TWI631011B - 用於塑合板的碳酸鈣 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於塑合板、製造塑合板之方法、以及至少一種微粒含碳酸鈣材料在塑合板中作為木材顆粒替代物之用途。
Description
本發明係關於塑合板、製造塑合板之方法、以及至少一種微粒含碳酸鈣材料在塑合板中作為替代木材顆粒之用途。
塑合板被廣泛使用於室內應用,諸如傢俱、地板材料、房屋、樓梯踏板及襯層、或面板基板,此係由於其合理的成本、廣範圍及彈性的應用、以及容易整理。此塑合板為主要含有木材顆粒的複合物產物,該等木材顆粒在熱及壓力下經由使用黏合劑或不使用黏合劑而連接在一起。此種板以及用於製備此種板的方法描述於若干文獻中。例如,WO 2006/042651 A1係關於淺色至白色木質材料面板,其係由漂白的木纖維及/或以白色顏色甕染所製造。DE 43 10 191 A1係關於基於木材之面板,其包括無機多孔材料及阻焰劑。該無機多孔材料包含自無機材料製得之多孔材料。例如,此等材料可為具有無機氧化物(諸如氧化矽或氧化鋁)作為主要組分的材料,其為充滿微小閉孔的粒狀結構。US 5,422,170 A及US 5,705001 A係關於基於木材之面板,其係由將木纖維、無機多孔材料、阻焰劑及用於黏合此等材料之有機黏合劑一起混合及熱加壓形成所得的基於木材之面板。US 2004/0258898 A1係關於一種製造阻燃劑複合物面板的方法,其包含:製造部分可溶於硼鹽之基於水之漿液;將吸附劑添加至木質材料;及將該基於
水之漿液獨立地引入至該木質材料使其防火。
儘管市場上已有各式各樣的塑合板,其具有包括強度、彈性性質和進一步可加工性的定制性質,但是該等木材塑合板的通常缺點為主要組分(即木材顆粒)係基於有機可再生資源,其由於生物質能源行業的需求增加使得價格上升而致使可獲得性下降。
因此,本領域持續需要其中基於有機可再生資源的原料至少部分被替代材料替代的塑合板,而維持或甚至改善重要的機械性質,諸如彎曲強度及彈性模數、內黏合強度、厚度膨脹、彈性性質和進一步可加工性。除此之外,欲在不損害上述機械性質的情況下降低塑合板的總重量。
因此,本發明之目的為提供一種塑合板,其中基於有機可再生資源的原料至少部分被替代材料替代。進一步目的為提供一種塑合板,其中維持或甚至改善其它重要的機械性質,諸如彎曲強度及彈性模數、內黏合強度、厚度膨脹、彈性性質和進一步可加工性,較佳就國際DIN標準而言。另一目的為提供一種塑合板,其具有降低的總重量。
以上所述以及其他目的係由如本文申請專利範圍第1項所定義之標的解決。
本發明塑合板有利的具體實例係定義於相應申請專利範圍附屬項中。
根據本案的一個態樣,提供一種塑合板。該塑合板包含a)基於木材顆粒之層,其具有第一側及相反側,該基於木材顆粒之層包含
i)60.0至97.5重量份(d/d)之量的木材顆粒及2.5至40.0重量份(d/d)之量的至少一種微粒含碳酸鈣材料,該等量係以基於木材顆粒之層的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計,及b)至少一個木材顆粒表層,其與基於木材顆粒之層之第一側及/或相反側接觸,該至少一個木材顆粒表層包含ii)70.0至97.5重量份(d/d)之量的木材顆粒及2.5至30.0重量份(d/d)之量的至少一種微粒含碳酸鈣材料,該等量係以至少一個木材顆粒表層的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計,其中基於木材顆粒之層及至少一個木材顆粒表層各者中之木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料之量之總和以該層的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計為100.0重量份(d/d)。
圖1展示塑合板的彎曲強度。
圖2展示塑合板的內黏合。
圖3展示塑合板在浸於水中24小時後的厚度膨脹。
圖4展示塑合板的平衡水分。
圖5展示塑合板的原始密度。
圖6展示塑合板的平衡水分。
應理解基於本發明目的,以下用語具有下列含義:「含碳酸鈣材料」用語是指含有以含碳酸鈣材料總乾重計至少10.0wt%碳酸鈣的材料。
基於本發明之目的,重量中值粒徑「d 50」表示與粒子之x重量%具有小於dx之直徑相關的直徑。此意謂d 20 值為粒子尺寸中所有粒子之20重量%小於該粒子尺寸者,且d 80 值為粒子尺寸中所有粒子之80重量%小於該粒子尺寸者。d 50值因此為重量中值粒子尺寸,意即所有粒子之50重量%小於此粒子尺寸。除非另外指明,否則基於本發明之目的,粒子尺寸表示為重量中值粒子尺寸d 50 。至少一種微粒含碳酸鈣材料之重量中值粒徑係經由雷射繞射所量測。在此方法中,粒子尺寸係由藉由量測當雷射光束通過分散的微粒樣品時散射的光的強度所測定。該量測係由Malvern儀器公司的Mastersizer 2000或Mastersizer 3000(操作儀器軟體版本1.04)所得。
「d/d」用語於本發明之含義中是指以所定義的固體材料之乾量計的乾量。
在「包含」用語用於本發明說明及申請專利範圍中的情況下,其不排除主要或次要功能重要性之其它未具體說明的要素。基於本發明之目的,「由...組成」用語被視為「包含」用語之一個較佳具體實例。若在下文中一個群被定義為包含至少一定數目個具體實例,則此情況亦可理解為揭示較佳僅由此等具體實例組成的群。
在使用「包括」或「具有」用語的情況下,此等用語意同上述定義的「包含」用語。
在提及單數名詞時使用不定冠詞或定冠詞的情況下,例如「一(a、an)」或「該(the)」,除非另外特別陳述,否則此情況包括多個該名詞。
如「可獲得(obtainable)」或「可定義(definable)」與「獲得(obtained)」或「定義(defined)」之用語可互換使用。此意謂例如除非本文另外明確規定,否則「獲得」用語不欲指例如具體實例必須藉由例如「獲得」用語之後的步驟序列獲得,縱使「獲得」或「定義」用語始終包括該有限理解作為一個較佳具體實例。
根據本發明的另一個態樣,提供一種用於製造如本文所定義之塑合板的方法。該方法包含以下步驟:a)提供乾燥形式的如本文所定義的木材顆粒,b)提供如本文所定義的至少一種微粒含碳酸鈣材料,c)視需要提供至少一種如本文所定義的黏合劑及/或至少一種如本文所定義的化合物,d)將步驟a)之木材顆粒以任何順序同時或分別結合步驟b)之至少一種微粒含碳酸鈣材料及步驟c)之視需要選用的至少一種黏合劑及/或至少一種化合物以形成含木材顆粒-碳酸鈣之材料混合物,其係適用於形成基於木材顆粒之層墊,e)將步驟a)之木材顆粒以任何順序同時或分別結合步驟b)之至少一種微粒含碳酸鈣材料及步驟c)之視需要選用的至少一種黏合劑及/或至少一種化合物以形成含木材顆粒-碳酸鈣之材料混合物,其係適用於形成至少一個木材顆粒表層墊,
f)形成在步驟d)及e)中獲得的含木材顆粒-碳酸鈣之材料混合物的多層墊,且g)將步驟f)之多層墊以一或多個步驟壓製成固體塑合板。
根據該方法之一個具體實例,方法步驟d)及/或e)係由將步驟a)之木材顆粒同時結合步驟b)之至少一種微粒含碳酸鈣材料及步驟c)之視需要選用的至少一種黏合劑及/或至少一種化合物所進行,或方法步驟d)及/或e)係由將步驟a)之木材顆粒分別結合步驟b)之至少一種微粒含碳酸鈣材料及步驟c)之視需要選用的至少一種黏合劑及/或至少一種化合物所進行。根據該方法之另一個具體實例,步驟a)之木材顆粒及/或步驟b)之至少一種微粒含碳酸鈣材料係以乾燥形式所提供。
根據本發明的進一步態樣,提供至少一種微粒含碳酸鈣材料在塑合板中作為木材顆粒替代物之用途。該至少一種微粒含碳酸鈣材料之重量中值粒子尺寸d 50較佳為1.0至1000.0μm、更佳為15.0至1000.0μm以及最佳為30.0至1000.0μm。
根據本發明的一個具體實例,該至少一種微粒含碳酸鈣材料為白雲石及/或至少一種研磨碳酸鈣(GCC),諸如大理石、白堊、石灰石及/或其混合物,及/或至少一種沉澱碳酸鈣(PCC),該至少一種微粒含碳酸鈣材料較佳為至少一種研磨碳酸鈣(GCC)。
根據本發明之另一個具體實例,基於木材顆粒之層及/或至少一個木材顆粒表層的至少一種微粒含碳酸鈣材料具有a)1.0至1000.0μm、更佳15.0至1000.0μm以及最佳30.0至1000.0μm之重量中值粒子尺寸d 50,及/或b)5.0m2/g、更佳0.1至5.0m2/g以及最佳0.2至1.0m2/g之
比表面積,其係藉由BET氮氣法量測,及/或c)100.0至1200.0μm、更佳250.0至1100.0μm以及最佳500.0至1000.0μm之頂切d 98。
根據本發明之再另一個具體實例,基於木材顆粒之層及/或至少一個木材顆粒表層的至少一種微粒含碳酸鈣材料係由以含碳酸鈣材料總乾重計10.0wt%、較佳20.0wt%、更佳50.0wt%、甚至更佳90.0wt%、更佳95.0wt%以及最佳97.0wt%之量的碳酸鈣所組成。
根據本發明的一個具體實例,基於木材顆粒之層及至少一個木材顆粒表層的木材顆粒源自原生木材來源,諸如軟木樹種、硬木樹種、非木纖維植物,或次級木材來源,諸如回收木材,和其混合物。
根據本發明之另一個具體實例,基於木材顆粒之層包含以基於木材顆粒之層的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計70.0至95.0重量份(d/d)之量的木材顆粒及5.0至30.0重量份(d/d)之量的至少一種微粒含碳酸鈣材料,及/或至少一個木材顆粒表層包含以至少一個木材顆粒表層的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計75.0至95.0重量份(d/d)之量的木材顆粒及5.0至25.0重量份(d/d)之量的至少一種微粒含碳酸鈣材料。
根據本發明之再另一個具體實例,基於木材顆粒之層的木材顆粒與至少一個木材顆粒表層的木材顆粒為相同或不同;及/或基於木材顆粒之層的至少一種微粒含碳酸鈣材料與至少一個木材顆粒表層的至少一種微粒含碳酸鈣材料為相同或不同,較佳者,基於木材顆粒之層的至少一種微粒含碳酸鈣材料與至少一個木材顆粒表層的至少一種微粒含碳酸鈣材料具有不同重量中值粒子尺寸d 50。
