PL194920B1

PL194920B1 - Sposób otrzymywania drewnianych płyt wiórowych

Info

Publication number: PL194920B1
Application number: PL350381A
Authority: PL
Inventors: Konrad Alfons Wierer; Abdulmajid Hashemzadeh; Klaus Marquardt
Original assignee: Wacker Polymer Systems Gmbh; Wacker Polymer Systems Gmbh & Cokg
Priority date: 2000-11-02
Filing date: 2001-10-29
Publication date: 2007-07-31
Also published as: ATE304926T1; EP1203648B1; EP1203648A2; DE50107476D1; PL350381A1; US6998078B2; DE10054163A1; EP1203648A3; US20020074096A1

Abstract

1. Sposób otrzymywania drewnianych plyt wiórowych poprzez tloczenie wiórów drewnianych wczesniej traktowanych spoiwem, w którym gotuje sie i mieli wióry drewniane w podwyzszonej tempera- turze pod cisnieniem pary w rafinerze, nastepnie przenosi do linii mieszania z nadmuchem (blow- -line) i w koncu tloczy pod cisnieniem, w razie potrzeby w podwyzszonej temperaturze, do otrzymania plyt, znamienny tym, ze traktowanie spoiwem przeprowadza sie przy uzyciu dwuskladnikowego spoiwa, w którym jeden skladnik A) zawiera grupy funkcyjne, które sa niereaktywne w podwyzszonej temperatu- rze oraz drugi skladnik B) zawiera grupy funkcyjne, które sa reaktywne w podwyzszonej temperaturze, przy czym skladnik A) dodaje sie w rafinerze w temperaturze od 120°C do 200°C przed etapem mielenia, podczas etapu mielenia lub zaraz po etapie mielenia, w poczatkowej czesci linii mieszania z nadmuchem (blow-line), natomiast skladnik B) dodaje sie w nizszej temperaturze, nie wyzszej od 150°C w koncowej czesci linii mieszania z nadmuchem (blow-line) podczas suszenia lub po suszeniu wiórów drewnianych. PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy sposobu otrzymywania drewnianych płyt wiórowych poprzez tłoczenie wiórów drewnianych wcześniej traktowanych spoiwem, w którym gotuje się i mieli wióry drewniane w rafinerze w podwyższonej temperaturze pod ciśnieniem pary, następnie stopniowo poddaje fluidyzacji w strumieniu pary w linii mieszania z nadmuchem (blow-line), a następnie suszy i w końcu tłoczy pod ciśnieniem, w razie potrzeby w podwyższonej temperaturze, do otrzymania płyt.

W celu otrzymania drewnianych płyt wiórowych, wióry drewniane, przykładowo włókno drzewne lub skrawki drewniane, klei się razem przy użyciu spoiwa organicznego pod ciśnieniem i w podwyższonej temperaturze. Najważniejszymi spoiwami w otrzymywaniu płyt wiórowych są żywice mocznikowo-formaldehydowe (żywice UF). W otrzymaniu odpornych na wilgoć drewnianych płyt wiórowych dużą rolę odgrywają żywice fenolowo-formaldehydowe (żywice PF). W ulepszaniu odporności na wilgoć drewnianych płyt wiórowych stosuje się również żywice melaminowo-formaldehydowe (żywice MF). Niedogodnością powyższych spoiw jest emisja formaldehydu zarówno podczas produkcji płyt wiórowych jak i stosowania otrzymanych, wytłoczonych płyt wiórowych. Kolejna niedogodność takich reaktywnych żywic objawia się podczas produkcji płyt wiórowych MD i HD: w produkcji płyt wiórowych o średniej gęstości (MDFs) i płyt wiórowych o wysokiej gęstości (HDFs), gdzie włókna wstępnie w pierwszym etapie traktuje się hydrotermicznie w rafinerze, np. gotuje i mieli w podwyższonej temperaturze w ciśnieniu pary. Po mieleniu, pozostając w ciśnieniu pary i w temperaturach od 120°C do 150°C, włókna następnie traktuje się spoiwem poprzez rozpylanie wodnych dyspersji spoiw poprzez chłodzony zawór do linii mieszania z nadmuchem (blow-line).

Turbulencja występująca przy szybkości przepływu od 200 do 500 m/s rozprowadza równomiernie spoiwo na powierzchni włókna. W końcu, włókna traktowane spoiwem suszy się, rozkłada równomiernie i tłoczy w temperaturach od 150 do 250°C do otrzymania płyt. Niedogodnością takiego sposobu jest to, iż w trakcie obróbki spoiwem, reaktywne żywice reagują w linii mieszania z nadmuchem (blow-line) na skutek działania podwyższonej temperatury, wywołując spadek ich potencjału klejącego w trakcie tłoczenia nawet o 25%.

Znane są wodne spoiwa niezawierające formaldehydu, obrabialne termiczne, stosowane w otrzymywaniu drewnianych płyt wiórowych, na przykład z publikacji WO-A 97/31059. W publikacji tej ujawniono stosowanie mieszaniny kopolimeru z karboksylowymi grupami funkcyjnymi i alkanoloaminy zawierającej co najmniej dwie grupy hydroksylowe. Kompozycje wodnych spoiw zawierających kwas polikarboksylowy i związki aminoalifatyczne podstawione hydroksyalkilem ujawniono w publikacji WO-A 97/45461. Publikacja WO-A 99/02591 dotyczy kompozycji zawierających kopolimer z karboksylowymi grupami funkcyjnymi i aminy o długim łańcuchu. Niedogodnością takich układów, ulegających sieciowaniu poprzez reakcje estryfikacji, jest to, iż sieciowanie następuje jedynie w etapie wolnym od obecności wody, czyli podczas suszenia.

