uitgevoerd na het aanbrengen van de afdichtlaag. Dit kan weer leiden tot vrijkomen van onbehandelde randen.

In een andere methode om de vochtgevoeligheid van samengestelde lignocellulose elementen te verminderen, wordt het element voorzien van 25 waterafstotende wassen, zodat de capillaire opname van water in vloeibare vorm wordt verminderd. De wassen hebben geen effect op zwelling van de vezel.

Bovendien geldt dat de waterafstotende wassen vooral effectief zijn bij een verdicht oppervlak zoals dit normaliter in samengestelde 30 lignocellulose elementen aanwezig is 3

Ook hier geldt, dat het bewerken van het element ertoe zal leiden dat het verdichte oppervlak wordt onderbroken waardoor alsnog vochtgevoelige plaatsen ontstaan.

Een additioneel probleem ontstaat door het bekleden van het vezel-5 element met een watergedragen bekledingssamenstelling. Zoals bekend, is in veel landen de toepassing van oplosmiddel-gebaseerde bekledingssamenstellingen niet of nauwelijks toegestaan, Watergedragen bekledingssamenstellingen omvatten oppervlakte-actieve stoffen die het waterafstotend vermogen van de plaat verminderen.

10 Bovendien is een probleem, dat in vezel-elementen die op zichzelf behoorlijk vochtresistent zijn, maar waarin bijvoorbeeld als gevolg van bewerking of als gevolg van beschadiging de vochtresistentie lokaal teniet wordt gedaan. Dit leidt tot lokale zwelling. Bij bewerkte en afgewerkte vezel-elementen is dit een extra groot bezwaar, omdat de bewerkingen en 15 afwerkingen doorgaans bedoeld zullen zijn voor een gewenst uiterlijk effect. Bovendien is daarmee een verfbeschadiging veel ernstiger dan alleen de schade aan de verflaag zelf.

In US 6,576,175 wordt de wens aangekaart om samengestelde lignocellulose elementen te bekleden met een watergedragen afwerklaag, en 20 wordt aangegeven dat men de bijbehorende problemen kan verminderen door een “tempering” olie aan te brengen. Als bezwaar hierbij wordt aangegeven dat het nodig is om deze uit te harden onder verhoogde temperatuur. De aangedragen oplossing betreft de combinatie van de temperende olie met een katalyserende droger, of een laagmoleculaire 25 isocyanaat hars. Een wezenlijk onderdeel van de voorgestelde methode is echter dat deze gecombineerde samenstelling wordt aangebraeht op een (af productie) nog warm element, en dat uitharding van de olie plaats vindt gedurende de nodige tijd in een uithardkamer. Ook dit betreft een proces dat buiten fabricageomstandigheden, zoals bij de eindgebruiker van het 30 vezel-element, niet of nauwelijks uitvoerbaar is.

4

Het is wenselijk om een methode te verschaffen die de eindgebruiker van een samengesteld lignocellulose element in staat stelt om het element zo te behandelen dat het beter vochtwerend wordt. Met name is het wenselijk om een methode te verschaffen die de eindgebruiker in staat 5 stelt om het element zo te behandelen dat het kan worden bekleed met een watergedragen afwerklaag, onder vermindering, en bij voorkeur verhindering, van de boven aangeduide problemen. Meer in het bijzonder is het wenselijk, als deze methode bovendien kan worden toegepast nadat het vezel-element zodanige bewerkingen heeft ondergaan, zoals frezen en zagen, 10 opdat in wezen zijn definitieve maat en vorm heeft.

Met de uitvinding wordt beoogd om beter tegemoet te komen aan de hiervoor genoemde wensen. De uitvinding, in een aspect ervan, is hiertoe gelegen in een werkwijze voor het bekleden van een samengesteld lignocellulose element met een watergedragen bekledingslaag (a), waarbij 15 men voor het aanbrengen van de bekledingslaag (a) een grondlaag (primer) (b) aanbrengt, en waarbij de grondlaag (b) wordt gevormd door een bekledingssamenstelling omvattende een polyfunctioneel isocyanaat (c) en een daarmee reactieve polyfunctionele verbinding (d), bij voorkeur een polyol (e) of een polyamine (f), 20 In een ander aspect betreft de uitvinding de toepassing van een bekledingssysteem omvattende een polyfunctioneel isocyanaat en een daarmee reactief polyol of polyamine als grondlaag (primer) op een samengesteld lignocellulose element, in het bijzonder waarbij men de primer aanbrengt en uithardt onder in wezen niet-schuimvormende 25 condities.

Als onverbindende theorie, geloven de uitvinders dat het wezenlijk aan de oplossing van de bovenvermelde problemen bijdraagt indien een grondlaag (b) wordt toegepast die watervrij is. Onder verwijzing naar het voorkomen van de bovengenoemde vochtproblemen bij met name extern 30 gebruik, heeft de uitvinding tevens betrekking op de toepassing, in de 5 afwerking van een lignoeellulosevezel-element voor extern gebruik, van een in wezen watervrije grondlaag voor een watergedragen bekledingslaag.