根據本發明的一個具體實例,基於木材顆粒之層及/或至少一個木材顆粒表層包含至少一種黏合劑,其量以木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計為0.05至25.0重量份(d/d),該至少一種黏合劑較佳選自包含以下之群:酚醛樹脂(PF)、脲-甲醛樹脂(UF)、三聚氰胺-甲醛樹脂(MF)、三聚氰胺-脲-甲醛樹脂(MUF)、脲-三聚氰胺-甲醛樹脂(UMF)、脲-三聚氰胺-酚醛樹脂(UMPF)、環氧樹脂、亞甲基二苯基二異氰酸酯樹脂(MDI)、聚氨酯樹脂(PU)、間苯二酚樹脂、澱粉或羧甲基纖維素及其混合物,該至少一種黏合劑更佳選自包含以下之群:酚醛樹脂(PF)、脲-甲醛樹脂(UF)、三聚氰胺-甲醛樹脂(MF)、三聚氰胺-脲-甲醛樹脂(MUF)、脲-三聚氰胺-甲醛樹脂(UMF)、脲-三聚氰胺-酚醛樹脂(UMPF)、環氧樹脂、亞甲基二苯基二異氰酸酯樹脂(MDI)、聚氨酯樹脂(PU)及其混合物。
根據本發明之另一個具體實例,基於木材顆粒之層及/或至少一個木材顆粒表層進一步包含至少一種化合物,該化合物選自包含以下之群:蠟、著色劑、填料(不同於至少一種微粒含碳酸鈣材料)、分散劑、殺生物劑、硬化劑及阻焰劑。
根據本發明之再另一個具體實例,塑合板為由基於木材顆粒之層及兩個木材顆粒表層組成的三層塑合板,較佳者,一個木材顆粒表層係與該基於木材顆粒之層的第一側接觸且另一個木材顆粒表層係與該基於木材顆粒之層的相反側接觸。
根據本發明的一個具體實例,塑合板的彎曲強度為10N/mm2、較佳10至25N/mm2以及最佳10至20N/mm2;及/或彈性模數為1000N/mm2、較佳1600至3500N/mm2以及最佳1600至3200N/mm2;及/或內黏合
強度為0.30N/mm2、較佳0.35至1.0N/mm2以及最佳0.35至0.9N/mm2;及/或於水中儲存24小時後的厚度膨脹為15%、較佳4.0至15.0%以及最佳5.0至14%。
如上所述,本發明塑合板如第a)、i)、b)及ii)點所述包含基於木材顆粒之層,其包含木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料,以及至少一個木材顆粒表層,其包含木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料。在下文中,參考本發明的進一步細節,尤其是本發明塑合板的前述要點。
本發明塑合板包含具有第一側及相反側的基於木材顆粒之層。該基於木材顆粒之層用作至少一個木材顆粒表層的支撐物。因此,塑合板較佳包含,更佳由以下組成:具有第一側及相反側的基於木材顆粒之層及與基於木材顆粒之層之第一側及/或相反側接觸的至少一個木材顆粒表層。
應當理解,若塑合板較佳包含,更佳由以下組成時:具有第一側及相反側的基於木材顆粒之層及與基於木材顆粒之層之第一側及相反側接觸的至少一個木材顆粒表層,則對於機械性質,諸如彎曲強度及彈性模數、內黏合強度、厚度膨脹、彈性性質和進一步可加工性是尤其有利的。
因此,本發明塑合板較佳為由基於木材顆粒之層及兩個或四個木材顆粒表層組成的多層塑合板,諸如三層塑合板或五層塑合板。例如,塑合板為由基於木材顆粒之層及兩個木材顆粒表層組成的三層塑合板,其中一個木材顆粒表層與基於木材顆粒之層的第一側接觸且另一個木材顆粒表層與該基於木材顆粒之層的相反側接觸。
如上所提及,本發明的塑合板特別具有高機械性質,諸如彎曲強度及彈性模數、內黏合強度、厚度膨脹、彈性性質和進一步可加工性。
本發明塑合板特別具有高彎曲強度。較佳者,塑合板的彎曲強度為10N/mm2、較佳10至25N/mm2以及最佳10至20N/mm2。除非另有指明,彎曲強度係根據DIN EN 310所測定。
另外或或者,本發明塑合板具有高彈性模數。較佳者,塑合板的彈性模數為1000N/mm2、較佳1600至3500N/mm2以及最佳1600至3200N/mm2。除非另有指明,彈性模數係根據DIN EN 310所測定。
另外或或者,本發明塑合板具有高內黏合強度。較佳者,塑合板的內黏合強度為0.30N/mm2、較佳0.35至1.0N/mm2以及最佳0.35至0.9N/mm2。除非另有指明,內黏合強度係根據DIN EN 319所測定。應當理解,內黏合強度也可稱為橫向抗拉強度。
另外或或者,本發明塑合板具有高厚度膨脹。較佳者,塑合板於水中儲存24小時後的厚度膨脹為15%、較佳4.0至15.0%以及最佳5.0至14%。除非另有指明,厚度膨脹係根據DIN EN 317所測定。
例如,本發明塑合板的彎曲強度為10N/mm2、較佳10至25N/mm2以及最佳10至20N/mm2;或彈性模數為1000N/mm2、較佳1600至3500N/mm2以及最佳1600至3200N/mm2;或內黏合強度為0.30N/mm2、較佳0.35至1.0N/mm2以及最佳0.35至0.9N/mm2;或於水中儲存24小時後的厚度膨脹為15%、較佳4.0至15.0%以及最佳5.0至14%。
或者,該塑合板的彎曲強度為10N/mm2、較佳10至25N/mm2以及最佳10至20N/mm2;及彈性模數為1000N/mm2、較佳1600至3500
N/mm2以及最佳1600至3200N/mm2;及內黏合強度為0.30N/mm2、較佳0.35至1.0N/mm2以及最佳0.35至0.9N/mm2;及於水中儲存24小時後的厚度膨脹為15%、較佳4.0至15.0%以及最佳5.0至14%。
在一具體實例中,本發明塑合板的平衡水分為8%、較佳7.8%、更佳7.5%、甚至更佳7.0%、甚至還更佳6.8%以及最佳6.5%、例如在5.0至6.5%的範圍內。除非另有指明,平衡水分係根據DIN EN 322所測定。
例如,本發明塑合板的平衡水分相較於不以基於木材顆粒之層及/或至少一個木材顆粒表層中的至少一種微粒含碳酸鈣材料所製備的塑合板的平衡水分較佳低5%、更佳低10%、甚至更佳低15%、仍更佳低20%以及最佳低25%。
應當理解,降低平衡水分致使整個塑合板的重量減少。
在一個具體實例中,本發明塑合板的厚度為0.2至300.0mm、較佳2.0至40.0mm以及最佳4.0至20mm。
例如,基於木材顆粒之層及至少一個木材顆粒表層以大約相等的厚度存在,即基於木材顆粒之層的厚度大約相等於存在的木材顆粒表面層各者厚度的總和。若塑合板包含二或多個木材顆粒表層,則每個木材顆粒表層的厚度較佳大約相等。例如,若塑合板為三層塑合板,則每個木材顆粒表層為基於木材顆粒之層的大約一半厚度。
較佳者,本發明塑合板的基於木材顆粒之層的厚度為0.1至150.0mm、較佳1.0至20.0mm以及最佳2.0至10mm。另外或或者,本發明塑合板的至少一個木材顆粒表層的總共厚度為0.1至150.0mm、較佳1.0至
20.0mm以及最佳2.0至10mm。
在本發明的一個具體實例中,塑合板的密度為100至1200kg/m3、較佳200至1100kg/m3以及最佳300至1000kg/m3,及厚度為1.0至300.0mm、較佳2.0至40.0mm以及最佳4.0至20mm。除非另有指明,密度係根據DIN EN 323所測定。
因此,本發明塑合板可選自高密度塑合板、中密度塑合板以及低密度纖維塑合板。例如,本發明塑合板可為LD-1、LD-2、M-1、M-S、M-2、M-3、H-1、H-2及/或H-3等級的塑合板,該等等級係由John A.Youngquist:基於木材之複合物及面板產品;木材手冊:木材作為工程材料;Madison,WI:USDA Forest Service,Forest Products Laboratory,1999;一般技術報告FPL;GTR-113:第10.1-10.31頁所定義,或為P1、P2、P3、P4、P5、P6及/或P7等級的塑合板,該等等級係由DIN EN 312:2010-12;第120-127頁所定義。
基於木材顆粒之層
根據本發明第a)點,塑合板包含具有第一側及相反側的基於木材顆粒之層,該基於木材顆粒之層包含60.0至97.5重量份(d/d)之量的木材顆粒及2.5至40.0重量份(d/d)之量的至少一種微粒含碳酸鈣材料,該等量係以基於木材顆粒之層的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計。
應當理解,塑合板的基於木材顆粒之層可包含一或多種木材顆粒。
因此,基於木材顆粒之層可包含一種木材顆粒。或者,基於
木材顆粒之層可包含二或多種木材顆粒的混合物。例如,基於木材顆粒之層可包含二或三種木材顆粒的混合物。較佳者,基於木材顆粒之層包含一種木材顆粒。
應當理解,存在於本發明基於木材顆粒之層中的木材顆粒不限定於特定木材顆粒,只要該等木材顆粒適用於製備塑合板的基於木材顆粒之層即可。
較佳者,木材顆粒是基於木材或基於纖維之顆粒。用語「基於木材」之顆粒於本發明之含義中是指通常的定義,即木材是構成軟木及硬木樹種的大部分樹幹及樹枝的纖維狀硬物質。用語「基於纖維」之顆粒於本發明之含義中是指不衍生自木材的任何纖維材料,即基於纖維是構成大部分植物的纖維物質。
此基於木材或基於纖維之顆粒可為發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知且通常用於塑合板中的任何基於木材或基於纖維之顆粒。例如,木材顆粒源自源自原生木材來源,諸如軟木樹種、硬木樹種、非木纖維植物及其混合物。另外或或者,木材顆粒源自次級木材來源,諸如回收木材。
基於木材顆粒之層較佳包含特定尺寸的木材顆粒。例如,基於木材顆粒之層包含具有以下尺寸的木材顆粒:i)顆粒長度在0.4至15mm、更佳3至15mm以及最佳5至15mm範圍內,及/或ii)顆粒厚度在0.1至2.0mm、更佳0.2至1.5mm以及最佳0.25至1.0mm範圍內,及/或
iii)顆粒長度與顆粒厚度的比例為2至60、更佳5至60以及最佳10至60。
應當理解,顆粒「長度」是指木材顆粒的最長尺寸。顆粒「厚度」用語是指木材顆粒的最短尺寸。應當理解,長度或厚度是指平均長度或平均厚度。
較佳者,基於木材顆粒之層包含具有以下尺寸的木材顆粒:i)顆粒長度在0.4至15mm、更佳3至15mm以及最佳5至15mm範圍內,或ii)顆粒厚度在0.1至2.0mm、更佳0.2至1.5mm以及最佳0.25至1.0mm範圍內,或iii)顆粒長度與顆粒厚度的比例為2至60、更佳5至60以及最佳10至60。
或者,基於木材顆粒之層包含具有以下尺寸的木材顆粒:i)顆粒長度在0.4至15mm、更佳3至15mm以及最佳5至15mm範圍內,及ii)顆粒厚度在0.1至2.0mm、更佳0.2至1.5mm以及最佳0.25至1.0mm範圍內,及iii)顆粒長度與顆粒厚度的比例為2至60、更佳5至60以及最佳10至60。