Celem obecnego wynalazku jest opracowanie sposobu otrzymywania drewnianych płyt wiórowych, w którym w dużym stopniu uniemożliwiona jest przedwczesna reakcja grup funkcyjnych i w którym nie następuje emisja zanieczyszczeń takich jak formaldehyd, lecz uzyskuje się spojenia wysokiej jakości.

Obecny wynalazek ujawnia sposób otrzymywania drewnianych płyt wiórowych poprzez tłoczenie wiórów drewnianych wcześniej traktowanych spoiwem, w którym wióry drewniane gotuje się i mieli w rafinerze w podwyższonej temperaturze pod ciśnieniem pary, kolejno przenosi do linii mieszania z nadmuchem (blow-line), a następnie suszy i w końcu tłoczy pod ciśnieniem, w razie potrzeby w podwyższonej temperaturze, do otrzymania płyt, gdzie traktowanie spoiwem przeprowadza się przy użyciu dwuskładnikowego spoiwa. Składnik A) zawiera grupy funkcyjne, które są niereaktywne w podwyższonej temperaturze, natomiast drugi składnik B) zawiera grupy funkcyjne, które są reaktywne w podwyższonej temperaturze. Składnik A) dodaje się do rafinera w temperaturze od 120°C do 200°C przed etapem mielenia, podczas etapu mielenia lub zaraz po etapie mielenia, w początkowej części linii mieszania z nadmuchem (blow-line), natomiast składnik B) dodaje się w niższej temperaturze, nie wyższej od 150°C w końcowej części linii mieszania z nadmuchem (blow-line), podczas lub po suszeniu wiórów drewnianych.

Odpowiednie dwuskładnikowe spoiwa zawierają jako składnik A) kopolimer zawierający jedną lub więcej jednostek komonomeru wybranych z grupy obejmującej estry winylowe nierozgałęzionych lub rozgałęzionych kwasów alkilokarboksylowych zawierających od 1 do 18 atomów węgla, estry akrylowe i estry metakrylowe rozgałęzionych lub nierozgałęzionych alkoholi zawierających od 1 do 15

PL 194 920 B1 atomów węgla, dieny, olefiny, związki winyloaromatyczne i halogenki winylu oraz od 0,1 do 50% wagowych, w przeliczeniu na całkowitą masę kopolimeru, jednej lub więcej jednostek zawierających grupy karboksylową, hydroksylową lub NH.

Odpowiednimi komonomerami z karboksylowymi grupami funkcyjnymi dla kopolimeru A) są etylenowo nienasycone kwasy monokarboksylowe oraz dikarboksylowe, korzystnie kwas akrylowy, kwas metakrylowy, kwas krotonowy, kwas itakonowy, kwas fumarowy oraz kwas maleinowy. Karboksylowa grupa funkcyjna może zostać wprowadzona do kopolimeru A) w trakcie kopolimeryzacji bezwodnika maleinowego. Odpowiednimi komonomerami z hydroksylowymi grupami funkcyjnymi są akrylany hydroksyalkilu i metakrylany hydroksyalkilu zawierające rodnik C1-C₈-alkilowy, korzystnie akrylan i metakrylan hydroksyetylu, akrylan i metakrylan hydroksypropylu oraz akrylan i metakrylan hydroksybutylu. Odpowiednimi komonomerami z grupami funkcyjnymi NH są (met)akryloamid, diacetonoakryloamid, maleimid, amidy maleinianów i fumaranów monoalkilu, diamidy kwasów maleinowego i fumarowego, amidy glutaranianów i bursztynianów monowinylu, amidy glutaranianów i bursztynianów monoallilu. Jednostki z grupami funkcyjnymi NH można również wprowadzić do kopolimeru A) jako oligomery z aminowymi grupami funkcyjnymi zawierające pierwszorzędowe lub drugorzędowe grupy NH, korzystnie te zawierające pierwszorzędowe grupy NH takie jak Jeffamine. Proporcja jednostek funkcyjnych kopolimeru A) korzystnie wynosi od 1 do 30% wagowych, a zwłaszcza od 5 do 20% wagowych, w każdym przypadku w przeliczeniu na całkowitą masę kopolimeru.

Zwłaszcza korzystne są następujące kompozycje polimeru dla kopolimeru A), który kolejno zawiera powyżej wspomniane jednostki zawierające grupy funkcyjne w ilościach przedstawionych powyżej:

polimery octanu winylu;

kopolimery ester winylu-etylen takie jak kopolimery octan winylu-etylen; kopolimery ester winyluetylen-chlorek winylu, w których występującymi estrami winylu są korzystnie octan winylu i/lub propionian winylu i/lub jeden lub więcej estrów winylu podlegających kopolimeryzacji, takich jak laurynian winylu, piwalanian winylu, 2-etyloheksanian winylu, estry winylu alfa rozgałęzionych kwasów karboksylowych zawierających od 5 do 11 atomów węgla, zwłaszcza estry winylu kwasu Versatic (VeoVa9^R, VeoVa10^{R) ;} kopolimery octanu winylu z jednym lub więcej estrów winylu podlegających kopolimeryzacji takimi jak laurynian winylu, piwalanian winylu, 2-etyloheksanian winylu, estry winylu alfa rozgałęzionych kwasów karboksylowych zawierających od 5 do 11 atomów węgla, zwłaszcza estry winylu kwasu Versatic (VeoVa9^R, VeoVa10^R), które mogą również dodatkowo zawierać etylen;