Het is tegenwoordig in de praktijk niet mogclijk om water zomaar te vermijden, daar het gebruik van oplosmiddelen wettelijk is beperkt. In dit 5 verband betreft de uitvinding een oplosmiddelvrije 2 componenten primer (ofwel grondverf, grondlaag) samenstelling (b) omvattende: (c) een di of tri-functionele isocyanaat, Hierbij gaat de voorkeur uit naar een alifatisch type omdat dit minder snel met vocht reageert waardoor schuimvorming (ten gevolge van CO2 10 vorming onder invloed van reactie met water) achterwege blijft.

De viscositeit bij 23°C dient laag te zijn, bij voorkeur lager dan 4000 mPas.

(d) een polyfunctionele verbinding met reactiviteit ten opzichte van het polyisocyanaat, bij voorkeur gekozen uit de groep bestaande 15 uit polyolen, polyamines, en verbindingen met tenminste twee voor isocyanaat reactieve zuurstof of stikstofatomen; de viscositeit van de polyfunctionele verbinding is bij voorkeur lager dan 300 mPas bij 23°C;

De polyfunctionele Verbinding is bij voorkeur een polyol op basis 20 van (gemodificeerde) castorolie (ricinusolie). Castorolie bestaat voor meer dan 80 gewichtsprocenten uit triglyceride van ricinoleenzuur welke een hydroxylgroep bevat. Bij de overige 20 % is het riconoleenzuur geheel of gedeeltelijk vervangen door zuren uit de groep: oliezuur, linoleenzuur, linolzuur, stearinezuur, of palmitienezuur. Aangezien deze zuren geen 25 hydroxylgroepen bevatten wordt de reactiviteit en de vernettingsgraad van primer mede bepaald door de samenstelling van de castorolie. Een andere mogelijkheid om de reactiviteit van de castorolie te beïnvloeden is het gedeeltelijk dehydrateren van de castorolie. Hiermee is tevens duidelijk dat door zuivering of modificatie van de castorolie de genoemde eigenschappen 30 van de primer beïnvloed kunnen worden.

6

Geschikte polyolen op basis van gemodificeerde castorolie zijn bijvoorbeeld Albodur 901VP, Albodur 921 Vp en Albodur 941 (allen van Alberdingk Boloy) en Veopol 240001 (van Vandeputte).

Andere geschikte polyolen zijn die welke bekend zijn als 5 tussenproduct in de vervaardiging van binders voor alkydharsen. Deze binders worden in het algemeen vervaardigd uit ftaalzuuranhydride, polyalcoholen met drie of vier functionele groepen (pentaerythritol, glycerol en trimethylolpropaan), en vetzuren of oliën (triglycerides van vetzuren). Met name gaat het hierbij om vetzuren (en de triglycerides daarvan), die 10 niet meer dan één onverzadigde binding hebben zoals oliezuur, of verzadigd zijn, zoals kokosvet of palmpitolie. Waar, in de genoemde alkydchemie, het anhydride leidt tot het omzetten van tenminste een deel van de hydroxyl groepen, is in de huidige uitvinding het reactieproduct van de polyalcohol en het vetzuur of (mono-, di- of tri)-glyceride bruikbaar als polyol voor reactie 15 met het polyisocyanaat,

Geschikte polyolen zijn ook die welke geleverd worden door Perstorp Caprolactones (voorheen geproduceerd door Solvay S.A.), aangeduid als “CAPA® polyolen” (gebaseerd op ring-openingspolymerisatie van ε-caprolacton). Voorbeelden van deze polyolen, in feite polyesters met 20 meervoudige hydroxyl functionaliteit, zijn CAPA® diol, CAPA® triol, en CAPA® Tetrol.

Op basis van de boven aangeduide CAPA® polyolen, kunnen bij voorbeeld polyolen worden toegepast met een structuur volgens formule (1), (2) of (3): 25

Formule (1): Diol: CH, -cf-fe— —ct-fe· o o 7 waarin n een geheel getal is van 1 tot 15.

Formule (2): Triol / o o o

OH

5 waarin n een geheel getal is van 1 tot 10.

Formule (3): Tretol C-(CH2-(COO(CH2)5)nOH)4 waarin n een geheel getal is van 1 tot 5.

10

Andere geschikte polyolen zijn die welke zijn gebaseerd op de verestering van adipinezuur met een tweewaardige alcohol, meer in het bijzonder een tweewaardige alifatische alcohol, en met name 1,4-n-butaandiol. De resulterende adipaatpolyester heeft twee eindstandige 15 hydroxylgroepen, en is daarmee een geschikt polyol.

Geschikte polyamines zijn bijvoorbeeld polyasparaginaten (zoals een dimeer van asparaginezuur - of ester daarvan - dat twee secundaire aminogroepen omvat). Polyasparaginaat coatings (polyaspartic coatings) worden bijvoorbeeld geleverd door Bayer AG onder de merknamen: 20 Desmophen NH 1220, NH 1420 en NH 1520.