在一個具體實例中,基於木材顆粒之層包含具有在0.4至15mm、更佳3至15mm以及最佳5至15mm範圍內的中值粒子尺寸d 50 的木材顆粒。
另外或或者,基於木材顆粒之層包含具有在2至60、更佳5至60以及最佳10至60範圍內的中值粒子尺寸d 90 的木材顆粒。
適合用於基於木材顆粒之層的木材顆粒的具體實施例包括白楊木、雲杉、松木、赤楊木、樺木、山毛櫸、橡木及其混合物。
本發明塑合板的基於木材顆粒之層的一個條件為其包含以基於木材顆粒之層的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計60.0至97.5重量份(d/d)之量的木材顆粒。較佳者,基於木材顆粒之層包含以基於木材顆粒之層的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計70.0至95.0重量份(d/d)之量的木材顆粒。更佳者,基於木材顆粒之層包含以基於木材顆粒之層的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計70.0至90.0重量份(d/d)之量的木材顆粒。
本發明塑合板的基於木材顆粒之層的另一個必要組分為至少一種微粒含碳酸鈣材料。該至少一種含顆粒碳酸鈣的材料用作木材顆粒替代物,因此減少了塑合板的基於木材顆粒之層中基於有機可再生資源的原料量。
用語「至少一種」微粒含碳酸鈣材料於本發明的含義中是指微粒含碳酸鈣材料包含,較佳由一或多種微粒含碳酸鈣材料組成。
在本發明的一個具體實例中,至少一種微粒含碳酸鈣材料包含,較佳由一種微粒含碳酸鈣材料組成。或者,至少一種微粒含碳酸鈣材料包含,較佳由二或多種微粒含碳酸鈣材料組成。例如,至少一種微粒含碳酸鈣材料包含,較佳由二或三種微粒含碳酸鈣材料組成。
較佳者,至少一種微粒含碳酸鈣材料包括,更佳由一種微粒
含碳酸鈣材料組成。
至少一種「微粒含碳酸鈣材料」用語於本發明的含義中是指包含碳酸鈣的固體化合物。
根據本發明的一個具體實例,至少一種微粒含碳酸鈣材料係選自白雲石、至少一種研磨碳酸鈣(GCC)、至少一種沉澱碳酸鈣(PCC)及其混合物。
「白雲石」於本發明的含義中係為具有CaMg(CO3)2(“CaCO3.MgCO3”)化學組成物的碳酸鈣鎂礦物。白雲石礦物包含以白雲石的總重計至少30.0wt%的MgCO3、較佳大於35.0wt%、大於40.0wt%、通常45.0至46.0wt%的MgCO3。
「研磨碳酸鈣」(GCC)於本發明的含義中係為從天然來源,諸如石灰石、大理石或白堊獲得的碳酸鈣,並經濕及/或乾處理,諸如研磨、篩選及/或分餾,例如經由旋風分離器或分級器加工。
根據本發明的一個具體實例,GCC係經由乾式研磨所獲得。根據本發明的另一個具體實例,GCC係經由濕式研磨及隨後乾燥所獲得。
通常,研磨步驟可使用任何習知的研磨裝置進行,例如在使得細化主要由與次級體的衝擊產生的條件下進行,即在以下一或多個裝置中進行:球磨機、棒磨機、振動研磨機(vibrating mill)、輥壓碎機、離心衝擊研磨機、垂直珠磨機、磨碎機、針磨機、鎚磨機、錘磨機、絞碎機、脫粒機(de-clumper)、刀具切割機(knife cutter)或發明所屬技術領域中具有通常知識者所知之其它裝備。在含碳酸鈣材料包含濕式研磨的含碳酸鈣材
料的情況下,研磨步驟可在使得進行自生研磨及/或經由水平球磨及/或發明所屬技術領域中具有通常知識者所知的其它方法的條件下進行。因此獲得的濕式加工的含碳酸鈣材料可經由已知方法洗滌及脫水,例如,在乾燥前經絮凝、過濾或強制蒸發。隨後的乾燥步驟可在單一步驟諸如噴霧乾燥中或在至少兩個步驟中進行。通常,此碳酸鈣材料經歷選礦步驟(諸如浮選、漂白或磁性分離步驟)以除去雜質。
在本發明的一個具體實例中,GCC係選自包含大理石、白堊、石灰石及其混合物之群。
「沉澱碳酸鈣」(PCC)於本發明的含義中係為合成材料,通常經由在水性環境中二氧化碳與石灰反應後沉澱或經由在水中沉澱鈣和碳酸根離子源而獲得。PCC可為文石、六方方解石及方解石礦物晶體形式中的一或多種。較佳者,PCC為文石、六方方解石及方解石礦物晶體形式中的一種。
文石通常為針狀,而六方方解石屬於六方晶系。方解石可形成偏三角面、棱柱形、球形和菱形。PCC可以不同的方式製備,例如經由用二氧化碳沉澱、石灰蘇打法、或其中PCC為生產氨的副產物的索耳未(Solvay)法。所獲得的PCC漿液可經機械脫水及乾燥。
較佳者,至少一種微粒含碳酸鈣材料包含至少一種研磨碳酸鈣(GCC),較佳至少一種研磨碳酸鈣(GCC),其選自包含大理石、白堊、石灰石及其混合物之群。在一個較佳具體實例中,至少一種研磨碳酸鈣(GCC)為大理石或白堊。
除了碳酸鈣,至少一種微粒含碳酸鈣材料可包含另外金屬氧
化物,諸如二氧化鈦及/或三氧化鋁;金屬氫氧化物,諸如三氫氧化鋁;金屬鹽,諸如硫酸鹽、矽酸鹽(諸如滑石及/或高嶺土黏土及/或雲母)、碳酸鹽(諸如碳酸鎂)及/或石膏、緞光白;及其混合物。
根據本發明的一個具體實例,至少一種微粒含碳酸鈣材料中碳酸鈣之量以含碳酸鈣材料總乾重計為10.0wt%、較佳20.0wt%。
應當理解,至少一種微粒含碳酸鈣材料中碳酸鈣之量以含碳酸鈣材料總乾重計較佳為50.0wt%、甚至更佳90.0wt%、更佳95.0wt%以及最佳97.0wt%。
有利的是,至少一種微粒含碳酸鈣材料具有特定尺寸以在基於木材顆粒之層中用作木材顆粒替代物。例如,基於木材顆粒之層中的至少一種微粒含碳酸鈣材料的重量中值粒子尺寸d 50為1.0至1000.0μm、較佳15.0至1000.0μm以及最佳30.0至1000.0μm。
另外或或者,基於木材顆粒之層中的至少一種微粒含碳酸鈣材料的比表面積為5.0m2/g、更佳0.1至5.0m2/g以及最佳0.2至1.0m2/g,其係藉由BET氮氣法量測。至少一種微粒含碳酸鈣材料的「比表面積」用語(以m2/g計)於本發明的含義中為使用發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知的BET方法(ISO 9277:1995)所測定。
另外或或者,基於木材顆粒之層中的至少一種微粒含碳酸鈣材料的頂切d 98為100.0至1200.0μm、更佳250.0至1100.0μm以及最佳500.0至1000.0μm。本文所用的「頂切」用語(或頂部尺寸)是指其中至少98.0wt%的材料顆粒小於該尺寸的粒度值。
在一個具體實例中,基於木材顆粒之層的至少一種微粒含碳
酸鈣材料具有1.0至1000.0μm、更佳15.0至1000.0μm以及最佳30.0至1000.0μm之重量中值粒子尺寸d 50,或5.0m2/g、更佳0.1至5.0m2/g以及最佳0.2至1.0m2/g之比表面積,其係藉由BET氮氣法量測,或100.0至1200.0μm、更佳250.0至1100.0μm以及最佳500.0至1000.0μm之頂切d 98。
另外或或者,基於木材顆粒之層的至少一種微粒含碳酸鈣材料具有1.0至1000.0μm、更佳15.0至1000.0μm以及最佳30.0至1000.0μm之重量中值粒子尺寸d 50,及5.0m2/g、更佳0.1至5.0m2/g以及最佳0.2至1.0m2/g之比表面積,其係藉由BET氮氣法量測,及100.0至1200.0μm、更佳250.0至1100.0μm以及最佳500.0至1000.0μm之頂切d 98。
應當理解,基於木材顆粒之層包含以基於木材顆粒之層的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計2.5至40.0重量份(d/d)之量的至少一種微粒含碳酸鈣材料。
對於至少一種微粒含碳酸鈣材料,「乾燥」用語應理解為相對於至少一種微粒含碳酸鈣材料的重量,材料具有小於0.3wt%的水。根據庫侖卡爾費雪(Coulometric Karl Fischer)測量方法測定%水含量,其中將至少一種微粒含碳酸鈣材料加熱至220℃,且將作為蒸氣釋放並使用氮氣流(在100ml/min下)分離的水含量以庫侖卡爾費雪單位來測定。
對於木材顆粒,「乾燥」用語應理解為相對於木材顆粒的重量,絕對乾燥的木材顆粒具有0wt%的水。「絕對乾燥的木材顆粒」係經由根據DIN EN 322將木材顆粒在103±2℃下處理至恆重來測定。
較佳者,本發明塑合板的基於木材顆粒之層包含以基於木材顆粒之層的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計5.0至30.0重量
份(d/d)之量的至少一種微粒含碳酸鈣材料。更佳者,基於木材顆粒之層包含以基於木材顆粒之層的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計10.0至30.0重量份(d/d)之量的至少一種微粒含碳酸鈣材料。
基於木材顆粒之層的一個條件為基於木材顆粒之層中的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料的總量以該層的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計為100.0重量份(d/d)。
因此,基於木材顆粒之層包含,較佳由以下組成:以基於木材顆粒之層的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計60.0至97.5重量份(d/d)之量的木材顆粒及2.5至40.0重量份(d/d)之量的至少一種微粒含碳酸鈣材料。較佳者,基於木材顆粒之層包含,較佳由以下組成:以基於木材顆粒之層的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計70.0至95.0重量份(d/d)之量的木材顆粒及5.0至30.0重量份(d/d)之量的至少一種微粒含碳酸鈣材料。更佳者,基於木材顆粒之層包含,較佳由以下組成:以基於木材顆粒之層的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計70.0至90.0重量份(d/d)之量的木材顆粒及10.0至30.0重量份(d/d)之量的至少一種微粒含碳酸鈣材料。
因此,應當理解,塑合板的基於木材顆粒之層包含由木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料組成的材料,即一部分木材顆粒被至少一種微粒含碳酸鈣材料替代。