kopolimery ester winylu-ester akrylu, zwłaszcza z octanem winylu i akrylanem butylu i/lub akrylanem 2-etyloheksylu, które mogą również dodatkowo zawierać etylen;

kopolimery ester winylu-ester akrylu z octanem winylu i/lub laurynianem winylu i/lub estry winylu kwasu Versatic i kwasu akrylowego, zwłaszcza akrylan butylu lub akrylan 2-etyloheksylu, które mogą również dodatkowo zawierać etylen.

Zwłaszcza korzystne są polimery estru (met)akrylowego i polimery styrenu: kopolimery z akarylanem n-butylu i/lub akrylanem 2-etyloheksylu;

kopolimery metakrylanu metylu z akrylanem butylu i/lub akrylanem 2-etyloheksylu, i/lub 1,3-butadienem;

kopolimery styren-1,3-butadien i kopolimery styren-ester (met)akrylowy, takie jak styren-akrylan butylu, styren-metakrylan metylu-akrylan butylu lub styren-akrylan 2-etyloheksylu, gdzie akrylan n-, izo- i t-butylu można zastosować jako akrylan butylu.

Jako kopolimer A) zwłaszcza korzystnymi są kompozycje zawierające kopolimer styren-akrylan n-butylu z karboksylowymi grupami funkcyjnymi i/lub kopolimer styren-metakrylan metylu-akrylan-n-butylu z karboksylowymi grupami funkcyjnymi.

Kolejnymi możliwymi składnikami A) są żywice poliesterowe lub polieterowe zawierające grupy hydroksylowe, aminowe lub karboksylowe.

Odpowiednimi związkami sieciującymi B) są związki nietermoplastyczne, takie jak epoksydowe związki sieciujące bisfenolu typu A, tj. produkty kondensacji bisfenolu A i epichlorohydryny lub metyloepichlorohydryny. Takie epoksydowe związki sieciujące dostępne są w sprzedaży komercyjnej, przykładowo pod nazwami handlowymi Epicote i Europox. Odpowiednie są również osłonięte i nieosłonięte diizocyjaniany, oligoizocyjaniany lub poliizocyjaniany, przykładowo zwyczajowe produkty komercyjne takie jak diizocyjanian m-tetrametyloksylenu (TMXDI), diizocyjanian metylenodifenylu (MDI), diizocyjanian toluenu, diizocyjanian izoforonu, izocyjanian dimetylo-meta-izopropenylobenzylu. Odpowied4

PL 194 920 B1 nimi związkami sieciującymi B) są również związki zawierające dwie lub więcej grupy wybrane z grup obejmujących grupę aldehydową, keto i reaktywną CH, przykładowo glutaraldehyd, tetraftalodialdehyd; bisacetooctany glikolu etylenowego, glikolu propylenowego, glikolu butylenowego, glikolu heksadienowego; związki zawierające mnogość grup azyrydynowych, karbodiimidowych lub oksazolinowych.

Kolejnymi korzystnymi związkami sieciującymi B) są kopolimery zawierające grupy epoksy, N-hydroksymetylową, węglan etylenu lub izocyjanianowe lub ich połączenia. Kompozycje polimeru dla związku sieciującego B) zbudowane są z komonomerów opisanych jako odpowiednie dla kopolimeru A). W tym przypadku, również korzystne są kompozycje polimeru wspomniane jako korzystne dla kopolimeru A), zawierające jednostki komonomeru zawierające grupy epoksy, N-hydroksymetylo, węglan etylenu i/lub izocyjanianowe. W tym przypadku zwłaszcza korzystne są polimery estru (met)akrylu i polimery styrenu, przykładowo kopolimery z akrylanem N-butylu i/lub akrylanem 2-etyloheksylu; kopolimery metakrylanu metylu z akrylanem butylu i/lub akrylanem 2-etyloheksylu i/lub 1,3-butadienem; kopolimery styren-1,3-butadien i kopolimery styren-ester (met)akrylowy, takie jak styren-akrylan butylu, styren-metakrylan metylu-akrylan butylu lub styren-akrylan 2-etyloheksylu, gdzie jako akrylan butylu można zastosować akrylan n-, izo-, t-butylu.

Zawartość komonomerów z grupami funkcyjnymi epoksy-, N-hydroksymetylo-, węglan etylenu oraz izocyjaniano- wynosi od 0,1 do 50% wagowych, korzystnie od 1 do 30% wagowych, a zwłaszcza od 5 do 20% wagowych, w każdym przypadku w przeliczeniu na całkowitą masę kopolimeru B). Odpowiednimi komonomerami z epoksydowymi grupami funkcyjnymi są akrylan glicydylu, metakrylan glicydylu, eter allilo-glicydylowy, eter winylo-glicydylowy, tlenek winylocykloheksanu, tlenek limonenu, tlenek mirycylowy, tlenek goździkowy, styreny i winylotolueny podstawione w pierścieniu aromatycznym przez grupę glicydylową jak również benzoesany winylu podstawione w pierścieniu aromatycznym przez grupę glicydylową.

