PL194921B1

PL194921B1 - Sposób otrzymywania drewnianych płyt wiórowych

Info

Publication number: PL194921B1
Application number: PL350380A
Authority: PL
Inventors: Konrad Alfons Wierer; Abdulmajid Hashemzadeh; Klaus Marquardt
Original assignee: Wacker Polymer Systems Gmbh
Priority date: 2000-11-02
Filing date: 2001-10-29
Publication date: 2007-07-31
Also published as: US6599455B2; DE10054162A1; ATE257765T1; DE50101321D1; EP1203647B1; ES2213662T3; US20020074095A1; EP1203647A1; PL350380A1

Abstract

1. Sposób otrzymywania drewnianych plyt wiórowych, w którym wióry drewniane, w razie potrzeby po wczesniejszym etapie rozdrobnienia, traktowane sa spoiwem sieciujacym i nastepnie razem tloczone pod cisnieniem, w razie potrzeby w podwyzszonej temperaturze do otrzymania plyt wiórowych, zna- mienny tym, ze termoplastyczne spoiwo sklada sie z dwóch skladników A) i B), gdzie A) jest kopolimerem zawierajacym jedna lub wiecej jednostek komonomeru wybranych z grupy obejmujacej estry winylowe nierozgalezionych lub rozgalezionych kwasów alkilokarboksylowych zawiera- jacych od 1 do 18 atomów wegla, estry akrylowe lub estry metakrylowe rozgalezionych lub nierozgalezio- nych alkoholi zawierajacych od 1 do 15 atomów wegla, dieny, olefiny, zwiazki winyloaromatyczne i halo- genki winylu oraz od 0,1 do 50% wagowych, w przeliczeniu na calkowita mase kopolimeru, jednej lub wiecej jednostek zawierajacych grupy karboksylowa, hydroksylowa lub NH, i B) jest co najmniej jednym zwiazkiem zawierajacym co najmniej dwie reaktywne grupy reagujace z grupami karboksylowa, hydroksylowa lub NH wymienionymi w A), które wybrane sa z grupy obejmuja- cej grupy epoksydowa, N-hydroksymetylowa, izocyjanianowa i weglan etylenu. PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy sposobu otrzymywania drewnianych płyt wiórowych poprzez łączenie wiórów przy użyciu spoiwa sieciującego.

W celu otrzymania drewnianych płyt wiórowych, cząstki drewniane, przykładowo włókno drzewne lub wióry 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) lub mieszaniny wszystkich trzech wspomnianych typów. Niedogodnością w stosowaniu powyższych spoiw jest emisja formaldehydu zarówno podczas produkcji płyt wiórowych jak i stosowania otrzymanych, wytłoczonych płyt wiórowych. Organiczne izocyjaniany uznano za spoiwo wolne od formaldehydu w otrzymywaniu płyt wiórowych. Zazwyczaj stosowany jest 4,4'-diizocyjanian difenylometanu (MDI). Jednakże stosowanie MDI również wymaga przestrzegania specjalnych środków zapobiegawczych w otrzymywaniu drewnianych płyt wiórowych w związku z obecnością bardzo reaktywnych grup izocyjanianowych i związanym z tym możliwym występowaniem podrażnienia skóry i dróg oddechowych. Kolejna niedogodność takich reaktywnych żywic objawia się podczas produkcji płyt wiórowych MD i HD, gdzie żywice ulegają reakcjom w linii mieszania z nadmuchem (blow-line) podczas bezpośredniej addycji spoiwa odbywającej się w podwyższonej temperaturze, co prowadzi do spadku nawet o 25% potencjału wiążącego.

Termoplastyczne spoiwa, przykładowo te w oparciu o polioctan winylu, również stosuje się w otrzymywaniu drewnianych płyt wiórowych (US-A 4940741). Jednakże niedogodnością takich spoiw jest trwałość wymiarowa w relatywnie wysokim zakresie temperatur, przykładowo podczas wyjmowania z formy, co jest przyczyną dlaczego są one często stosowane w połączeniu z powyżej wspomnianymi zatężającymi żywicami formaldehydowymi związanymi z ich powyżej wspomnianymi niedogodnościami. Spoiwo o niskiej zawartości lotnych związków organicznych do wiązania drewnianych płyt wiórowych ujawniono w DE-A 19941904. Jest to wodna mieszanina o wysokiej lepkości polialkoholu winylu, polioctanu winylu z karboksylowymi grupami funkcyjnymi i rozpuszczalnej w wodzie soli metalu kwasu jednozasadowego.