基於木材顆粒之層可包含一或多種添加劑,該添加劑係為發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知者且通常用於塑合板的基於木材顆粒之層中。
例如,基於木材顆粒之層包含至少一種黏合劑,其量以木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計為0.05至25.0重量份(d/d)。
至少一種黏合劑可為發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知的天然或合成黏合劑。例如,至少一種黏合劑可選自包含以下之群:酚醛樹脂(PF)、脲-甲醛樹脂(UF)、三聚氰胺-甲醛樹脂(MF)、三聚氰胺-脲-甲醛樹脂(MUF)、脲-三聚氰胺-甲醛樹脂(UMF)、脲-三聚氰胺-酚醛樹脂(UMPF)、環氧樹脂、亞甲基二苯基二異氰酸酯樹脂(MDI)、聚氨酯樹脂(PU)、間苯二酚樹脂、澱粉或羧甲基纖維素及其混合物。較佳者,至少一種黏合劑選自包含以下之群:酚醛樹脂(PF)、脲-甲醛樹脂(UF)、三聚氰胺-甲醛樹脂(MF)、三聚氰胺-脲-甲醛樹脂(MUF)、脲-三聚氰胺-甲醛樹脂(UMF)、脲-三聚氰胺-酚醛樹脂(UMPF)、環氧樹脂、亞甲基二苯基二異氰酸酯樹脂(MDI)、聚氨酯樹脂(PU)及其混合物。最佳者,至少一種黏合劑為脲-甲醛樹脂(UF)。
在一個具體實例中,基於木材顆粒之層進一步包含至少一種化合物,該化合物選自包含以下之群:蠟、著色劑、填料(不同於至少一種微粒含碳酸鈣材料)、分散劑、殺生物劑、硬化劑及阻焰劑。此等化合物係為發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知者且通常用於塑合板的基於木材顆粒之層中。
視需要包括的此等化合物中的各者之量可根據標準方法並考量最終纖維板產物的所需性質來測定。有利地,基於木材顆粒之層較佳包括以該層中的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計小於10.0重量份(d/d)、更佳小於5.0重量份(d/d)以及最佳小於2.0重量份(d/d)、
諸如0.1至1.5重量份(d/d)的至少一種化合物。
因此,基於木材顆粒之層包含,較佳由以下組成:60.0至97.5重量份(d/d)之量的木材顆粒及2.5至40.0重量份(d/d)之量的至少一種微粒含碳酸鈣材料,其中該基於木材顆粒之層中的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料的總量為100.0重量份(d/d),及0.05至25.0重量份(d/d)之量的至少一種黏合劑。重量份係以該層中的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計。
在一個具體實例中,基於木材顆粒之層包含,較佳由以下組成:60.0至97.5重量份(d/d)之量的木材顆粒及2.5至40.0重量份(d/d)之量的至少一種微粒含碳酸鈣材料,其中該基於木材顆粒之層中的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料的總量為100.0重量份(d/d),及0.05至25.0重量份(d/d)之量的至少一種黏合劑,及至少一種化合物,該化合物選自包含以下之群:蠟、著色劑、填料(不同於至少一種微粒含碳酸鈣材料)、分散劑、殺生物劑、硬化劑及阻焰劑,其量較佳小於10.0重量份(d/d)。重量份係以該層中的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計。
木材顆粒表層
根據本發明第b)點,塑合板包含至少一個木材顆粒表層,其與基於木材顆粒之層之第一側及/或相反側接觸,且該至少一個木材顆粒表層包含以至少一個木材顆粒表層的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計70.0至97.5重量份(d/d)之量的木材顆粒及2.5至30.0重量份(d/d)之量的至少一種微粒含碳酸鈣材料。
應當理解,塑合板包含至少一個木材顆粒表層。
「至少一個」木材顆粒表層用語於本發明的含義中是指塑合板包含一或多個木材顆粒表層。
在本發明的一個具體實例中,塑合板包含一個木材顆粒表層。或者,塑合板包含二或多個木材顆粒表層。例如,塑合板包含二或三或四個木材顆粒表層。
較佳者,塑合板包含二或四個,例如二個,木材顆粒表層。
應當理解,塑合板的至少一個木材顆粒表層較佳包含一或多種木材顆粒。
因此,至少一個木材顆粒表層可包含一種木材顆粒。或者,至少一個木材顆粒表層包含二或多種木材顆粒的混合物。例如,至少一個木材顆粒表層包含二或三種木材顆粒的混合物。較佳者,至少一個木材顆粒表層包含一種木材顆粒。
應當理解,存在於本發明至少一個木材顆粒表層中的木材顆粒不限定於特定木材顆粒,只要該等木材顆粒適用於製備塑合板的木材顆粒表層即可。
關於存在於至少一個木材顆粒表層中的木材顆粒的定義及其較佳具體實例,除非另有指明,參考上面當討論基於木材顆粒之層的技術細節時提供的說明。
在一個具體實例中,基於木材顆粒之層的木材顆粒與至少一個木材顆粒表層的木材顆粒為相同或不同。例如,基於木材顆粒之層的木材顆粒與至少一個木材顆粒表層的木材顆粒為相同。
較佳者,基於木材顆粒之層的木材顆粒與至少一個木材顆粒
表層的木材顆粒為不同。例如,基於木材顆粒之層的木材顆粒與至少一個木材顆粒表層的木材顆粒在尺寸上不同。
在一個具體實例中,至少一個木材顆粒表層包含具有以下尺寸的木材顆粒:i)顆粒長度在0.4至15mm、更佳3至15mm以及最佳3至10mm範圍內,及/或ii)顆粒厚度在0.1至2.0mm、更佳0.1至1.0mm以及最佳0.1至0.5mm範圍內,及/或iii)顆粒長度與顆粒厚度的比例為2至60、更佳10至50以及最佳15至50。
較佳者,至少一個木材顆粒表層包含具有以下尺寸的木材顆粒:i)顆粒長度在0.4至15mm、更佳3至15mm以及最佳3至10mm範圍內,或ii)顆粒厚度在0.1至2.0mm、更佳0.1至1.0mm以及最佳0.1至0.5mm範圍內,或iii)顆粒長度與顆粒厚度的比例為2至60、更佳10至50以及最佳15至50。
或者,至少一個木材顆粒表層包含具有以下尺寸的木材顆粒:i)顆粒長度在0.4至15mm、更佳3至15mm以及最佳3至10mm範圍內,及
ii)顆粒厚度在0.1至2.0mm、更佳0.1至1.0mm以及最佳0.1至0.5mm範圍內,及iii)顆粒長度與顆粒厚度的比例為2至60、更佳10至50以及最佳15至50。
在一個具體實例中,至少一個木材顆粒表層包含具有在0.4至15mm、更佳3至15mm以及最佳3至10mm範圍內的中值粒子尺寸d 50的木材顆粒。
另外或或者,至少一個木材顆粒表層包含具有在2至60、更佳10至50以及最佳15至50範圍內的中值粒子尺寸d 90 的木材顆粒。
較佳者,至少一個木材顆粒表層中的木材顆粒的顆粒長度及/或顆粒厚度低於基於木材顆粒之層中的木材顆粒的顆粒長度及/或顆粒厚度。
例如,至少一個基於木材顆粒之層中的木材顆粒的顆粒長度與木材顆粒表層中的木材顆粒的顆粒長度的比例[基於木材顆粒之層的長度/木材顆粒表層的長度]較佳為>1.0、更佳1.1、甚至更佳1.2、還更佳1.3以及最佳1.5、例如1.5至3.0。
另外或或者,至少一個基於木材顆粒之層中的木材顆粒的顆粒厚度與木材顆粒表層中的木材顆粒的顆粒厚度的比例[基於木材顆粒之層的厚度/木材顆粒表層的厚度]較佳為>1.0、更佳1.1、甚至更佳1.2、還更佳1.3以及最佳1.5、例如1.5至3.0。
本發明塑合板的至少一個木材顆粒表層的一個條件為其包含以至少一個木材顆粒表層的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾
重計70.0至97.5重量份(d/d)之量的木材顆粒。較佳者,本發明塑合板的至少一個木材顆粒表層包含以至少一個木材顆粒表層的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計75.0至95.0重量份(d/d)之量的木材顆粒。更佳者,本發明塑合板的至少一個木材顆粒表層包含以至少一個木材顆粒表層的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計78.0至92.0重量份(d/d)之量的木材顆粒。
本發明塑合板的至少一個木材顆粒表層的另一個必要組分為至少一種微粒含碳酸鈣材料。該至少一種含顆粒碳酸鈣的材料用作木材顆粒替代物,因此減少了塑合板的至少一個木材顆粒表層中基於有機可再生資源的原料量。
關於存在於至少一個木材顆粒表層中的至少一種微粒含碳酸鈣材料的定義及其較佳具體實例,除非另有指明,參考上面當討論基於木材顆粒之層的技術細節時提供的說明。
在一個具體實例中,至少一種微粒含碳酸鈣材料包括,更佳由一種微粒含碳酸鈣材料組成。
根據本發明的一個具體實例,至少一種微粒含碳酸鈣材料係選自白雲石、至少一種研磨碳酸鈣(GCC)、至少一種沉澱碳酸鈣(PCC)及其混合物。例如,GCC係選自包含大理石、白堊、石灰石及其混合物之群。在一個較佳具體實例中,至少一種研磨碳酸鈣(GCC)為大理石或白堊。
PCC較佳為文石、六方方解石及方解石礦物晶體形式中的一種。
在一個具體實例中,基於木材顆粒之層的至少一種微粒含碳酸鈣材料與至少一個木材顆粒表層的至少一種微粒含碳酸鈣材料為相同或不同。例如,基於木材顆粒之層的至少一種微粒含碳酸鈣材料與至少一個木材顆粒表層的至少一種微粒含碳酸鈣材料為相同。
較佳者,基於木材顆粒之層的至少一種微粒含碳酸鈣材料與至少一個木材顆粒表層的至少一種微粒含碳酸鈣材料為不同。例如,基於木材顆粒之層的至少一種微粒含碳酸鈣材料與至少一個木材顆粒表層的至少一種微粒含碳酸鈣材料的重量中值粒子尺寸d 50不同。
因此,至少一種微粒含碳酸鈣材料較佳具有特定尺寸以在至少一個木材顆粒表層中用作木材顆粒替代物。例如,至少一個木材顆粒表層中的至少一種微粒含碳酸鈣材料的重量中值粒子尺寸d 50為1.0至1000.0μm、較佳15.0至1000.0μm以及最佳30.0至1000.0μm。
較佳者,至少一個木材顆粒表層中的至少一種微粒含碳酸鈣材料的粒子尺寸d 50較佳低於基於木材顆粒之層中的至少一種微粒含碳酸鈣材料的粒子尺寸d 50。
另外或或者,至少一個木材顆粒表層中的至少一種微粒含碳酸鈣材料的比表面積為5.0m2/g、更佳0.1至5.0m2/g以及最佳0.2至1.0m2/g,其係藉由BET氮氣法量測。