Odpowiednimi komonomerami z izocyjanianową grupą funkcyjną są metakarylan 2-metylo-2-izocyjanianopropylu i izocyjanian izopropenylodimetylobenzylu (TMI). Odpowiednimi komonomerami z N-hydroksymetylową grupą funkcyjną są N-hydroksymetyloakryloamid (NMA), N-hydroksymetylometakryloamid, N-metylokarbaminian allilowy, etery alkilowe takie jak eter 2-metylopropoksy lub estry N-hydroksymetyloakryloamidu, N-hydroksymetylometakryloamidu oraz N-metylokarbaminianu allilowego.

Odpowiednimi związkami sieciującymi B) w połączeniu z kopolimerami A) z karboksylowymi grupami funkcyjnymi są diaminy, oligoaminy oraz poliaminy takie jak diaminobutan, heksametylenodiamina, polialkilenoaminy takie jak trietylenotetramina, polioksyalkilenoaminy (Jeffaminy).

Kolejnymi przykładami odpowiednich związków sieciujących B) w połączeniu z kopolimerami A) z karboksylowymi grupami funkcyjnymi są związki zawierające dwie lub więcej grup OH, np. glikol etylenowy, butanodiol, pentaerytryt, glikol politetrametylenowy, bisfenol A i addukty polieterowe glikolu etylenowego. Innymi korzystnymi związkami sieciującymi B) dla kopolimerów A) z karboksylowymi grupami funkcyjnymi są wielowartościowe jony metali takie jak chlorek glinu, chlorek żelaza (III) lub chlorek cynku.

Odpowiednimi związkami sieciującymi B) w połączeniu z kopolimerami A) z karboksylowymi grupami funkcyjnymi są związki zawierające dwie lub więcej grup silanolowych lub alkoksysilanowych, np. metylotrietoksysilan, w postaci monomerycznej lub skondensowanej, oraz wielowartościowe jony metali takie jak chlorek glinu, chlorek żelaza (III) lub chlorek cynku.

Odpowiednimi związkami sieciującymi B) w połączeniu z kopolimerami A) z grupami funkcyjnymi NH są kwasy dikarboksylowy, oligokarboksylowy i polikarboksylowy, takie jak kwas adypinowy i kwas poliakrylowy.

W przypadku powyżej wspomnianych układów z kopolimerami A) z grupami funkcyjnymi: karboksylową, hydroksylową i NH, możliwym jest również dodanie związku sieciującego B) razem z sieciującym katalizatorem. Przykładami sieciujących katalizatorów są kwas cytrynowy, kwas szczawiowy, kwas butanotetrakarboksylowy, czwartorzędowe sole fosfoniowe takie jak sole tetrabutylofosfoniowe, podfosforyn sodu i dilaurynian dibutylocyny. Innym rozwiązaniem jest dodanie w pierwszej kolejności kopolimeru A) wraz ze składnikiem B), następnie dodanie katalizatora w kolejnym etapie.

W przypadku zastosowania kopolimerów z karboksylowymi grupami funkcyjnymi jako składnika A), można je również połączyć ze składnikiem B) katalizującym reakcję grup karboksylowych z grupami OH celulozy. Przykładami takich składników B) są kwas cytrynowy, kwas szczawiowy, kwas

PL 194 920 B1 butanotetrakarboksylowy, czwartorzędowe sole fosfoniowe takie jak sole tetrabutylofosfoniowe, podfosforyn sodu i dilaurynian dibutylocyny.

Jako składnik A) można zastosować również diaminy, oligoaminy oraz poliaminy takie jak diaminobutan, heksametylenodiamina, polialkilenoaminy takie jak trietylenotetramina, polioksyalkilenoaminy (Jeffaminy). W powyżej wspomnianym przypadku następnie stosuje się jako składnik B) osłonięte i nieosłonięte diizocyjaniany, przykładowo diizocyjanian m-tetrametyloksylenu (TMXDI), diizocyjanian metylenodifenylu (MDI), diizocyjanian toluenu, diizocyjanian izoforonu, izocyjanian dimetylometa-izopropenylobenzylu.

Odpowiednimi układami są również takie, które zawierają jako składnik A) katalizator cynowy, przykładowo związki tetraalkilocyny takie jak dilaurynian dibutylocyny. Związki te można połączyć z osłoniętymi i nieosłoniętymi diizocyjanianami, przykładowo diizocyjanianem m-tetrametyloksylenu (TMXDI), diizocyjanianem metylenodifenylu (MDI), diizocyjanianem toluenu, diizocyjanianem izoforonu, izocyjanianem dimetylo-meta-izopropenylobenzylu oraz oligoizocyjanianami lub poliizocyjanianami jako składnikiem B). Kolejnymi odpowiednimi składnikami B) są kwasy dikarboksylowy, oligokarboksylowy i polikarboksylowy, takie jak kwas adypinowy i kwas poliakrylowy.