Geschikte polyfunctionele isocyanaten, zijn met name di- en trifunctionele isocyanaten, op basis van oligmeren van bij voorbeeld tolueen 8 diisocyanaat (TDI), diisocyanaatdifenylmethaan (MDI), hexamethylenediisocyanaat (HDI), isophoroondiisocyanaat (IPDI), diisocyanaatdicyclohexylmethaan (HMDI), xylyecn diisocyanate (XDI), trimethylhexaandiisocyanate (TMHDI) of tetramethylxylyene diisocyanate 5 (TMXDI). Structuurformules van oligomeren van dergelijke typen isocyanaat worden beschreven op pagina 100 van het boek Coatings Formulation (2006) door Müller en Poth. Namen van commercieel verkrijgbare producten uit deze categorie isoeyanaten zijn: bijvoorbeeld Tolonuate HDT-LV (Rhodia), Desmodur N3300 (Bayer) of Suprasec 2496 10 (Huntsman). Mengsels van aromatische en/of alifatische isoeyanaten kunnen worden toegepast, bij voorkeur is tenminste een deel van het isocyanaat alifatisch, en bij voorkeur wordt alleen alifatische isocyanaat toegepast.

Het is bekend om isocyanaatgroepen te laten reageren met 15 verbindingen omvattende voor isocyanaat reactieve groepen die zuurstof en/of stikstof omvatten. In het geval van zuurstof, dat wil zeggen verbindingen met vrije hydroxylgroepen, reageren de hydroxylgroepen met isocyanaat onder vorming van een urethaanverbinding. In het geval van stikstof, dat wil zeggen verbindingen met primaire, secundaire of tertiaire 20 aminogroepen, reageren de aminogroepen met isocyanaat onder vorming van een ureumverbinding.

Het is gewenst in de methode volgens de uitvinding de primer aan te brengen en uit te harden onder condities waarbij men schuimvorming in wezen vermijdt.

25 Schuimvorming bij vernetting van isocyanaat is het gevolg van de volgende chemische reacties: reactie van isocyanaat met water onder vorming van een primair amine en kooldioxide conform reactievergelijking (i), en het gevormde primaire amine reageert vervolgens direct met isocyanaat onder vorming van een ureumverbinding, zoals in 30 reactievergelijking (ii).

9 R-NCO + H2O -+ [ R-NH-COOH ] -* R-NH2+ C02 (i) R-NH2+R-NCO-» R-NH-CO-NHR (ii)

Zoals boven aangeduid, is bet voor de grondlaag in de onderhavige uitvinding niet gewenst om wezenlijke schuimvorming te krijgen. Een 5 mogelijkheid ter vermijding hiervan, is het samengestelde lignocellulose element zo te kiezen, of vooraf aan een zodanige droogstap te onderwerpen, dat er relatief weinig vrij (dat wil zeggen voor een reactie beschikbaar), water in aanwezig is (maximaal 5 gewichts-%, bij voorkeur maximaal 3 gewichts-% en bij nadere voorkeur maximaal 1 gewichts-%). Bij voorkeur is 10 het watergehalte nul, maar in de praktijk zal men na drogen nog een watergehalte van minimaal 1 gewichts-%, bij voorkeur 0.5 gewichts-% hebben. Bij aanwezigheid van een laag percentage water, en te meer wanneer dit water door binding aan lignocellulose bestanddelen slecht toegankelijk is als reactant, neemt men de mogelijkheid tot schuimvorming 15 zo veel mogelijk weg, door het ontstaan van kooldioxide zo veel mogelijk te minimaliseren.

In plaats van uitgaan van een element met laag watergehalte (het watergehalte zal dan veelal liggen tussen 5 en 10 gewichts-%, meer in het bijzonder 7-9 gewichts-%), en bij voorkeur als gecombineerde maatregel 20 daarmee, zal men een isocyanaat kiezen dat relatief laag reactief is ten opzichte van water. Als gevolg hiervan zal, ook bij het optreden van de reactie volgens reactievergelijking (i), de daaropvolgende vernetting (met navenante viscositeitsopbouw) niet zo snel gaan dat gevormd kooldioxide niet naar buiten kan diffunderen. Zo lang men in staat is insluiting van 25 eventueel gevormd koolstofdioxide zo veel mogelijk te vermijden, zal in wezen geen polymer schuim ontstaan. Uiteraard kan men ook kiezen voor isocyanaat dat niet preferent met water reageert (bij voorkeur in combinatie met omstandigheden in het samengestelde lignocellulose element die de reactieve toegankelijkheid van water verhinderen, of waarbij, zoals boven 30 aangegeven, niet of nauwelijks water aanwezig is).

10

Een andere mogelijkheid is het gebruik van een poly amine als reactant met het isocyanaat. Aangezien de meest gangbare aminegroepen in polyamines een hogere reactiviteit hebben met isocyanaat ten opzichte van de reactie met vocht wordt de vorming van kooldioxide op deze wijze 5 vermeden. Polyamines kunnen ook in combinatie met polyolen worden toegepast ten einde de reactiviteit ten opzichte van water te beïnvloeden.