另外或或者,至少一個木材顆粒表層中的至少一種微粒含碳酸鈣材料的頂切d 98為100.0至1200.0μm、更佳250.0至1100.0μm以及最佳500.0至1000.0μm。
在一個具體實例中,至少一個木材顆粒表層的至少一種微粒
含碳酸鈣材料具有1.0至1000.0μm、更佳15.0至1000.0μm以及最佳30.0至1000.0μm之重量中值粒子尺寸d 50,或5.0m2/g、更佳0.1至5.0m2/g以及最佳0.2至1.0m2/g之比表面積,其係藉由BET氮氣法量測,或100.0至1200.0μm、更佳250.0至1100.0μm以及最佳500.0至1000.0μm之頂切d 98。
或者,至少一個木材顆粒表層的至少一種微粒含碳酸鈣材料具有1.0至1000.0μm、更佳15.0至1000.0μm以及最佳30.0至1000.0μm之重量中值粒子尺寸d 50,及5.0m2/g、更佳0.1至5.0m2/g以及最佳0.2至1.0m2/g之比表面積,其係藉由BET氮氣法量測,及100.0至1200.0μm、更佳250.0至1100.0μm以及最佳500.0至1000.0μm之頂切d 98。
應當理解,至少一個木材顆粒表層包含以至少一個木材顆粒表層的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計2.5至30.0重量份(d/d)之量的至少一種微粒含碳酸鈣材料。
較佳者,本發明塑合板的至少一個木材顆粒表層包含以至少一個木材顆粒表層的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計5.0至25.0重量份(d/d)之量的至少一種微粒含碳酸鈣材料。更佳者,至少一個木材顆粒表層包含以至少一個木材顆粒表層的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計8.0至22.0重量份(d/d)之量的至少一種微粒含碳酸鈣材料。
至少一個木材顆粒表層的一個條件為至少一個木材顆粒表層中的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料的總量以該層的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計為100.0重量份(d/d)。
因此,至少一個木材顆粒表層包含,較佳由以下組成:以至少一個木材顆粒表層的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計70.0至97.5重量份(d/d)之量的木材顆粒及2.5至30.0重量份(d/d)之量的至少一種微粒含碳酸鈣材料。較佳者,至少一個木材顆粒表層包含,較佳由以下組成:以至少一個木材顆粒表層的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計75.0至95.0重量份(d/d)之量的木材顆粒及5.0至25.0重量份(d/d)之量的至少一種微粒含碳酸鈣材料。更佳者,至少一個木材顆粒表層包含,較佳由以下組成:以至少一個木材顆粒表層的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計78.0至92.0重量份(d/d)之量的木材顆粒及8.0至22.0重量份(d/d)之量的至少一種微粒含碳酸鈣材料。
因此,應當理解,塑合板的至少一個木材顆粒表層包含由木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料組成的材料,即一部分木材顆粒被至少一種微粒含碳酸鈣材料替代。
至少一個木材顆粒表層可包含一或多種添加劑,該添加劑係為發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知者且通常用於塑合板的至少一個木材顆粒表層中。
例如,至少一個木材顆粒表層包含至少一種黏合劑,其量以木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計為0.05至25.0重量份(d/d)。
至少一種黏合劑可為發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知的天然或合成黏合劑。例如,至少一種黏合劑可選自包含以下之群:酚醛樹脂(PF)、脲-甲醛樹脂(UF)、三聚氰胺-甲醛樹脂(MF)、三聚氰胺
-脲-甲醛樹脂(MUF)、脲-三聚氰胺-甲醛樹脂(UMF)、脲-三聚氰胺-酚醛樹脂(UMPF)、環氧樹脂、亞甲基二苯基二異氰酸酯樹脂(MDI)、聚氨酯樹脂(PU)、間苯二酚樹脂、澱粉或羧甲基纖維素及其混合物。較佳者,至少一種黏合劑選自包含以下之群:酚醛樹脂(PF)、脲-甲醛樹脂(UF)、三聚氰胺-甲醛樹脂(MF)、三聚氰胺-脲-甲醛樹脂(MUF)、脲-三聚氰胺-甲醛樹脂(UMF)、脲-三聚氰胺-酚醛樹脂(UMPF)、環氧樹脂、亞甲基二苯基二異氰酸酯樹脂(MDI)、聚氨酯樹脂(PU)及其混合物。最佳者,至少一種黏合劑為脲-甲醛樹脂(UF)。
在一個具體實例中,至少一個木材顆粒表層進一步包含至少一種化合物,該化合物選自包含以下之群:蠟、著色劑、填料(不同於至少一種微粒含碳酸鈣材料)、分散劑、殺生物劑、硬化劑及阻焰劑。此等化合物係為發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知者且通常用於塑合板的至少一個木材顆粒表層中。
視需要包括的此等化合物中的各者之量可根據標準方法並考量最終纖維板產物的所需性質來測定。有利地,至少一個木材顆粒表層較佳包括以該層中的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計小於10.0重量份(d/d)、更佳小於5.0重量份(d/d)以及最佳小於2.0重量份(d/d)、諸如0.1至1.5重量份(d/d)的至少一種化合物。
因此,至少一個木材顆粒表層包含,較佳由以下組成:70.0至97.5重量份(d/d)之量的木材顆粒及2.5至30.0重量份(d/d)之量的至少一種微粒含碳酸鈣材料,其中該至少一個木材顆粒表層中的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料的總量為100.0重量份(d/d),及0.05至25.0重
量份(d/d)之量的至少一種黏合劑。重量份係以該層中的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計。
在一個具體實例中,至少一個木材顆粒表層包含,較佳由以下組成:75.0至95.0重量份(d/d)之量的木材顆粒及5.0至25.0重量份(d/d)之量的至少一種微粒含碳酸鈣材料,其中該至少一個木材顆粒表層中的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料的總量為100.0重量份(d/d),及0.05至25.0重量份(d/d)之量的至少一種黏合劑,及至少一種化合物,該化合物選自包含以下之群:蠟、著色劑、填料(不同於至少一種微粒含碳酸鈣材料)、分散劑、殺生物劑、硬化劑及阻焰劑,其量較佳小於10.0重量份(d/d)。重量份係以該層中的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計。
根據本發明的另一個態樣,提供一種用於製造如上面所定義之塑合板的方法。該方法包含以下步驟:a)提供乾燥形式的如本文所定義的木材顆粒,b)提供如本文所定義的至少一種微粒含碳酸鈣材料,c)視需要提供至少一種如本文所定義的黏合劑及/或至少一種如本文所定義的化合物,d)將步驟a)之木材顆粒以任何順序同時或分別結合步驟b)之至少一種微粒含碳酸鈣材料及步驟c)之視需要選用的至少一種黏合劑及/或至少一種化合物以形成含木材顆粒-碳酸鈣之材料混合物,其係適用於形成基於木材顆粒之層墊,e)將步驟a)之木材顆粒以任何順序同時或分別結合步驟b)之至少一
種微粒含碳酸鈣材料及步驟c)之視需要選用的至少一種黏合劑及/或至少一種化合物以形成含木材顆粒-碳酸鈣之材料混合物,其係適用於形成至少一個木材顆粒表層墊,f)形成在步驟d)及e)中獲得的含木材顆粒-碳酸鈣之材料混合物的多層墊,且g)將步驟f)之多層墊以一或多個步驟壓製成固體塑合板。
關於木材顆粒、至少一種微粒含碳酸鈣材料、至少一種黏合劑及/或至少一種化合物的定義及其較佳具體實例,參考上面當討論本發明塑合板的技術細節時提供的說明。
塑合板的製造可經由發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知的用於製造塑合板的所有技術及方法線進行,諸如連續或不連續方法。塑合板較佳在連續方法中製造。
另外或或者,可以發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知的乾式方法進行塑合板的製造。因此,本發明塑合板較佳在乾式方法中製造。
在方法步驟a)中所提供的木材顆粒較佳具有以木材顆粒的總重計約10.0wt%或低於10.0wt%、例如4至8wt%的水分含量。應當理解,因為水分含量在壓製步驟g)期間,尤其是在熱壓製期間可能為關鍵,較高的水分含量並非較佳的。
因此,木材顆粒可視需要經預乾燥以在水分含量以木材顆粒的總重計10.0wt%的情況下降低其水分含量。視需要將木材顆粒預乾燥至所需程度較佳在預乾燥器(諸如管式乾燥器)中進行。管式乾燥器(諸如
單級或多級管式乾燥器)係為本發明所屬技術領域中所熟知者且廣泛用於在製造塑合板中乾燥木材顆粒。木材顆粒可乾燥一段時間及/或在足以將木材顆粒的水分含量降低至所需程度的溫度下乾燥。乾燥時間及/或溫度可根據纖維的溫度及水分含量來調節。
因此,應當理解,在本發明用於製造塑合板的方法中,木材顆粒係以乾燥形式提供。塑合板較佳在乾式方法中製造。
在木材顆粒被預乾燥的情況下,木材顆粒離開預乾燥器並且較佳進入混合器。在混合器中,木材顆粒與至少一種微粒含碳酸鈣材料及視需要選用的至少一種黏合劑和/或至少一種化合物結合。
在本發明的一個具體實例中,至少一種微粒含碳酸鈣材料在步驟b)中係以粉末形式或以水性懸浮液形式提供。
例如,至少一種微粒含碳酸鈣材料係以乾燥形式,即以粉末形式提供。