Kolejnymi przykładami układów dwuskładnikowych są takie, które prowadzą do otrzymania usieciowanych polisiloksanów. W takich układach składnikiem A) są dialkilopolisiloksany zawierające jednakowe lub różne rodniki alkilowe zawierające od 1 do 4 atomów węgla, które mogą być podstawione lub niepodstawione i zawierać grupy hydroksylową lub winylową jako grupy końcowe. W przypadku hydroksylowych grup końcowych, jako składnik B) stosuje się estry krzemowe takie jak krzemian tetraetylu. W przypadku winylowych grup końcowych, zastosowany składnik B) zawiera katalizatory platynowe (RTV) lub nadtlenki takie jak nadtlenek aroilowy (nadtlenek bis-2,4-dichlorobenzoilu, nadtlenek bis-4-metylobenzoilu) i nadtlenek alkilowy (nadtlenek dikumylu, 2,5-di-t-butyloperoksy-2,5-dimetyloheksan) (HTV). Odpowiednimi są również układy zawierające jako składnik A) polisiloksany z aminowymi grupami funkcyjnymi i jako składnik B) polisiloksany z epoksydowymi grupami funkcyjnymi. Kolejnymi przykładami są dimetylopolisiloksany jako składnik A) i katalizatory zatężające takie jak kaprylan cynku lub cyrkonowe sole kwasów tłuszczowych jako składnik B).

Dwa składniki A) i B) obecne są w takich stosunkach, że stosunek molowy grup funkcyjnych składnika A) do grup funkcyjnych składnika B) zawiera się w zakresie od 5:1 do 1:5. Zwłaszcza korzystne są stosunki równomolowe grup funkcyjnych. Katalizator stosuje się w skutecznych ilościach, zazwyczaj od 0,001 do 2% wagowych w przeliczeniu na zawartość grup funkcyjnych.

W przypadku zastosowania kopolimerów z odpowiednimi grupami funkcyjnymi dla każdego ze składników A) i B), dobrane są one tak, by były ze sobą kompatybilne, np. są one razem mieszalne na poziomie molekularnym. W związku z powyższym, kopolimery A) i B) obecne w mieszaninie zazwyczaj dobrane są tak, aby oprócz jednostek funkcyjnych komonomerów, były złożone z tych samych jednostek komonomerów. Tak więc zwłaszcza korzystne są kompozycje zawierające kopolimer styren-akrylan-n-butylu i/lub styren-metakrylan metylu-akrylan n-butylu z karboksylowymi grupami funkcyjnymi jako składnik A) i kopolimer (y) styren-akrylan n-butylu i/lub styren-metakrylan metylu-akrylan n-butylu zawierające jednostki metakrylanu glicydylu jako składnik B).

Składniki A) i B) mogą być zastosowane w suchej postaci sproszkowanej (klejenie na sucho), w postaci wodnej dyspersji lub wodnego roztworu (klejenie na mokro). Składniki A) i B) mogą być oba zastosowane w postaci proszku lub oba w postaci wodnego roztworu lub wodnej dyspersji. Możliwym jest również zastosowanie dowolnego połączenia proszków, wodnych roztworów lub wodnych dyspersji, w których każda postać zawiera jeden składnik. Składniki spoiwa A) i B) stosowane są zazwyczaj osobno jako układ dwuskładnikowy. W przypadku zastosowania spoiw sproszkowanych, włókna można zmoczyć przy użyciu wody lub emulsji wosku olefinowego. W tym celu rozpyla się na włókna lub wióry od 2 do 10% wagowych wody (emulsji wosku olefinowego), w przeliczeniu na spoiwo.

Otrzymywanie płyt wiórowych o średniej gęstości (MDFs) i płyt wiórowych o wysokiej gęstości (HDFs) szczegółowo przedstawiono w Deppe, Ernst, Taschenbuch der Spanplattentechnik, wydanie trzecie 1991. Ogólnie, kompozycję spoiwa stosuje się w ilości od 2 do 30% wagowych, korzystnie w ilości od 7 do 15% wagowych, w każdym przypadku w przeliczeniu na drewno (ciało stałe/ciało stałe).

W procesie otrzymywania płyt wiórowych MDF lub HDF, wióry drewniane zwyczajowo doprowadzane są do zasobnika i następnie do przenośnika ślimakowego kotła rafinera. Tam, wióry drewniane są zmiękczane przez kilka minut, ogólnie od 5 do 15 minut, w ciśnieniu pary od 1 do 8 barów i w temperaturze od 120°C do 200°C. W dalszej kolejności, zmiękczone wióry doprowadzane są przykładowo przy użyciu przenośnika ślimakowego do młyna rafinera, zazwyczaj rafinera dyskowego,

PL 194 920 B1 gdzie wióry drewniane rozbijane są na włókna w dyskach mielących. W celu traktowania spoiwem, włókna doprowadzane są po mieleniu, pozostając w ciśnieniu pary w temperaturze od 120°C do 150°C, do linii mieszania z nadmuchem (blow-line) rafinera. Po etapie w linii mieszania z nadmuchem (blow-line), włókna dostarczane są do suszarki, przykładowo do suszarki rurowej i następnie równomiernie rozpylane przy użyciu elementów maszyny rozpylającej na pasie podmodelowym i w razie potrzeby poddawane wstępnemu tłoczeniu na zimno. Warstwa włókna jest następnie tłoczona przy użyciu elementów gorącej prasy w temperaturze od 150°C do 250°C i pod ciśnieniem od 10 do 100 barów w celu utworzenia płyt.