De bij toepassing van isocyanaat en polyol of polyamine optredende reacties kan men tevens beïnvloeden door de aard en de hoeveelheid van katalysatoren.

10 De reactie tussen de isocyanaat en het polyol of polyamine kan plaats vinden zonder dat deze reactie wordt gekatalyseerd. In vele toepassing zal het voordelig zijn om de reactie wel te katalyseren ten einde de reactiesnelheid te verhogen of de selectiviteit tussen verschillende typen reacties te beïnvloeden, De invloed van katalysatoren op de reactiesnelheid 15 van isocyanaat wordt verder beschreven in de publicaties “Catalysis in aliphatic isocyanate-alcohol reactions” door Squiller en Rosthauser in Modern Paints and Coatings June 1987 en in “Catalysis of the isocyanate hydroxyl reaction by non-tin catalysts”door Blank, He en Hessell in Progress in Organic Coatings 35 1999 en in “A Selective Catalyst for Two 20 ComponentWaterborne Polyurethane Coatings” door

He, Blank en Picci in verslag van het 26ste International Waterborne, High-Solids, and Powder Coatings Symposium Februari 1999.

Voorbeelden van geschikte katalysatoren zijn onder andere: dibutyltindilurate (DBTL), l,4-diazobicyclo[2,2,2]-octaan (DABCO), 25 complexen van zirconium tetrakis 2,4-pentanedionaat, dibutyltindiacetate, dimethyltindichloride, zinkoctoaat, magnesiumoctoaat, zirconiumoctoaat, dibutyltinmaleate en dibutyltin-bis-ophenylphenaat. Dergelijke katalysatoren kunnen alleen of in combinaties worden toegepast. Het verdient de voorkeur om het type en de hoeveelheid katalysator zodanig te 30 kiezen dat de reactie tussen isocyanaat en polyol, onder de condities zoals 11 deze gelden in een samengesteld lignocellulose element, sneller verloopt dan de reactie met water zoals dit in het samengesteld lignocellulose-element aanwezig is.

De beste resultaten worden bereikt met isocyanaten van het 5 alifatische type. Deze zijn in het algemeen minder reactief, en bouwen daardoor minder snel viscositeit op, met als gevolg een betere indringing en minder snelle insluiting van kooldioxide (en dus minder kans op schuimvorming waar insluiting van kooldioxide normaliter toe leidt),

De verhouding tussen het isocyanaat en de daarmee reactieve 10 [polyfunctionele verbinding is bij voorkeur niet stochiometrisch maar met een overmaat (3 *- 50%) isocyanaat. Dit heeft als doel om ook reactie met vocht en hydroxylgroepen uit hout tot stand te brengen waardoor de zwelling van hout aan het oppervlak sterk vermindert, en bij voorkeur achterwege blijft.

15 In dit verband heeft de uitvinding tevens betrekking op de toepassing, als primer voor een samengesteld lignocellulose element, van een in wezen oplosmiddelvrije twee-componenten samenstelling omvattende: (i) een polyol of een polyamine; 20 (ii) een di of tri-functionele isocyanaat, waarin het isocyanaat aanwezig is in overmaat, bij voorkeur 3-50% ten opzichte van de stoichiometrische verhouding.

Het voordeel van een lage viscositeit is dat de grondlaag goede indringt in het samengesteld lignocellulose element. Waneer dit 25 onvoldoende is, blijft de grondlaag te veel op het vezel-element liggen, waardoor oppervlak te glad wordt. Dit is nadelig voor de esthetiek. Bovendien wordt bij betere indringing van de grondlaag (althans bij een geringere hoeveelheid op het oppervlak), een betere hechting gekregen met de volgende afwerk (verf) lagen.

12

Het is ook mogelijk om de gewenste lage viscositeit te bereiken op basis van componenten die pp zichzelf een te hoge viscositeit hebben, door toepassing van reactieve verdunner. Reactieve verdunners zijn bekend, en omvatten reactieve verbindingen die als verdunnende vloeistof worden 5 gebruikt bij aanbrengen van de primer. Deze verbindingen reageren vervolgens mee met de reactieve bestanddelen in de primer.

De term ‘oplosmiddelvrij’ betekent dat de samenstelling in wezen geen oplosmiddel bevat. Dit sluit niet uit dat een kleine hoeveelheid oplosmiddel aanwezig is, maar bij voorkeur is dit niet meer dan wat 10 wettelijk is toegestaan, namelijk maximaal 150 g/L, bij voorkeur maximaal 100 g/L.