Znane są wodne spoiwa niezawierające formaldehydu, obrabialne termicznie, stosowane w otrzymywaniu drewnianych płyt wiórowych, na przykład z publikacji WO-A 97/31059. W publikacji tej ujawniono mieszaninę 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 stadium wolnym od obecności wody, czyli podczas suszenia.

Celem obecnego wynalazku jest wprowadzenie sposobu otrzymywania drewnianych płyt wiórowych, w którym nie następuje emisja związków szkodliwych takich jak formaldehyd, lecz mimo to uzyskuje się wiązania wysokiej jakości i w którym w dużym stopniu uniemożliwiona jest przedwczesna reakcja grup funkcyjnych.

Obecny wynalazek ujawnia sposób otrzymywania drewnianych płyt wiórowych, w którym wióry drewniane, w razie potrzeby po wcześniejszym etapie rozdrobnienia, traktowane są spoiwem sieciującym i następnie razem tłoczone pod ciśnieniem i w razie potrzeby w podwyższonej temperaturze do otrzymania płyt wiórowych, w którym spoiwo składa się z dwóch składników A) i B), gdzie:

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 lub 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 więcej jednostek zawierających grupy karboksylową, hydroksylową lub NH, i

B) jest co najmniej jednym związkiem zawierającym co najmniej dwie reaktywne grupy reagujące z grupami karboksylową, hydroksylową lub NH wymienionymi w A) i wybrane są z grup obejmujących grupy epoksy, N-hydroksymetylo, izocyjanian i węglan etylenu.

PL 194 921 B1

Odpowiednimi estrami winylowymi są estry winylowe nierozgałęzionych lub rozgałęzionych kwasów karboksylowych zawierających od 1 do 18 atomów węgla. Korzystnymi estrami winylowymi są octan winylu, propionian winylu, maślan winylu, 2-etyloheksanian winylu, laurynian winylu, octan 1-metylowinylu, piwalanian winylu i estry winylu a-rozgałęzionych kwasów monokarboksylowych zawierających od 5 do 11 atomów węgla, na przykład VeoVa9^R lub VeoVa10^R (nazwy handlowe firmy Shell). Zwłaszcza korzystny jest octan winylu.

Odpowiednimi monomerami z grup obejmujących estry kwasu akrylowego i kwasu metakrylowego są estry rozgałęzionych lub nierozgałęzionych alkoholi zawierających od 1 do 15 atomów węgla. Korzystnymi estrami metakrylowymi lub estrami akrylowymi są akrylan metylu, metakrylan metylu, akrylan etylu, metakrylan etylu, akrylan propylu, metakrylan propylu, akrylan n-butylu, metakrylan n-butylu, akrylan t-butylu, metakrylan t-butylu, akrylan 2-etyloheksylu i akrylan norbornylu. Zwłaszcza korzystne są akrylan metylu, metakrylan metylu, akrylan n-butylu, akrylan 2-etyloheksylu i akrylan norbornylu.

Odpowiednimi dienami są 1,3-butadien i izopren. Przykładami olefin podlegających kopolimeryzacji są etylen i propylen. Związki winyloaromatyczne, które mogą być kopolimeryzowane to styren i winylotoluen. Z grup obejmujących halogenki winylu, zazwyczaj stosowany jest chlorek winylu.

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 (VeoVa9R, 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 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 akrylan n-, izo- i t-butylu można zastosować jako akrylan butylu.

PL 194 921 B1

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.

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, które mogą być produktami dostępnymi komercyjnie, takie jak np. diizocyjanian m-tetrametyloksylenu (TMXDI), diizocyjanian metylenodifenylu (MDI).

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 zamian za grupy karboksylową, hydroksylową lub NH. 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-hydroksymetylo-metakryloamid, N-metylokarbaminian allilowy, etery alkilowe takie jak eter 2-metylopropoksy lub estry N-hydroksymetyloakryloamidu, N-hydroksymetylometakryloamidu oraz N-metylokarbaminianu allilowego.

Zwłaszcza korzystnymi związkami sieciującymi B) są epoksydowe związki sieciujące bisfenolu typu A i kopolimery z epoksydowymi grupami funkcyjnymi takie jak kopolimery styren-ester (met)akrylowy zawierający jednostki metakrylanu glicydylu.