Traktowanie spoiwem przeprowadza się przez oddzielne dodanie dwóch składników układu dwuskładnikowego. Wprowadza się do rafinera przed mieleniem lub w trakcie mielenia lub tuż po mieleniu w początkowej części, korzystnie w pierwszej części 1/3 długości linii mieszania z nadmuchem (blow-line) najbardziej stabilny termicznie składnik A) stosowanego układu. Drugi składnik, którym jest składnik sieciujący B) lub składnik B) doprowadzający do sieciowania, wprowadza się w późniejszym etapie procesu. Można to przeprowadzić w końcowej części linii mieszania z nadmuchem (blow-line) rafinera, korzystnie w ostatniej 1/3 części długości linii mieszania z nadmuchem (blow-line), podczas suszenia włókien w suszarce rurowej lub po suszeniu włókien. Zaletą tego procesu jest to, że składnik sieciujący B) dodaje się w etapie procesu, w którym naprężenie cieplne jest niższe i w związku z tym następuje mniejsze sieciowanie.

P r z y k ł a d y:

P r z y k ł a d p o r ó w n a w c z y 1:

Wióry świerku gotowano w rafinerze w ciśnieniu 5 barów i temperaturze 147°C przez 5 minut oraz mielono w młynie dyskowym o rozstawie 0,1 mm i o mocy około 20 kW. Włókna suszono do otrzymania zawartości pozostałości wilgoci 2% bez zastosowania spoiwa oraz przechowywano w postaci półproduktu bez prasowania.

W mieszarce Lodiga ze zgarniaczem wyposażonym w wielostopniową głowicę nożową, równomiernie zmieszano 755 g zmielonych włókien ze 112 g (= 15% wagowych, ciało stałe/ciało stałe) sproszkowanej żywicy fenolowo-formaldehydowej (PF). W celu polepszenia właściwości sklejających proszku, dodano 5% wagowych wody do mieszarki Lodige. Włókna pokryte spoiwem rozpylono ręcznie równomiernie na ramę o wymiarach 50 x 50 x 40 cm (D x Sz x W) i sprasowano w temperaturze pokojowej. Tak otrzymaną matę zdjęto z ramy i umieszczono na prasie dociskowej, następnie tłoczono do pożądanej grubości 3 mm pod ciśnieniem 50 barów przez 180 sekund w temperaturze 200°C. Gorącą płytę umieszczono w izolowanym pojemniku i trzymano w cieple przez 12 godzin w celu dokończenia reakcji sieciowania, następnie odpowiednio pocięto i poddano testom na właściwości.

Przykład porównawczy 2:

Przeprowadzono sposób analogiczny do opisanego powyżej w przykładzie porównawczym 1, z jedną różnicą: zastosowanym spoiwem było 15% wagowych (ciało stałe/ciało stałe) mieszaniny proszku kopolimeru styren-akrylan butylu kwas akrylowy o Tg > 50°C i kopolimeru styren-akrylan butylu-metakrylan glicydylu o Tg > 50°C, oraz nie przeprowadzono 12 godzinnego przechowywania płyt przed przeprowadzeniem testów.

Przykład porównawczy 3:

Wióry świerku gotowano w rafinerze w ciśnieniu 5 barów i temperaturze 147°C przez 5 minut oraz mielono w młynie dyskowym o rozstawie 0,1 mm i o mocy około 20 kW. Wkrótce po mieleniu, w pierwszej części 1/3 długości linii mieszania z nadmuchem (blow-line) dodano w ilości 15% wagowych (ciało stałe/ciało stałe) mieszaninę wodnych dyspersji kopolimeru styren-akrylan butylu-kwas akrylowy o Tg > 50°C i kopolimeru styren-akrylan butylu-metakrylan glicydylu o Tg > 50°C, każdy o zawartości stałej w wysokości 50%. Włókna potraktowane spoiwem następnie suszono do otrzymania zawartości pozostałości wilgoci 2% i przechowywano w postaci półproduktu bez prasowania.

Włókna potraktowane spoiwem rozpylono ręcznie równomiernie na ramę o wymiarach 50 x 50 x 40 cm (D x Sz x W) i sprasowano w temperaturze pokojowej. Tak otrzymaną matę zdjęto z ramy i umieszczono na prasie dociskowej, następnie tłoczono do pożądanej grubości 3 mm pod ciśnieniem 50 barów przez 180 sekund w temperaturze 200°C. Gorącą płytę umieszczono w izolowanym pojemniku i trzymano w cieple przez 12 godzin w celu dokończenia reakcji sieciowania, następnie odpowiednio pocięto i poddano testom na właściwości.

PL 194 920 B1

P r z y k ł a d 4

Wióry świerku gotowano w rafinerze w ciśnieniu 5 barów i temperaturze 147°C przez 5 minut oraz mielono w młynie dyskowym o rozstawie 0,1 mm i mocy około 20 kW. Wkrótce po mieleniu, dodano w ilości 9% wagowych (ciało stałe/ciało stałe) wodną dyspersję kopolimeru styren-akrylan butylu kwas akrylowy o Tg > 50°C. Włókna potraktowane spoiwem następnie suszono do otrzymania zawartości pozostałości wilgoci 2%. Kolejno, wysuszone włókna zmieszano z 6% wagowymi proszku kopolimeru styren-akrylan butylu-metakrylan glicydylu o Tg > 50°C w mieszarce Lodiga ze zgarniaczem wyposażonym w wielostopniową głowicę nożową. Włókna potraktowane spoiwem rozpylono ręcznie równomiernie na ramę o wymiarach 50 x 50 x 40 cm (D x Sz x W) i sprasowano w temperaturze pokojowej. Tak otrzymaną matę zdjęto z ramy i umieszczono na prasie dociskowej, następnie tłoczono do pożądanej grubości 3 mm pod ciśnieniem 50 barów przez 180 sekund w temperaturze 200°C. Płytę następnie odpowiednio pocięto i poddano testom na właściwości.