若至少一種微粒含碳酸鈣材料係以水性懸浮液形式提供,則該水性懸浮液較佳包含以水性懸浮液總重計1.0至80.0wt%之量的至少一種微粒含碳酸鈣材料。較佳者,該水性懸浮液包含以水性懸浮液總重計30.0至78.0wt%、更佳50.0至78.0wt%以及最佳70.0至78.0wt%之量的至少一種微粒含碳酸鈣材料。
水性「懸浮液」或「漿液」於本發明的含義中包含不可溶固體及水以及視需要選用的其它添加劑,諸如分散劑、殺生物劑及/或增稠劑,並且通常可含有大量固體,因此可更黏稠,並且通常比形成它的液體具有更高的密度。
「水性」懸浮液或漿液用語是指一個系統,其中液相包含水,較佳由水組成。然而,該用語不排除水性漿液或懸浮液的液相包含少量的至少一種選自包含以下之群的水混溶性有機溶劑:甲醇、乙醇、丙酮、乙腈、四氫呋喃及其混合物。若水性懸浮液或漿液包含至少一種水混溶性有機溶劑,則水性漿液的液相包含以水性懸浮液或漿液的液相總重計0.1至40.0wt%、較佳0.1至30.0wt%、更佳0.1至20.0wt%以及最佳0.1至10.0wt%之量的至少一種水混溶性有機溶劑。例如,水性懸浮液或漿液的液相係由水組成。若水性懸浮液或漿液的液相係由水組成,則所使用的水可為任何可用的水,諸如自來水及/或去離子水。
至少一種微粒含碳酸鈣材料的水性懸浮液可經由將以粉末形式提供的至少一種微粒含碳酸鈣材料懸浮在水中形成。
在本發明的一個具體實例中,該水性懸浮液的pH為7至10、較佳pH為7至9以及最佳pH為8至9。
較佳者,塑合板係在乾式方法中製造,因此至少一種微粒含碳酸鈣材料較佳以乾燥形式提供。
例如,木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料係以乾燥形式提供。
應當理解,在視需要選用的方法步驟c)中提供的視需要選用的至少一種黏合劑較佳為至少一種黏合劑,其固化反應在高溫下(例如在50至250℃、更佳80至220℃範圍內)及/或在硬化劑(諸如硝酸銨、氯化銨、硫酸銨或氯化鎂)存在下進行。更佳者,在視需要選用的方法步驟c)中提供的視需要選用的至少一種黏合劑為至少一種黏合劑,其固化反
應在高溫下(例如在50至250℃、更佳80至220℃範圍內)及在硬化劑(諸如硝酸銨、氯化銨、硫酸銨或氯化鎂)存在下進行。
根據步驟d),木材顆粒係與至少一種微粒含碳酸鈣材料及視需要選用的至少一種黏合劑及/或至少一種化合物以任何順序同時或分別結合以形成含木材顆粒-碳酸鈣之材料混合物,其係適用於形成基於木材顆粒之層墊。因此,為了形成基於木材顆粒之層墊,可以發明所屬技術領域中具有通常知識者所知之方式將至少一種微粒含碳酸鈣材料及視需要選用的至少一種黏合劑及/或至少一種化合物以任何順序同時或分別加入至木材顆粒中。
例如,方法步驟d)係以以下方式進行:木材顆粒係與至少一種微粒含碳酸鈣材料及視需要選用的至少一種黏合劑及/或至少一種化合物同時結合以形成含木材顆粒-碳酸鈣之材料混合物,其係適用於形成基於木材顆粒之層墊。也就是說,該至少一種微粒含碳酸鈣材料及該視需要選用的至少一種黏合劑及/或至少一種化合物可在添加至該木材顆粒之前預混合。或者,方法步驟d)係以以下方式進行:木材顆粒係與至少一種微粒含碳酸鈣材料及視需要選用的至少一種黏合劑及/或至少一種化合物分別結合以形成含木材顆粒-碳酸鈣之材料混合物,其係適用於形成基於木材顆粒之層墊。
根據步驟e),木材顆粒係與至少一種微粒含碳酸鈣材料及視需要選用的至少一種黏合劑及/或至少一種化合物以任何順序同時或分別結合以形成含木材顆粒-碳酸鈣之材料混合物,其係適用於形成至少一個木材顆粒表層墊。因此,為了形成至少一個木材顆粒表層墊,可以發明所屬
技術領域中具有通常知識者所知之方式將至少一種微粒含碳酸鈣材料及視需要選用的至少一種黏合劑及至少一種化合物以任何順序同時或分別加入至木材顆粒中。
例如,方法步驟e)係以以下方式進行:木材顆粒係與至少一種微粒含碳酸鈣材料及視需要選用的至少一種黏合劑及/或至少一種化合物同時結合以形成含木材顆粒-碳酸鈣之材料混合物,其係適用於形成至少一個木材顆粒表層墊。也就是說,該至少一種微粒含碳酸鈣材料及該視需要選用的至少一種黏合劑及/或至少一種化合物可在添加至該木材顆粒之前預混合。或者,方法步驟e)係以以下方式進行:木材顆粒係與至少一種微粒含碳酸鈣材料及視需要選用的至少一種黏合劑及/或至少一種化合物分別結合以形成含木材顆粒-碳酸鈣之材料混合物,其係適用於形成至少一個木材顆粒表層墊。
在一個具體實例中,在方法步驟d)及/或e)中進行添加乾燥形式的至少一種微粒含碳酸鈣材料,其中至少一種黏合劑及/或至少一種化合物(若存在)及至少一種微粒含碳酸鈣材料彼此獨立地添加至木材顆粒中。例如,在添加至少一種黏合劑及/或至少一種化合物(若存在)之前,將至少一種微粒含碳酸鈣材料添加至木材顆粒中。或者,在添加至少一種黏合劑及/或至少一種化合物之後,將至少一種微粒含碳酸鈣材料添加至木材顆粒中。應注意,若存在至少一種黏合劑及至少一種化合物,較佳將至少一種黏合劑及至少一種化合物同時添加至木材顆粒中。例如,至少一種黏合劑及至少一種化合物(若存在)較佳以至少一種黏合劑及至少一種化合物組成的摻合物添加。也就是說,該至少一種黏合劑及至少一種化合物
(若存在)可在添加至該木材顆粒之前預混合。
較佳者,木材顆粒首先與視需要選用的至少一種黏合劑及/或至少一種化合物結合,然後與至少一種微粒含碳酸鈣材料結合。
方法步驟d)及e)較佳在摻合機中進行。
如上所述,適用於形成基於木材顆粒之層墊的含木材顆粒-碳酸鈣之材料混合物及適用於形成至少一個木材顆粒表層墊的含木材顆粒-碳酸鈣之材料混合物係在方法步驟d)及e)中形成。
應當理解,「適用於形成基於木材顆粒之層墊的含木材顆粒-碳酸鈣之材料混合物」用語是指用於形成最終基於木材顆粒之層的木材顆粒、至少一種微粒含碳酸鈣材料及視需要選用的至少一種黏合劑及/或至少一種化合物的混合物。「適用於形成至少一個木材顆粒表層墊的含木材顆粒-碳酸鈣之材料混合物」用語是指用於形成最終至少一個木材顆粒表層的木材顆粒、至少一種微粒含碳酸鈣材料及視需要選用的至少一種黏合劑及/或至少一種化合物的混合物。因此,適用於形成基於木材顆粒之層墊的含木材顆粒-碳酸鈣之材料混合物的組成可不同於,例如,適用於形成至少一個木材顆粒表層墊的含木材顆粒-碳酸鈣之材料混合物的組成。
在方法步驟d)及e)中獲得的適用於形成基於木材顆粒之層墊的含木材顆粒-碳酸鈣之材料混合物及適用於形成至少一個木材顆粒表層墊的含木材顆粒-碳酸鈣之材料混合物隨後被鋪設成均勻及一致的多層墊。此可在批次模式中或經由連續形成、較佳經由連續形成來完成。
根據本發明方法的步驟f),在步驟d)及e)中獲得的含木材顆粒-碳酸鈣之材料混合物的多層墊由此形成。
形成步驟f)可經由發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知的用於形成含木材顆粒-碳酸鈣之材料混合物的多層墊的所有技術及方法進行。形成步驟f)可使用任何習知的成型機器進行,例如在使得獲得在步驟d)及e)或視需要使用的乾燥器中獲得的含木材顆粒-碳酸鈣之材料混合物的連續多層墊的條件下進行或在發明所屬技術領域中具有通常知識者已知的其它此類設備中進行。例如,在步驟d)及e)或視需要使用的乾燥器中獲得的含木材顆粒-碳酸鈣之材料混合物經托盤或漏斗進料器(hopper feeder)的來回移動或空氣分離來鋪展,以形成多層墊。
在一個具體實例中,多層墊係在多個形成步驟中形成。例如,三層墊係在三或多個形成步驟中形成。
應當理解,多層墊較佳經由在數個層中,例如在移動薄板曲壓機(traveling cauls)上或在運輸帶上,分配在步驟d)及e)或視需要使用的乾燥器中獲得的適用於形成基於木材顆粒之層墊的含木材顆粒-碳酸鈣之材料混合物及適用於形成至少一個木材顆粒表層的含木材顆粒-碳酸鈣之材料混合物而形成。
根據步驟g),在步驟f)中獲得的多層墊隨後在一或多個步驟中被壓製成固體塑合板。
例如,方法步驟g)包含一或多個熱壓製步驟。
在一個具體實例中,在熱壓製之前將在步驟f)中獲得的多層墊預壓製。因此,方法步驟g)較佳包括,更佳由以下組成:預壓製步驟f)的多層墊,然後將預壓墊熱壓製成固體塑合板。
若步驟f)中獲得的多層墊係經預壓製,則預壓製可經發明
所屬技術領域中具有通常知識者所熟知的用於將多層墊預壓製成預壓多層墊的所有技術及方法進行。預壓製可在獲得預壓墊的條件下用任何習知的壓製機(例如單開口壓機、多開口分批壓機或連續式壓機)進行,或用發明所屬技術領域中具有通常知識者已知的其它此類設備進行。
應當理解,預壓製溫度、視需要選用的壓力、及時間係根據欲產生的固體塑合板而變化。預壓製較佳在10至<130℃、更佳15至<130℃範圍的溫度下進行。另外或或者,預壓製在10至15巴範圍的壓力下進行。
步驟g)的熱壓製可經發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知的用於將多層墊熱壓製成固體塑合板的所有技術和方法進行。步驟g)的熱壓製可在獲得固體塑合板的條件下使用任何習知的壓製機(例如單開口壓機、多開口分批壓機或連續式壓機)進行,或用發明所屬技術領域中具有通常知識者已知的其它此類設備進行。較佳者,壓製步驟g)係用連續式壓機進行。
例如,在熱壓製步驟中將熱及視需要選用的壓力,較佳熱及壓力施加到多層墊上,使得將基於木材顆粒之層及至少一個木材顆粒表層以及含於其內的木材顆粒,至少一種微粒含碳酸鈣材料及視需要選用的至少一種黏合劑及/或至少一種化合物合併至壓製步驟g)中的固體塑合板中。
應當理解,熱壓製溫度、視需要選用的壓力及時間係根據欲產生的固體塑合板而變化。然而,步驟g)中的熱壓製較佳在130至250℃、更佳150至230℃範圍的溫度下進行。
在一個具體實例中,熱壓製在相對於板厚度為10至25s/mm、較佳10至20s/mm以及最佳12至18s/mm的壓製時間因素下進行。
在壓製步驟g)之後,可在堆疊之前冷卻最終的固體塑合板。然後可將最終的塑合板視需要砂磨及/或修整至最終所欲尺寸,亦可進一步進行任何其它修飾操作(諸如層壓或塗佈或直接印刷應用)。
鑑於至少一種微粒含碳酸鈣材料作為如上所定義的塑合板中的木材顆粒替代物有非常好的結果,本發明的另一個態樣涉及至少一種微粒含碳酸鈣材料作為塑合板中的木顆粒替代物的用途。較佳者,該至少一種微粒含碳酸鈣材料的重量中值粒子尺寸d 50為1.0μm至1000.0μm、更佳15.0μm至1000.0μm以及最佳30.0μm至1000.0μm。
關於塑合板及至少一種微粒含碳酸鈣材料的定義及其較佳具體實例,參考上面當討論本發明塑合板的技術細節時提供的說明。
基於以下實施例將更好理解本發明的範圍及重要性,該等實施例旨在說明本發明某些具體實例而非為限制性的。