De reactie tussen de isocyanaat en het polyol of polyamine kan plaats vinden zonder dat deze reactie wordt gekatalyseerd. In vele toepassing zal het voordelig zijn om de reactie wel te katalyseren ten einde 15 de reactiesnelheid te verhogen of de selectiviteit tussen verschillende typen reacties te beïnvloeden. De invloed van katalysatoren op de reactiesnelheid van isocyanaat wordt verder beschreven in de publicaties “Catalysis in aliphatic isocyanate-alcohol reactions” door Squiller en Rosthauser in Modern Paints and Coatings June 1987 en in “Catalysis of the isocyanate 20 hydroxyl reaction by non-tin catalysts”door Blank, He en Hessell in Progress in Organic Coatings 35 1999 en in “A Selective Catalyst for Two ComponentWaterborne Polyurethane Coatings” door He, Blank en Picci in verslag van het 26ste International Waterborne, High-Solids, and Powder Coatings Symposium Februari 1999.

25 De primer volgens uitvinding kan worden toegepast op allerhande ^ samengesteld lignocellulose elementen, zoals MDF of HDF platen, OSB platen (waarin OSB staat voor “oriented strand board”, dat wil zeggen een plaat gemaakt van gerichte houtschilfers), spaanplaat, multiplex en massief hout.

13

De primer wordt bij voorkeur aangebracht op een element, geschikt voor (exterieure) toepassing waarbij voorafgaand aan de applicatie van de primer in wezen alle bewerkingen die vorm en maat van het element bepalen zijn uitgevoerd. Het element kan ook zijn samengesteld uit 5 combinaties van bovengenoemde lignocellulose vezelelement, eventueel aangevuld met andere materialen. Niet beperkende voorbeelden van dergelijke elementen zijn: deuren, gevelvullende elementen, gevelbekledingen, bergingen, schuttingen, boeidelen, dakelementen, hekwerken, schuttingen of schermen.

10 De primer kan op verschillende manieren worden aangebracht, zoals spuiten, sproeien, gieten, kwasten of rollen. De voorkeurswijze van applicatie is spuiten met behulp van een 2-componentenspuit waarbij beide componenten kort voor verspuiten worden gemengd. Dit in verband met de korte houdbaarheid (“pot-life”) van het mengsel. Voor uitharding zijn geen 15 extra maatregelen (zoals hoge temperatuur of druk) nodig. Wel kan het voordelig zijn om materiaal te verwarmen tot een temperatuur van bij voorkeur 30-60 °C om de viscositeit verder te verlagen en daarmee indringing te verbeteren.

De relatief eenvoudige applicatie heeft als voordeel dat deze 20 techniek bij eindgebruikers van vezel-elementen kan worden toegepast, waardoor volledige elementen (met infrezingen etc) behandeld kunnen worden.

Na aanbrengen van de primer kan verdere afwerking plaats vinden met een of meer bekledingslagen (zoals verflagen). De primer volgens de 25 uitvinding is uitnemend geschikt voor verdere afwerking met bekledingssamenstellingen op basis van waterverdunbare polymeren. Dit zijn bij voorbeeld samenstelling op basis van vinylacetaten, acrylaten, alkydharsen of polyurethanen of combinaties hiervan en mogen verder voor de vakman als bekend verondersteld worden.

14

De primer samenstelling volgens de uitvinding kan gebruikelijke additieven bevatten, zoals vulstoffen (bij voorbeeld calciumcarbonaat, talk, synthetische of natuurlijke silica), pigmenten of kleurstoffen, dispergeermiddelen, bevochtigers, ontschuimers of ontluchters, chemische of 5 fysische drogers, rheologiemodificatiemiddelen, stabilisatoren, UV-absorbers, biociden en weekmakers.

Opgemerkt zij, dat de chemie van polyfunctionele isocyanaten, en de beschikbare methoden om deze te laten reageren met polyfunctionele verbindingen zoals polyolen of polyaminen de vakman bekend zijn, De 10 daarbij te gebruiken combinaties van polyisocyanaten en polyolen of polyaminen kunnen veelal worden gemaakt op basis van commercieel verkrijgbare verbindingen. Voorbeelden hiervan zijn in het voorgaande aangeduid met merknamen. Deze merknamen hebben een voor de vakman bekende betekenis, en de bijbehorende structuren zijn bekend in de 15 literatuur, voor zover zij te geven zijn. Met name voor wat betreft de polyolen geldt dat een precieze structuur niet altijd gegeven kan worden omdat deze door de fabrikant niet wordt prijsgegeven.

Naast de eerder gegeven voorkeurs-polyolen van de Albodur® en CAPA® series, kunnen uiteraard allerhande verdere polyolen worden 20 toegepast. Zo is een geschikt polyol bijvoorbeeld de hoofdcomponent van castorolie (ofwel ricinusolie). Dit is het triglyceride van ricinoleenzuur.

De uitvinding wordt hierna toe gelicht aan de hand van de volgende, de uitvinding niet beperkende voorbeelden, en de bijbehorende figuren 25

Figuur 1 toont schematisch de uitvoering, in stappen (A)-(D) van de in de voorbeelden beschreven kras- en zweltest.