Zastosowane testy:

Otrzymane płyty wiórowe badano na wytrzymałość na rozciąganie poprzeczne według EN 319, na wytrzymałość na zginanie według DIN 52 362 oraz na pęcznienie po 2 godzinach i 24 godzinach według DIN 52 364.

Wyniki pomiarów przedstawiono w tabeli.

Przykład porównawczy 1 wykazuje wysoką wytrzymałość na rozciąganie poprzeczne i wysoką wytrzymałość na zginanie oraz niskie pęcznienie pod wpływem wody. Ponieważ nie dodano żywicy fenolowej w rafinerze, lecz w temperaturze pokojowej do suchych włókien, całkowitą zdolność do sieciowania osiągnięto podczas tłoczenia.

Niedogodnością jest następujący długi etap traktowania termicznego, w celu umożliwienia reakcji sieciowania prowadzącej do zakończenia procesu. Kolejną niedogodnością jest silna tendencja do łamania się płyt wiórowych związana z wysokim stopniem usieciowania i niską elastycznością żywicy. Taki efekt jest zwłaszcza niepożądany w zastosowaniach w sektorze samochodowym, co związane jest z niebezpieczeństwem doznania obrażeń w razie wypadków.

Otrzymane płyty były żółtobrązowe i posiadały wyrazisty, nieprzyjemny zapach.

Przykład porównawczy 2 prowadzi do podobnych wartości wytrzymałości i pęcznienia jak w przykładzie porównawczym 1. Zwłaszcza widoczną cechą jest zginanie powyżej 29 mm w teście na zginanie bez występowania pęknięć. Ponieważ spoiwo dodano po etapie suszenia włókien, możliwe było całkowite usieciowanie.

Przykład porównawczy 3 przeprowadzono przy użyciu tych samych żywic jak w przykładzie porównawczym 2, lecz przy zastosowaniu klejenia na mokro zamiast klejenia na sucho. W procesie klejenia na mokro, następuje zazwyczaj bardziej jednolite rozprowadzenie żywicy na powierzchni włókna, co związane jest z większym wzburzeniem i długim etapem mieszania. W związku z powyższym, spodziewanym jest silniejsze wiązanie włókien płyt wiórowych. Jednakże, porównanie wartości właściwości wykazuje, że klejenie na mokro jest nieznacznie słabsze w porównaniu z klejeniem na sucho. Powodem takiego spadku mocy wiązania jest to, iż częściowe sieciowanie zachodzi w rafinerze. W związku z tym, żywica w trakcie tłoczenia wykazuje gorszy przepływ i traci właściwości wiążące.

W przykładzie 4 wykazano największą wytrzymałość. W przykładzie tym zastosowano jedynie jeden składnik posiadający termicznie stabilne grupy funkcyjne, który dodano w etapie klejenia na mokro, w ten sposób otrzymując optymalną dystrybucję spoiwa. Drugi składnik posiadający termicznie niestabilne sieciujące grupy funkcyjne dodano w etapie klejenia na sucho przy krótkich i niskich naprężeniach cieplnych. W związku z powyższym, całkowite usieciowanie następowało w etapie tłoczenia.

PL 194 920 B1

Tabela

Przykład	Wytrzymałość na rozciąganie poprzeczne N/^mm2	Wytrzymałość na zginanie N/^mm2	Współczynnik E zginania	Pęcznienie 2 godz.	Pęcznienie 24 godz.
Porównawczy przykład 1	1,37	60,3	6226	4	12
Porównawczy przykład 2	1,01	48,0	5021	6	16
Porównawczy przykład 3	0,95	43,6	4772	13	29
Przykład 4	1,93	56,4	5177	8	21