測量方法
以下測量方法係用於量測實施例及申請專利範圍中給予的參數。
微粒含碳酸鈣材料的粒子尺寸分佈(具有直徑<X的質量%顆粒)及重量中值直徑(d
50
)
經由雷射繞射測定微粒含碳酸鈣材料的重量中值粒徑及粒徑質量分佈,即藉由測量當雷射光束通過分散微粒樣品時散射的光的強度來測定粒子尺寸。使用Malvern Instruments Ltd.的Mastersizer 2000或Mastersizer 3000(操作儀器軟體版本1.04)進行測量。或者,可使用德國
Sympatec的HELOS粒子尺寸分析儀進行測量。
該方法及儀器係發明所屬技術領域中具有通常知識者已知者且通常用於測定填料及顏料的粒子尺寸。測量係在0.1wt% Na4P2O7的水溶液中進行。使用高速攪拌器及超聲波對樣品進行分散。
木材顆粒的粒子尺寸
經由機械振動篩及分級曲線的計算測定木材顆粒的粒子尺寸。將具有不同篩網的篩設置為塔,從底部的最小篩及頂部的最大網開始。將木材顆粒放置在頂部篩上,並將篩塔固定於振動機中。因此,木材顆粒經由在5分鐘的定時器週期內連續搖動篩塔進行分級。放置在頂部篩之前和分級後的木材顆粒的量之間的剩餘部分係被認為是以克計的通過分級。因此,對於每個篩網寬度,可計算分級的木材顆粒的總量的百分比。篩的篩網寬度選自以下篩網寬度(以mm計):0.063-0.1-0.315-0.5-1.0-1.6-2.0-3.15-4.0-6.3-8-12。
對於每個分析,選擇至少七個篩網寬度,使得木材顆粒的尺寸足以經所選擇的篩網寬度覆蓋。
木材顆粒的顆粒長度及厚度係經電子顯微鏡分析,諸如透射電子顯微鏡(TEM)或掃描電子顯微鏡(SEM)所測定。
木材水分含量
木材水分含量係根據DIN EN 322測定。「平衡水分」用語必須理解為木材或基於木材之板的水分含量,其中木材在給定的相對濕度及溫度下被空氣包圍時既不獲得水分亦不失去水分(“木材手冊”中的定義)。
在限定的氣候:65%相對濕度及20℃溫度下儲存7天後測定水分含量。
材料的BET比表面積
在本文全篇中,礦物填料的比表面積(以m2/g計)係使用發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知的BET方法(使用氮氣作為吸附氣體)所測定(ISO 9277:1995)。然後在處理前經由礦物填料的比表面積和質量(以g計)的乘積獲得礦物填料的總表面積(以m2計)。
水性漿液的pH
水性漿液的pH係在室溫下(約22℃)使用標準pH計所測量。
密度
密度(或原始密度)測量係根據DIN EN 323所進行。
厚度膨脹
厚度膨脹測量係根據DIN EN 317在暴露於水中24小時後所進行。
內黏合強度
內黏合強度測量係根據DIN EN 319所進行。
彎曲強度及彈性模數
彎曲強度及彈性模數係根據DIN EN 310所測量。
固體含量
固體含量係使用Mettler-Toledo HP43的水分分析儀所測量。該方法及儀器係為發明所屬技術領域中具有通常知識者已知者。
d/d
「d/d」(乾/乾)用語是指以限定的固體材料的乾量計的乾量。
碳酸鈣含量
為了測量纖維板產物中的碳酸鈣含量,將乾淨的坩堝置於在560℃下預熱的套爐(muffle furnace)中約1小時。使坩堝在乾燥器中冷卻約20至30分鐘,然後精確稱重至0.0001克。隨後,將纖維板產物壓碎並精確稱重至坩堝中。有機材料被緩慢燒掉,因為具有纖維板產物的坩堝被放置在冷卻的套爐(約23-100℃)中,然後溫度設置為560℃,同時在爐頂部的開口保持約四分之三關閉以確保緩慢灰化。大約1小時後,爐頂部的開口完全打開,允許更多的空氣進入使其更快灰化。將樣品留在爐中直到坩堝中的灰變成白色,指明從炭化中除去了所有的碳。在乾燥器中冷卻後,稱量具有所得殘餘物的坩堝。本文給予的值是獨立製備的樣品的兩次測量的平均值。
在燒瓶/燒杯中稱量10.000克所得殘餘物,並加入少量去礦物質水。若要測定微粒含碳酸鈣材料的碳酸鈣含量,在燒瓶/燒杯中稱重10.000克乾樣品(在烘箱中在110℃下乾燥5小時)並加入少量去礦物質水。然後,向各樣品中加入40mL鹽酸(25% p.a.),在CO2產生停止後,將混合物煮沸約5分鐘。冷卻後,將混合物通過0.8μm纖維素-乙酸酯過濾器過濾並徹底洗滌。然後將濾液用蒸餾水定量沖洗至容量瓶中,並在20℃下填充至1000.0ml。
然後經由將10.00mL所得濾液(約20℃)吸移至Memotitrator燒杯及1.0g(±0.2g)三乙醇胺淨化液(triethanolamine puris)及3.0g MgSO4
×7H2O中而緩慢滴定所獲得的濾液。將混合物用去礦物質水稀釋至70mL,然後在即將滴定之前,將10.0mL 2N氫氧化鈉及7至9滴HHSNN-甲醇溶液(在甲醇中0.2wt%的HHSNN(鈣羧酸calconcarboxylic acid))加入至混合物中。預配料後,滴定器將混合物攪拌60秒,然後在滴定期間將光電極電壓設定為900至1150mV。碳酸鈣含量係以百分比顯示。
材料
CaCO3 A:粉末形式的Omyacarb 1 AV(97.5wt%碳酸鈣含量),其係來自Avenza-Carrara(意大利)礦床的大理石且獲自Omya,且其重量中值粒子尺寸d 50值為1.7μm。
CaCO3 B:粉末形式的Omyacarb 40 GU(98wt%碳酸鈣含量),其係來自Avenza-Carrara(意大利)礦床的大理石且獲自Omya。Omyacarb 40 GU的重量中值粒子尺寸d 50值為26μm。
CaCO3 C:大塊材料形式的Carolith 0.2-0.5 NP(98wt%碳酸鈣含量),其係來自Hausmening(奧地利)礦床的大理石且獲自Omya。Carolith 0.2-0.5 NP的重量中值粒子尺寸d 50值為340μm。
測試1
本試驗顯示用對於平均粒子尺寸及粒子尺寸分佈具有不同配置的微粒含碳酸鈣材料替代木材顆粒在塑合板的機械性能上的影響。
a)比較塑合板
比較塑合板(CE)的特徵在於,板僅包含木材顆粒,即木材顆粒不被含碳酸鈣材料替代。
使用的木材顆粒來自工業生產,且包括木材樹種(松木、雲
杉等)的混合物,並且它們的來源為原生木材來源(圓木)或次級木材來源(鋸木廠副產品、木屑、再生木材等)。木材顆粒分類為兩群:A)用於中間層(ML)的木材顆粒以及B)用於表層(SL)的木材顆粒。
中間層(ML)顆粒具有約9mm的粒子尺寸d 50及約23mm的粒子尺寸d 90 。
表層(SL)顆粒具有約7.5mm的粒子尺寸d 50及約16mm的粒子尺寸d 90 。
分別處理A群顆粒及B群顆粒:
A)將所獲得的木材顆粒在具有槳式混合器的摻合機中與以木材顆粒總乾重計8.5重量份(d/d)的脲-甲醛黏合劑(德國BASF AG的Kaurit 350)以及以木材顆粒總乾重計1.5重量份(d/d)的作為硬化劑的硝酸銨(40%溶液)一起混合。
B)將所獲得的木材顆粒在具有槳式混合器的摻合機中與以木材顆粒總乾重計12重量份(d/d)的脲-甲醛黏合劑(德國BASF AG的的Kaurit 350)以及以木材顆粒總乾重計0.5重量份(d/d)的作為硬化劑的硝酸銨(40%溶液)一起混合。
然後將浸漬木材顆粒的樹脂形成為由具有以下分佈的三層組成的墊:1.來自B)群的木材顆粒,其鋪展高度為鋪展的木材顆粒墊的總高度的25%;2.來自A)群的木材顆粒,其鋪展高度為鋪展的木材顆粒墊的總高度的50%;
3.來自B)群的木材顆粒,其鋪展高度為鋪展的木材顆粒墊的總高度的25%。
將所獲得的墊在室溫下預壓製。然後將預壓墊在220℃±2℃的溫度下以15s/mm的壓製時間因子熱壓製成17.5mm厚度的固體板。然後將所獲得的板砂磨至17mm的厚度。
b)本發明塑合板
若無另外描述,本發明塑合板按照上述比較塑合板的描述製備。
與比較塑合板相比,本發明塑合板的特徵在於,以比較樣品的A)群中的木材顆粒總乾重計10重量份(d/d)之量,或以比較樣品的B)群中的木材顆粒總乾重計10重量份(d/d)之量,或以比較樣品的A)及B)群中的木材顆粒總乾重計10重量份(d/d)之量的纖維分別用以比較樣品的A)群中的木材顆粒總乾重計10重量份(d/d)之量,或以比較樣品的B)群中的木材顆粒總乾重計10重量份(d/d)之量,或以比較樣品的A)及B)群中的木材顆粒總乾重計10重量份(d/d)之量的含碳酸鈣材料替代。因此,用於製備本發明塑合板的含木材顆粒-碳酸鈣的材料混合物係由以A)群中的木材顆粒總乾重計90.0重量份(d/d)的木材顆粒及10重量份(d/d)的含碳酸鈣材料所組成,或用於製備本發明塑合板的含木材顆粒-碳酸鈣的材料混合物係由以B)群中的木材顆粒總乾重計90.0重量份(d/d)的木材顆粒及10重量份(d/d)的含碳酸鈣材料所組成,或用於製備本發明塑合板的含木材顆粒-碳酸鈣的材料混合物係由以A)及B)群中的木材顆粒總乾重計90.0重量份(d/d)的木材顆粒及10重量份(d/d)的含碳酸鈣材料所組
成,A)及B)群係以木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計。
關於比較塑合板及本發明塑合板的木材顆粒替代物含量的細節總結於表1中。
SL:表層
ML:中間層
WPR:木材顆粒替代物
pbw:重量份
此表反映了相對於整個塑合板的木材顆粒總體替代
結果概述於圖1至4中。
從圖1至4可推測,用含碳酸鈣材料替代木材顆粒致使塑合板與比較塑合板相比維持或甚至改善機械性能。尤其,其顯示了其中10重量份(d/d)的木材顆粒被CaCO3 C替代的塑合板顯示出比比較塑合板明顯更小的厚度膨脹。此外,當塑合板中的CaCO3的量增加時,塑合板的平衡水分降低,因此降低了塑合板的總重量。此外,與比較樣品相比,可維持內黏合強度及彎曲強度性能。所有其他參數與比較樣品相同。
測試2
此試驗顯示用就平均粒子尺寸及粒子尺寸分佈方面的微粒含碳酸鈣材料替代木材顆粒在塑合板的機械性能上的影響。
a)比較塑合板
比較塑合板(CE)的特徵在於,板僅包含木材顆粒,即木材顆粒不被含碳酸鈣材料替代。
使用的木材顆粒來自工業生產,且包括木材樹種(松木、雲杉等)的混合物,並且它們的來源為原生木材來源(圓木)或次級木材來源(鋸木廠副產品、木屑、再生木材等)。木材顆粒分類為兩群:A)用於中間層的木材顆粒以及B)用於表層的木材顆粒。
中間層(ML)顆粒具有約9mm的粒子尺寸d 50及約23mm的粒子尺寸d 90 。
表層(SL)顆粒具有約7.5mm的粒子尺寸d 50及約16mm的粒子尺寸d 90 。