VOORBEELD 1 30 15 MDF platen op basis van naaldhout verlijmd met een melamine-ureum-formaldehyde binder met een soortelijke massa van 880 - 940 kg/m3 en een dikte van 3 mm, een lengte van 298 mm en een breedte van 210 mm zijn voor de helft van het oppervlak behandeld met een grondlaag van een 5 samenstelling zoals vermeld in tabel 1. De basiscomponent bestaat uit grondstoffen 1-4 welke door middel van krachtig roeren onder een menger vooraf zijn gemengd. De verharder bestaat uit grondstof 5 en wordt in een later stadium toegevoegd. De overmaat isocyanaat bedraagt in deze formulering 5 % t.o.v. de stoichiometrische verhouding.

10

De basiscomponent en de verharder zijn door middel van een zogeheten airless pomp op een druk van 120 bar gebracht, vervolgens gemengd in de verhouding zoals vermeld in tabel 1 en na menging verwarmd tot een temperatuur van 40°C. Vervolgens is de grondlaag verspoten door een 15 nozzle met een opening van 0.325 mm en een sp uithoek van 40°. Op deze wijze is tussen de 100 en 120 g/m2 van de grondlaag op het MDF aangebracht.

16

Tabel 1 Samenstelling van grondlaag in gewichtsdelen

Grondstof (basis) Omschrijving Gewiehtsdeel

Albodur 941 ex Alberdink Gemodificeerde castorolie 1 4650

Boley (polyol) 2 Dimethylsulfoxide ex Arkema Verdunningsmiddel 300 $ Dabco T12 ex Air Products DBTL catalysator 1,9 4 Dabco 33LV ex Air Products DABCO catalysator 11,7

Tolonuate HDT LV2 ex Alifatische trifunctioneel 5 5030

Rhodia isocyanaat 10000 5 Na 6 uur drogen bij kamertemperatuur is de gehele plaat, omvattende zowel het deel met als zonder grondlaag, afgewerkt met 4 wit gepigmenteerde bekledingsamenstellingen op basis van wezenlijk verschillende watergedragen bindmiddelen in een droge laagdikte van 100 pm.

Nadat de bekledingssamenstelling 2 dagen bij kamertemperatuur had 10 gedroogd is de volgende test uitgevoerd (in vervolg omschreven als kras- en zweltest.

Met een scherp mes wordt tot een diepte van circa 2 mm een diagonale insnijding met een lengte van circa 60mm door de bekledingssamenstelling 15 en grondlaag tot in het MD F gemaakt (stap A in figuur 1). De insnijding wordt bedekt met filtreerpapier dat ruim over de insnijding valt en volledig met water is verzadigd en gedurende de belastingtijd nat wordt gehouden (stap B in figuur 1). Na 16 waterbelasting wordt filtreerpapier verwijderd en wordt het oppervlak drooggewreven. Direct hierop volgend wordt visueel 20 onder strijklicht de opzwelling rond de insnijding beoordeeld en met een markeerstift afgetekend (stap C in figuur 1). Met twee rechte lijnen 17 evenwijdig aan insnijding wordt de gemiddelde zwelling afgetekend en de afstand tussen de rechte lijnen opgemeten (stap D in figuur 1). De afstand tussen de lijnen is de maat voor voorkomen van zwelling rond een beschadiging. In tabel 2 staan de resultaten van deze test weergegeven.

5

Tabel 2 Resultaten van kras- en zweltest met en zonder grondlaag

Zwelling rond beschadiging

Type bekledingssamenstelling Zonder grondlaag Met grondlaag

Vinyldispersio 22 tot 84 mm 1 tot 4 mm

Zelfvernettende acrylaatdispersie 24 tot 34 mm 1 mm

Alkydemulsie 6 tot 72 mm 1 tot 4 mm

Polyurethaan dispersie 18 tot 56 mm 1 tot 3 mm

De resultaten tonen aan dat ongeacht de samenstelling van de watergedragen bekledingslaag het MDF rond een beschadiging opzwelt. Na 10 aanbrengen van de grondlaag treedt er geen of zeer geringe zwelling op. Dit effect is onafhankelijk van de aard van de bekledingslaag.

VOORBEELD 2 15

Van de lignocellulose vezel-elementen zoals omschreven in tabel 3 zijn in 5-voud gepaarde monsters gemaakt met een breedte van 70 mm en een lengte van 100 mm. De helft is rondom, inclusief de zaagranden, behandeld met een grondlaag zoals omschreven in voorbeeld 1. Alle monsters zijn rondom 20 afgewerkt met een wit gepigmenteerde watergedragen bekledingslaag op basis van zelfvernettende acrylaatdispersie in een droge laagdikte van 100 pm.

Tabel 3 Omschrijving van lignocellulose vezel-elementen 18

Omschrijving Soortelijke massa (kg/m8) Dikte (mm)

High-density fiber board (HDF) 890 4

Spaanplaat 700 8

Berken-triplex (5 laags) 410 5,5

Hardboard 990 3

Okoumé triplex (3 laags) 650 5

Na 1 week droging na aanbrengen van de bekledingslaag zijn de panelen gewogen (nauwkeurigheid 0.01 g) en is de dikte van de panelen bepaald met (nauwkeurigheid ± 0,03 mm). De monsters zijn vervolgens ondergedompeld 5 in kraanwater en na 1 en 3 dagen is de gewichtstoename en de diktetoename bepaald. Deze toenames zijn uitgedrukt als percentage van de aanvangswaarde. Tabel 4 toont de gemiddelde procentuele gewichts- en diktetoename.