Zastrzeżenia patentowe

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób otrzymywania drewnianych płyt wiórowych poprzez tłoczenie wiórów drewnianych wcześniej traktowanych spoiwem, w którym gotuje się i mieli wióry drewniane w podwyższonej temperaturze pod ciśnieniem pary w rafinerze, następnie przenosi do linii mieszania z nadmuchem (blow-line) i w końcu tłoczy pod ciśnieniem, w razie potrzeby w podwyższonej temperaturze, do otrzymania płyt, znamienny tym, że traktowanie spoiwem przeprowadza się przy użyciu dwuskładnikowego spoiwa, w którym jeden składnik A) zawiera grupy funkcyjne, które są niereaktywne w podwyższonej temperaturze oraz drugi składnik B) zawiera grupy funkcyjne, które są reaktywne w podwyższonej temperaturze, przy czym składnik A) dodaje się w rafinerze w temperaturze od 120°C do 200°C przed etapem mielenia, podczas etapu mielenia lub zaraz po etapie mielenia, w początkowej części linii mieszania z nadmuchem (blow-line), natomiast składnik B) dodaje się w niższej temperaturze, nie wyższej od 150°C w końcowej części linii mieszania z nadmuchem (blow-line) podczas suszenia lub po suszeniu wiórów drewnianych.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że składnik A) jest kopolimerem zawierającym jedną lub więcej jednostek komonomeru wybranych z grupy obejmującej estry winylowe nierozgałęzionych lub rozgałęzionych kwasów alkilokarboksylowych zawierających od 1 do 18 atomów węgla, estry akrylowe i estry metakrylowe rozgałęzionych lub nierozgałęzionych alkoholi zawierających od 1 do 15 atomów węgla, dieny, olefiny, związki winyloaromatyczne i halogenki winylu oraz od 0,1 do 50% wagowych, w przeliczeniu na całkowitą masę kopolimeru, jednej lub wiecej jednostek zawierających grupy karboksylową, hydroksylową lub NH.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że kopollmer A) zawiera jednostki komonomeru otrzymane przez kopolimeryzację z etylenowo nienasyconymi kwasami monokarboksylowym lub dikarboksylowym lub przez kopolimeryzację bezwodnika maleinowego jako jednostek komonomeru z karboksylowymi grupami funkcyjnymi, jednostki komonomeru otrzymane przez kopolimeryzację akrylanów hydroksyalkilu i metakrylanów hydroksyalkilu zawierających rodnik C₁-C8-alkilowy jako jednostki komonomeru z hydroksylowymi grupami funkcyjnymi lub komonomery wybrane z grupy obejmującej (met)akryloamid, diacetonoakryloamid, maleimid, amidy maleinianów i fumaranów monoalkilu, diamidy kwasów maleinowego i fumarowego, amidy glutaranianów i bursztynianów monowinylu, amidy glutaranianów i bursztynianów monoallilu jako komonomery z grupami funkcyjnymi NH lub grupy funkcyjne NH dodaje się w postaci oligomerów z aminowymi grupami funkcyjnymi zawierającymi pierwszorzędowe lub drugorzędowe grupy NH do kopolimeru A).
4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że jako związek sieciujący B) stosuje się epoksydowe związki sieciujące bisfenolu typu A, diizocyjaniany, oligoizocyjaniany lub poliizocyjaniany lub związki zawierające dwie lub więcej z grup obejmujących grupę aldehydową, keto i reaktywną CH, lub związki zawierające mnogość grup azyrydynowych, karbodiimidowych lub oksazolinowych.
5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że jako związek sieciujący B) stosie się kopolimery zawierające grupy epoksy, N-hydroksymetylową, węglan etylenu lub izocyjanian lub ich połączenia, gdzie kompozycje polimeru dla związku sieciującego B) zbudowane są z komonomerów opisanych dla kopolimeru A).

PL 194 920 B1
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jakozwiązek sieciujący B) w połączeniu z kopolimerami A) z karboksylowymi grupami funkcyjnymi stosuje się diaminy, oligoaminy, poliaminy lub polialkilenoaminy lub związki zawierające dwie lub więcej grup wielowartościowych jonów metali.
7. Sposób wedłu g 1, znamienny tym, że jakozwiązek sieciujący B) w ρο^οζοηΐυ z kopolimerami A) z hydroksylowymi grupami funkcyjnymi stosuje się związki zawierające dwie lub więcej grup silanolowych lub alkoksysilanowych w postaci monomerycznej lub skondensowanej lub wielowartościowe jony metali.
8. Sposób według zasltrz. 1, znamienny tym, że jako z\^i^^^^lk sieciujący B) stosie się kwasy dikarboksylowy, oligokarboksylowy i polikarboksylowy w połączeniu z kopolimerami A) z grupami funkcyjnymi NH.
9. Sposób według zastrz. 6 albo 7, albo 8, znamienny tym, że związek sieciujący B) dodaje się razem z sieciującym katalizatorem lub kopolimer A) dodaje się najpierw wraz ze związkiem sieciującym B), a sieciujący katalizator dodaje się w późniejszym etapie.
10. Sposób według 1 albo2, znamiennytym. że j ako składnikA) stosie się kopollmery z karboksylowymi grupami funkcyjnymi oraz łączy ze składnikiem B) katalizującym reakcję grup karboksylowych z grupami OH celulozy.
11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako składnik A) sto^u^ się diaminy, ollgoaminy i poliaminy a jako składnik B) stosuje się diizocyjaniany.
12. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako składnik A) stosie się katallzatory cynowe w połączeniu ze składnikiem B) w postaci diizocyjanianów, oligocyjanianów lub policyjanianów lub kwasów dikarboksylowego, oligokarboksylowego lub polikarboksylowego.
13. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako składnik A) stosie się dialkiiopollsiioksany posiadające identyczne lub różne rodniki alkilowe zawierające od 1 do 4 atomów węgla i zawierające grupy hydroksylową lub winylową jako grupy końcowe, w przypadku hydroksylowych grup końcowych jako składnik B) stosuje się estry krzemowe, a w przypadku winylowych grup końcowych jako składnik B) stosuje się katalizatory platynowe lub nadtlenki.
14. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym. że poHsiioksany z aminowymi grupami funkcyjnymi stosuje się jako składnik A) i polisiloksany z epoksydowymi grupami funkcyjnymi stosuje się jako składnik B), lub też dimetylopolisiloksany stosuje się jako składnik A) i katalizatory zatężające takie jak kaprylan cynku lub cyrkonowe sole kwasów tłuszczowych jako składnik B).
15. Sposób według 1, znamienny tym, że skkadnik A) dodaje się do rafinera przed mieleniem lub w trakcie mielenia lub też po mieleniu w pierwszej części 1/3 długości linii mieszania z nadmuchem (blow-line), natomiast składnik B) dodaje się w ostatniej części 1/3 długości linii mieszania z nadmuchem (blow-line), podczas suszenia włókien w suszarce rurowej lub też po suszeniu włókien.