Otrzymywanie kopolimeru A) i w razie potrzeby polimerycznego związku sieciującego B) można przeprowadzić znanym procesem polimeryzacji inicjowanej wolnorodnikowo, przykładowo przy użyciu polimeryzacji w roztworze lub wodnej emulsji. W celu przeprowadzenia suszenia, można zastosować wszystkie znane zwyczajowe sposoby suszenia takie jak: suszenie rozpryskowe, suszenie na walcach, suszenie sublimacyjne, suszenie taśmowe, koagulacja z suszeniem w złożu fluidalnym. Korzystne są suszenie rozpryskowe i suszenie na walcach. W powyżej wymienionych kopolimerach, komonomery korzystnie kopolimeryzowane są w takim stosunku, że oba kopolimer A) i kopolimer B) mają temperaturę topnienia lub temperaturę zeszklenia Tg > 30°C, korzystnie > 45°C. Temperaturę zeszklenia Tg i temperaturę topnienia polimerów można określić znanym sposobem kalorymetrii skaningowo-różnicowej (DSC). Tg można również obliczyć z równania Foxa. Według Fox T.G., Bull. Am. Physics Soc. 1, 3, strona 123 (1956): 1/Tg = x1/Tg₁ + x2/Tg2 + . . . + xn/Tg_n, gdzie x_n oznacza ułamek masowy (% wagowy/100) monomeru n i Tgn oznacza temperaturę zeszklenia w stopniach Kelwina homopolimeru monomeru n. Wartości Tg homopolimerów przedstawiono w Polymer Handbook, wydanie drugie, J. Wiley & Sons, New York (1975).

Dwa składniki A) i B) obecne są w takich stosunkach, że stosunek molowy jednostek funkcyjnych składnika A) do jednostek funkcyjnych składnika B) zawiera się w zakresie od 5:1 do 1:5. Zwłaszcza korzystne są stosunki równomolowe 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

PL 194 921 B1 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 styrenmetakrylan 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 proszków, wodnych roztworów lub wodnych dyspersji, w których oba składniki A) i B) obecne są w domieszce. Możliwym jest również zastosowanie dowolnego połączenia proszków, roztworów i dyspersji, w których każda postać zawiera jeden składnik. W zależności od wariantu procesu, składniki spoiwa A) i B) mogą być stosowane osobno lub w domieszce. 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 przedstawiono w Deppe, Ernst, Taschenbuch der Spanplattentechnik, wydanie trzecie 1991. W celu otrzymywania drewnianych płyt wiórowych, wióry drewniane stosuje się w postaci wiórów lub włókien. Włókna lub wióry, które ewentualnie mogą być wcześniej suszone, miesza się ze spoiwem w znanych naczyniach mieszających takich jak mieszarka ze zgarniaczem wyposażona w noże. Ogólnie, kompozycje spoiwa stosuje się w ilości od 5 do 30% wagowych, korzystnie w ilości od 7 do 15% wagowych, w każdym przypadku w przeliczeniu na drewno (ciało stałe/ciało stałe). Włókna lub wióry zmieszane ze spoiwem równomiernie rozpyla się przy użyciu elementów maszyny rozpylającej na pasie podmodelowym i w razie potrzeby poddaje wstępnemu tłoczeniu na zimno. Warstwę włókna następnie tłoczy się 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.

W celu otrzymania płyt o zorientowanych włóknach (OSB), stosuje się sploty o stosunku długość/szerokość od 5:1 do 10:1, które traktuje na mokro lub sucho spoiwem, tak jak opisano powyżej i następnie orientuje i układa w warstwy, które następnie tłoczy się na gorąco w opisanych już warunkach.

W otrzymywaniu płyt wiórowych o średniej gęstości (MDF) lub o wysokiej gęstości (HDF), włókna wstępnie traktuje się hydrotermicznie w rafinerze, np. gotuje się i miesza w podwyższonej temperaturze w ciśnieniu pary, następnie poddaje fluidyzacji w strumieniu pary w linii mieszania z nadmuchem (blow-line), następnie suszy się w suszarce rurowej, ewentualnie wstępnie tłoczy na zimno i wreszcie tłoczy pod ciśnieniem, korzystnie od 10 do 100 bar i w razie potrzeby w podwyższonej temperaturze, korzystnie od 150°C do 250°C, w ten sposób otrzymując płyty. W celu nałożenia spoiwa, na włókna lub wióry po mieleniu, wciąż w ciśnieniu pary w temperaturze od 120°C do 150°C rozpyla się wodną dyspersję lub wodny roztwór kompozycji spoiwa w linii mieszania z nadmuchem (blow-line) lub w suszarce rurowej, lub w przypadku zastosowania kompozycji sproszkowanego spoiwa miesza się je ze spoiwem. Włókna po traktowaniu spoiwem następnie suszy się. Ewentualnie, włókna drewniane można suszyć bez wcześniejszego traktowania spoiwem. W tym przypadku włókna drewniane miesza się w stanie suchym ze spoiwem w odpowiedniej mieszarce.