10 Tabel 4 Gewichtstoename en diktezwelling van diverse typen lignocellulose materialen met en zonder grondlaag na 1 en 3 dagen vochtbelasting.

Gewichtstoename [%] Diktetoename [%]

Zonder Zonder

Met grondlaag Met grondlaag grondlaag grondlaag 3 i 3 ' '' 3 ' 3

Omschrijving 1 dag 1 dag 1 dag 1 dag dagen dagen dagen dagen HDF UI 3/1 Ü3 Μβ δβ 6,0 12,3 23,2

Spaanplaat 7,4 19,4 3ÖÖ 3Cj Ö9 Ü 9,2 16,4

Berken- 6,4 6,6 20,1 28,8 0,8 1,0 1,1 2,5 triplex

Hardboard 2,4 5,4 23,5 25,5 Ίβ 9^2 Ï6~2 16,9

Okoumé 2,2 4,1 17,3 27,5 0,0 1,0 1,0 3,2 triplex 15 De resultaten tonen aan dat de gewichtstoename en diktetoename sterk gereduceerd worden door toepassing van de grondlaag.

19 VOORBEELD 3 5 MDF platen op basis van naaldhout verUjmd met een melamine-ureum-formaldehyde binder met een soortelijke massa van 880 - 940 kg/m3 en een dikte van 3 mm, een lengte van 298 mm en een breedte van 210 mm zijn voor de helft van het oppervlak behandeld met grondlagen A tot E waarvan de samenstelling staat vermeld in tabel 5. De basiscomponenten zijn door 10 middel van krachtig roeren onder een menger vooraf zijn gemengd. De verharder is in een later stadium middels krachtig roeren, onder een menger, toegevoegd. De grondlagen zijn met een kwast aangebracht. De kras- en zweltest is uitgevoerd op de wijze zoals omschreven in voorbeeld 1. De platen zijn na behandeling met de grondlagen visueel beoordeeld op 15 indringing in de plaat en visueel onder een microscoop bij een vergroting van 40 x op aanwezigheid van schuim in het oppervlak van het MDF.

20

Tabel 5

Grondstof Omschrijving A B G D E F G H

(basis) ______: : : ' 1 Albodur 941 ex Gemodificeerde 46.5 51 46.5 56.0 40.8

Alberdink Boley castorolie (polyol) ___' ; //

Capa 3022 ex trifunctionele 100

Perstorp caprolactone__ 1 : y i

Capa 2043 ex difunctionele 100 _Perstórp caprolactone _^___. ; .

DesmophenNH Aminefunctioneel 01·2 ' 7.1 1420 polyaspartic ester _ex bayer____________________________________________; 2 Dimethylsulfoxid Verdunnings- 3.6 3.0 3 e ex Arkema middel _________.

3 Dabco T12 ex Air DBTL catalysator 0.02 0.02 0.02 _Products__. ............

4 Dabco 33LV ex DABCO catalysator o. 12 0.12 0.12 __Air Products__..............._____ 5 Tolonuate HDT Alifatische 50·4 192 96 49 0 LV2 ex Rhodia trifunctioneel isocyanaat_ ;___:__.__ 6 Desmodur XP Alifatische 50 4 38.8 2410 trifunctioneel ex bayer isocyanaat___;___;_______ 7 Suprasec 2496 ex Aromatisch, 44.0

Huntsman trifunctionele _i^____ isocyanaathars ______._____ g Tolonate 803 ex Alifatische 1521

Rhodia trifunctioneel _____isocyanaat____:__;___

Indringing G G G G G 0 0 G

Overmaat 3 5 5 5 5 o o 5 ___isocyanaat |%1_____.........

Schuimvorming in. niet niet niet met niet niet niet niet :_______plaat__;____;___

Viscositeit [cP] 550 840 440 200 600 460 180 560

Zwelling rond kras <19 <io <10 <10 <10 <10 <10 __ [mm] _ I I I lil

Indringing G - goed, > 80% indringing, M = matig, >20 en <80% indringing, O = onvoldoende, < 20 % Indringing.

5 Uit de resultaten blijkt dat een goede bescherming van het MDF mogelijk is door het toepassen van een grondlaag met verschillende typen polyolen en isocyanaten.

21 VOORBEELD 4

De viscositeit van de basiscomponenten en van het onder een menger 5 krachtig gemengde mengsel zijn gemeten bij oplopende temperatuur van 20 °C tot 50 °C. De viscositeit is gemeten met een Brookfield DVIII, met spindel CP 51 bij een toerental van 60 rpm. De grondlaag, benoemd in voorbeeld 1, is op de wijze zoals benoemd in voorbeeld 1 gespoten met een materiaaltemperatuur van 20°C en 40°C. Het effect van de 10 materiaaltemperatuur op de indringing van de formulering in MDF is bepaald op 9 platen met verschillende samenstelling.

Tabel 6 De indringing is in drie klassen ingedeeld:

Beoordeling Omschrijving + > 80% indringing in de plaat + /- 40 tot 80% indringing < 40% indringing 15 Tabel 7 Effect temperatuur op viscositeit [cP]

Alifatische

Gemodificeerde trifunctioneel Mengsel* castorolie (polyol) isocyanaat

Tolonuate IIDT LV2 ex : Albodur 941 ex

Temp [°C] Rhodia Alberdink Boley 20.0 630 ^ 280 ~ 4ÖÖ 30.0 ~ 370 160 250 __ _ 2ÏÖ 90 170 50.0 ^ 120 "52 155 * mengsel bestaande uit beide componenten met 5% overmaat isocyanaat t.o.v. de stoichiometrische verhouding.

J

22

Uit de metingen blijkt dat de viscositeit van de componenten en het mengsel sterk dalen ten gevolge van temperatuursverhoging.

Tabel 8 5 Effect materiaaltemperatuur op de indringing van de grondlaag in de plaat. Plaat' ' A B C D Ë -......H r.· . ^ 2o°c - + - " '.v'" -'' · v;-/ 40°C + + + + + + + + +

Uit de metingen blijkt dat de indringing van de grondlaag afhankelijk is van eigenschappen van het MI)F. Bij de gekozen formulering verbeterd is de indringing duidelijk beter bij 40°C materiaaltemperatuur ten opzichte van 10 20°C materiaaltemperatuur.

VOORBEELD 5 MDF platen op basis van naaldhout verlijmd met een melamine-ureum-15 formaldehyde binder met een soortelijke massa van 880 - 940 kg/m3 en een dikte van 3 mm, een lengte van 298 mm en een breedte van 210 mm zijn in 3 delen verdeeld. Eén deel is vervolgens in een oven bij 105 °C teruggedroogd en één deel is in een klimaatkast geplaatst bij 23°C en 90% RV tot de houtvochtgehaltes zoals vermeld in tabel 9. Het vochtpercentage 20 is uitgedrukt als (massa nat - massa droog) / massa droog. Onder massa droog wordt verstaan de massa na 24 uur drogen bij 105 °C. Vervolgens zijn deze platen behandeld op de wijze zoals omschreven in voorbeeld 1. De resultaten van de broedtezwelling in de kras- en zweltest staan opgenomen in tabel 9.

25 23

Tabel 9

Vocht % in plaat Breedtezwelling 0,4 1 mm 9 1 mm 12,6 1 mm

De resultaten zoals vermeld in tabel 9 tonen aan dat het effect van de primer op de opzwelling rond een beschadiging onafhankelijk is van het 5 vochtgehalte van de plaat voorafgaand aan het aanbrengen van de primer.

Claims (11)

1. Werkwijze voor het bekleden van een samengesteld lignocellulose element met een watergedragen bekledingslaag (a), waarbij men voor het aanbrengen van de bekledingslaag (a) een grondlaag (primer) (b) aanbrengt, en waarbij de grondlaag (b) wordt gevormd door een 5 bekledingssamenstelbng omvattende een polyfunctioneel isocyanaat (c) en een daarmee reactieve polyfunctionele verbinding (d), bij voorkeur een polyol (e) of een polyamine (f).

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de grondlaag een tweecomponenten bekledingssamenstelling omvat, waarin de twee 10 componenten bestaan uit het polyol of polyamine en het polyfunctionele isocyanaat.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij men deze uitvoert op een samengesteld lignocellulose element dat vooraf een of meer bewerkingen heeft ondergaan die in wezen de maat- en vorm voor gebruik 15 van het element bepalen.

4. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het polyol is gekozen uit de groep bestaande uit polyolen op basis van (gemodificeerde) castorolie, polyolen op basis van polymerisatie van e-caprolacton, polyolen op basis van adipinezuuresters, polyamines en 20 mengsels daarvan..

5. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het isocyanaat is gekozen uit de groep bestaande uit di- en trifunctionele isocyanaten.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, waarbij het isocyanaat een 25 alifatisch isocyanaat is.

7. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het isocyanaat wordt aangebracht in overmaat, bij voorkeur 3-50% ten opzichte van de stoichiometrische verhouding. £002414 *

8. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij men de primer aanbrengt met behulp van een 2-componentenspuit waarbij beide componenten binnen 5 minuten voor verspuiten worden gemengd.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, waarbij men voor aanbrengen de 5 primer in de spuit verwarmd tot 30-60 °C.

10. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarin de polyfunctionele verbinding (d) een viscositeit heeft van minder dan 300 mPa.s.

11. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarin het 10 iscocyanaat een viscositeit heeft van minder dan 4000 mPa.s. 2002414