Korzystny jest sposób, w którym składniki spoiwa A) i B) stosuje się oddzielnie jako dwa składniki (układ dwuskładnikowy) do otrzymania MDFów i HDFów. W tym celu, jeden składnik spoiwa można wprowadzić do młyna rafinera podczas etapu mielenia. Zwłaszcza korzystny jest sposób, w którym składniki spoiwa, dokładniej składnik A), dodaje się do rafinera przed mieleniem lub w trakcie mielenia lub tuż po mieleniu w linii mieszania z nadmuchem (blow-line), korzystnie w pierwszej części 1/3 jej długości. Drugi składnik, którym jest składnik sieciujący B), dodaje się w późniejszym stadium procesu, np. w końcowej części linii mieszania z nadmuchem (blow-line) rafinera, korzystnie w ostatniej 1/3 części jej długości, 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.

PL 194 921 B1

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, do mieszarki Lodige dodano 5% wagowych wody. 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.

P r z y k ł a d 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.

P r z y k ł a d 3:

Wióry świerku, analogicznie jak w przykładzie porównawczym 1, 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. Płytę odpowiednio pocięto i poddano testom na właściwości.

P r z y k ł a d 4

Wióry świerku, w sposób analogiczny jak w przykładzie porównawczym 1, 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 pierwszej części 1/3 długości linii mieszania z nadmuchem (blow-line) 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% i 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.

P r z y k ł a d 5

1500 g przemysłowych wiórów świerku OSB o zawartości pozostałości wilgoci 2% wagowych zmieszano w bębnie z 2% wagowymi emulsji wosku i 150 g wody wraz z 294 g (= 20% wagowych) mieszaniny proszku kopolimeru styren-akrylan butylu-kwas akrylowy o Tg > 50°C i kopolimeru styren-akrylan butylu-metakrylan glicydylu o Tg > 50°C. Wióry umieszczono w zorientowany sposób na płycie o wymiarach 50 x 50 cm i tłoczono do otrzymania grubości 10 mm przez 8 minut w temperaturze 200°C. Płytę następnie odpowiednio pocięto i poddano testom na właściwości.

PL 194 921 B1

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 płyty. 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 (proces dwuskładnikowy) 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.

Przykład 5 wykazał dla OSB dobrą wytrzymałość i niskie pęcznienie.

W porównaniu z płytami wiązanymi przy użyciu żywicy fenolowo-formaldehydowej (przykład porównawczy 1), przykłady 2 do 5 nie wykazały zmiany barwy powodowanej przez żywicę.

W przykładach 2 do 5 nie następowała emisja formaldehydu, co związane było z zastosowaniem układu niezawierającego formladehyu i jego pochodnych.

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
Przykład 2	1,01	48,0	5021	6	16
Przykład 3	0,95	43,6	4772	13	29
Przykład 4	1,93	56,4	5177	8	21
Przykład 5	0,15	15,3	-	9	35

Claims

PL 194 921 B1

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób otrzymywania drewnianych płyt wiórowych, w którym wióry drewniane, w razie potrzeby po wcześniejszym etapie rozdrobnienia, traktowane są spoiwem sieciującym i następnie razem tłoczone pod ciśnieniem, w razie potrzeby w podwyższonej temperaturze do otrzymania płyt wiórowych, znamienny tym, że termoplastyczne spoiwo składa się z dwóch składników A) i B), gdzie

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 lub 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 więcej jednostek zawierających grupy karboksylową, hydroksylową lub NH, i

B) jest co najmniej jednym związkiem zawierającym co najmniej dwie reaktywne grupy reagujące z grupami karboksylową, hydroksylową lub NH wymienionymi w A), które wybrane są z grupy obejmującej grupy epoksydową, N-hydroksymetylową, izocyjanianową i węglan etylenu.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ze składnik A) zawiera jednostki komonomeru z karboksylowymi grupami funkcyjnymi otrzymane przez kopolimeryzację z etylenowo nienasyconymi kwasami monokarboksylowymi lub dikarboksylowymi lub przez kopolimeryzację z bezwodnikiem maleinow ym.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym. że składnikiem A) są kopollmery takie jak styren-akrylan n-butylu i/lub styren-metakrylan metylu-akrylan n-butylu z karboksylowymi grupami funkcyjnymi.
4. Sposób według zas^z. 1 albo 2, t^r^, że skkadnikiem A) są epoksydowezwiązki sieciujące bisfenolu typu A lub diizocyjaniany.
5. Sposób według zasto. 1 albo2, znamiennytym, że składnikiem B) są kopollmeryj ednej 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, które ponadto mogą zawierać jednostki monomeru zawierające grupy epoksy, N-hydroksymetylową, węglan etylenu lub izocyjanian.
6. Sposób według zas-trz. 5, tym, że skl-adnikiem B) są pollmery e^si^u (meetakrylu i polimery styrenu, 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, które ponadto mogą zawierać jednostki monomeru zawierające grupy epoksy, N-hydroksymetylową, węglan etylenu lub izocyjanian.
7. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że jako składmk A) stosuje się kompozycje zawierające kopolimery styren-akrylan n-butylu i/lub styren-metakrylan metylu-akrylan n-butylu z karboksylowymi grupami funkcyjnymi, natomiast jako składnik B) stosuje się kopolimer styren-akrylan nbutylu i/lub styren-metakrylan metylu-akrylan n-butylu zawierający metakrylan glicydylu.
8. Sposób według zas^z. 1, tym, że dwa skkadniki A) l B) obecne są w takich stosunkach, że stosunek molowy jednostek komonomerów funkcyjnych składnika A) do jednostek funkcyjnych składnika B) zawiera się w zakresie od 5:1 do 1:5.
9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że składniki A) i B), oba stosuje się w postaci proszku lub oba w postaci wodnego roztworu lub wodnej dyspersji, lub też stosuje się jako proszki lub jako wodne roztwory lub wodne dyspersje, zawierające w każdym przypadku oba składniki A) i B) w domieszce, lub też stosuje się każde połączenie proszków, roztworów i dyspersji, przy czym każdy zawiera jeden składnik.
10. Sposób według 1, znamiennytym, że wiórydrewniane stosie się w possaci wiórów lub włókien, które miesza się ze spoiwem w ilości od 5 do 30% wagowych w przeliczeniu na drewno (ciało stałe/ciało stałe), rozpyla się na pasie podmodelowym i następnie tłoczy się w temperaturze od 150°C do 250°C i pod ciśnieniem od 10 do 100 barów w celu utworzenia płyt.
11. Sposób według 10, ζι^^ι^ϊ^ι^^^ tym, że wióry drewniane stosie się w posSaci włókien o stosunku długość/szerokość od 5:1 do 10:1, które następnie orientuje się i układa w warstwy i tłoczy.
12. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wióry drewniane stosie się w postacć włókien, które wstępnie traktuje się hydrotermicznie w rafinerze, następnie traktuje się spoiwem wciąż

PL 194 921 B1 w ciśnieniu pary i w temperaturze od 120°C do 150°C, poprzez rozpylanie wodnej dyspersji lub wodnego roztworu kompozycji spoiwa w linii mieszania z nadmuchem (blow-line) albo w suszarce rurowej lub w rafinerze lub też, w przypadku zastosowania proszkowych kompozycji spoiwa, miesza się ze spoiwem po suszeniu, warstwę włókna następnie tłoczy się w temperaturze od 150°C do 250°C i pod ciśnieniem od 10 do 100 barów w celu utworzenia płyt.
13. Sposób według zastrrz. 12, znamienny tym, że wióry drewniane suszy się bez traktowania spoiwem oraz miesza się w stanie suchym ze spoiwem w odpowiedniej mieszarce.
14. Sposób według zas^z. 12, znamienny tym, że teden skkadnik spoiwa dodaje się w rafinerze, natomiast drugi składnik dodaje się w późniejszym etapie sposobu.
15. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że składnik A) dodaje się do rafinera przed mieleniem lub w trakcie mielenia lub tuż po mieleniu w linii mieszania z nadmuchem (blow-line) w pierwszej części 1/3 jej długości, natomiast składnik sieciujący B) dodaje się w ostatniej 1/3 długości linii mieszania z nadmuchem (blow-line) rafinera, podczas suszenia włókien w suszarce rurowej lub po suszeniu włókien.