分別處理A群顆粒及B群顆粒:
A)將所獲得的木材顆粒在具有槳式混合器的摻合機中與以木材顆粒總乾重計8.5重量份(d/d)的脲-甲醛黏合劑(德國BASF AG的Kaurit 350)以及以木材顆粒總乾重計1.5重量份(d/d)的作為硬化劑的硝酸銨(40%溶液)一起混合。
B)將所獲得的木材顆粒在具有槳式混合器的摻合機中與以木材顆粒總乾重計12重量份(d/d)的脲-甲醛黏合劑(德國BASF AG的的Kaurit 350)以及以木材顆粒總乾重計0.5重量份(d/d)的作為硬化劑的硝酸銨(40%溶液)一起混合。
然後將浸漬木材顆粒的樹脂形成為由具有以下分佈的三層組成的墊:1.來自B)群的木材顆粒,其鋪展高度為鋪展的木材顆粒墊的總高度的25%;2.來自A)群的木材顆粒,其鋪展高度為鋪展的木材顆粒墊的總高度的50%;3.來自B)群的木材顆粒,其鋪展高度為鋪展的木材顆粒墊的總高度的25%。
將所獲得的墊在室溫下預壓製。然後將預壓墊在220℃±2℃的溫度下以15s/mm的壓製時間因子熱壓製成17.5mm厚度的固體板。然後將所獲得的板砂磨至17mm的厚度。
b)本發明塑合板
若無另外描述,本發明塑合板按照上述比較塑合板的描述製備。
與比較塑合板相比,本發明塑合板的特徵在於,以比較樣品的A)群木材顆粒中的木材顆粒總乾重計20重量份(d/d)、30重量份(d/d)及40重量份(d/d)之量,或以比較樣品的B)群木材顆粒中的木材顆粒總乾重計20重量份(d/d)、30重量份(d/d)及40重量份(d/d)之量,或以比較樣品的A)及B)群中的木材顆粒總乾重計10重量份(d/d)、20重量份(d/d)及30重量份(d/d)之量的纖維分別用以比較樣品的A)群中的木材顆粒總乾重計20重量份(d/d)、30重量份(d/d)及40重量份(d/d)之量,或以比較樣品的B)群中的木材顆粒總乾重計20重量份(d/d)、30重量份(d/d)及40重量份(d/d)之量,或以比較樣品的A)及B)群中的木材顆粒總乾重計10重量份(d/d)、20重量份(d/d)及30重量份(d/d)之量的含碳酸鈣材料替代。因此,用於製備本發明塑合板的含木材顆粒-碳酸鈣的材料混合物係由以A)群中的木材顆粒總乾重計80.0重量份(d/d)的木材顆粒及20重量份(d/d)的含碳酸鈣材料所組成,或由以A)群中的木材顆粒總乾重計70.0重量份(d/d)的木材顆粒及30重量份(d/d)的含碳酸鈣材料所組成,或由以A)群中的木材顆粒總乾重計60重量份(d/d)的木材顆粒及40重量份(d/d)的含碳酸鈣材料所組成;或用於製備本發明塑合板的含木材顆粒-碳酸鈣的材料混合物係由以B)群中的木材顆粒總乾重計80.0重量份(d/d)的木材顆粒及20重量份(d/d)的含碳酸鈣材料所組成,或由以B)群中的木材顆粒總乾重計70.0重量份(d/d)的木材顆粒及30重量份(d/d)的含碳酸鈣材料所組成,或由以B)群中的木材顆粒總乾重計60重量份(d/d)的木材顆粒及40重量份(d/d)的含碳酸鈣材料所組成;或由以A)及B)群中的木材顆粒總乾重計90.0重量份(d/d)的木材
顆粒及10重量份(d/d)的含碳酸鈣材料所組成,或由以A)及B)群中的木材顆粒總乾重計80.0重量份(d/d)的木材顆粒及20重量份(d/d)的含碳酸鈣材料所組成,或由以A)及B)群中的木材顆粒總乾重計70重量份(d/d)的木材顆粒及30重量份(d/d)的含碳酸鈣材料所組成,A)及B)群係以木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計。
使用的碳酸鈣係為碳酸鈣C。
關於比較塑合板及本發明塑合板的木材顆粒替代物含量的細節總結於表2中。
SL:表層
ML:中間層
WPR:木材顆粒替代物
pbw:重量份
此表反映了相對於整個板的木材顆粒總體替代
密度及平衡水分的結果概述於圖5及6中。
從所獲得的結果可推測,用含碳酸鈣材料替代木材顆粒致使塑合板與比較樣品相比維持或甚至改善機械性能。尤其,當塑合板中的
CaCO3的量增加時,塑合板的平衡水分降低,因此降低了塑合板的總重量。此外,其顯示了其中20至40重量份(d/d)的B)群木材顆粒被CaCO3 C替代的塑合板與比較樣品相比顯示出相當的內黏合值。此外,與比較樣品相比,可保持彎曲強度、彈性模數以及厚度膨脹,並且完全在根據DIN EN 312的歐洲標準要求的分類之內。所有其他參數與比較樣品相同。
表3概述了根據歐洲標準DIN EN 312的理論實際分類。
規格達到:X=是;---=否
Claims (31)
- 一種塑合板,其包含a)基於木材顆粒之層,其具有第一側及相反側,該基於木材顆粒之層包含i)60.0至97.5重量份(d/d)之量的木材顆粒及2.5至40.0重量份(d/d)之量的至少一種微粒含碳酸鈣材料,該等量係以基於木材顆粒之層的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計,及b)至少一個木材顆粒表層,其與基於木材顆粒之層的第一側及/或相反側接觸,該至少一個木材顆粒表層包含ii)70.0至97.5重量份(d/d)之量的木材顆粒及2.5至30.0重量份(d/d)之量的至少一種微粒含碳酸鈣材料,該等量係以至少一個木材顆粒表層的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計,其中基於木材顆粒之層及至少一個木材顆粒表層各者中之木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料之量之總和以該層的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計為100.0重量份(d/d)。
- 如申請專利範圍第1項之塑合板,其中至少一種微粒含碳酸鈣材料為白雲石及/或至少一種研磨碳酸鈣(GCC)及/或至少一種沉澱碳酸鈣(PCC)。
- 如申請專利範圍第2項之塑合板,其中該至少一種研磨碳酸鈣(GCC)選自大理石、白堊、石灰石及/或其混合物。
- 如申請專利範圍第2項之塑合板,其中該至少一種微粒含碳酸鈣材料為至少一種研磨碳酸鈣(GCC)。
- 如申請專利範圍第5項之塑合板,其中基於木材顆粒之層及/或至少一個木材顆粒表層的至少一種微粒含碳酸鈣材料具有a)15.0至1000.0μm之重量中值粒子尺寸d 50。
- 如申請專利範圍第5項之塑合板,其中基於木材顆粒之層及/或至少一個木材顆粒表層的至少一種微粒含碳酸鈣材料具有b)0.1至5.0m2/g之比表面積,其係藉由BET氮氣法量測。
- 如申請專利範圍第5項之塑合板,其中基於木材顆粒之層及/或至少一個木材顆粒表層的至少一種微粒含碳酸鈣材料具有c)250.0至1100.0μm之頂切d 98。
- 如申請專利範圍第9項之塑合板,其中基於木材顆粒之層及/或至少一個木材顆粒表層的至少一種微粒含碳酸鈣材料係由以含碳酸鈣材料總乾重計20.0wt%之量的碳酸鈣所組成。
- 如申請專利範圍第1項或第2項之塑合板,其中基於木材顆粒之層及至少一個木材顆粒表層的木材顆粒源自原生木材來源,或次級木材來源,和其混合物。
- 如申請專利範圍第11項之塑合板,其中該原生木材來源選自軟木樹種、硬木樹種、非木纖維植物。
- 如申請專利範圍第11項之塑合板,其中該次級木材來源選自回收木材。
- 如申請專利範圍第1項或第2項之塑合板,其中基於木材顆粒之層包含以基於木材顆粒之層的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計70.0至95.0重量份(d/d)之量的木材顆粒及5.0至30.0重量份(d/d)之量的至少一種微粒含碳酸鈣材料,及/或至少一個木材顆粒表層包含以至少一個木材顆粒表層的木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計75.0至95.0重量份(d/d)之量的木材顆粒及5.0至25.0重量份(d/d)之量的至少一種微粒含碳酸鈣材料。
- 如申請專利範圍第1項或第2項之塑合板,其中基於木材顆粒之層的木材顆粒與至少一個木材顆粒表層的木材顆粒為相同或不同;及/或基於木材顆粒之層的至少一種微粒含碳酸鈣材料與至少一個木材顆粒表層的至少一種微粒含碳酸鈣材料為相同或不同。
- 如申請專利範圍第15項之塑合板,其中基於木材顆粒之層的至少一種微粒含碳酸鈣材料與至少一個木材顆粒表層的至少一種微粒含碳酸鈣材料具有不同重量中值粒子尺寸d 50。
- 如申請專利範圍第1項或第2項之塑合板,其中基於木材顆粒之層及/或至少一個木材顆粒表層包含至少一種黏合劑,其量以木材顆粒及至少一種微粒含碳酸鈣材料總乾重計為0.05至25.0重量份(d/d)。
- 如申請專利範圍第17項之塑合板,其中該至少一種黏合劑選自包含以下之群:酚醛樹脂(PF)、脲-甲醛樹脂(UF)、三聚氰胺-甲醛樹脂(MF)、三聚氰胺-脲-甲醛樹脂(MUF)、脲-三聚氰胺-甲醛樹脂(UMF)、脲-三聚氰胺-酚醛樹脂(UMPF)、環氧樹脂、亞甲基二苯基二異氰酸酯樹脂(MDI)、聚氨酯樹脂(PU)、間苯二酚樹脂、澱粉或羧甲基纖維素及其混合物。
- 如申請專利範圍第1項或第2項之塑合板,其中基於木材顆粒之層及/或至少一個木材顆粒表層進一步包含至少一種化合物,該化合物選自包含以下之群:蠟、著色劑、不同於至少一種微粒含碳酸鈣材料的填料、分散劑、殺生物劑、硬化劑及阻焰劑。
- 如申請專利範圍第1項或第2項之塑合板,其中塑合板為由基於木材顆粒之層及兩個木材顆粒表層組成的三層塑合板。
- 如申請專利範圍第20項之塑合板,其中一個木材顆粒表層係與該基於木材顆粒之層的第一側接觸且另一個木材顆粒表層係與該基於木材顆粒之層的相反側接觸。
- 如申請專利範圍第22項之塑合板,其中塑合板的彎曲強度為10至25N/mm2。
- 如申請專利範圍第22項之塑合板,其中塑合板的彈性模數為1600至3500N/mm2。
- 如申請專利範圍第22項之塑合板,其中塑合板的內黏合強度為0.35至1.0N/mm2。
- 如申請專利範圍第22項之塑合板,其中塑合板於水中儲存24小時後的厚度膨脹為4.0至15.0%。
- 一種製造如申請專利範圍第1項至第26項中任一項之塑合板的方法,該方法包含以下步驟:a)提供乾燥形式的如申請專利範圍第1項或第11項至第16項中任一項所定義的木材顆粒,b)提供如申請專利範圍第1項至第10項、第14項或第15項至第16項中任一項所定義的至少一種微粒含碳酸鈣材料,c)視需要提供至少一種如申請專利範圍第17項或第18項中任一項所定義的黏合劑及/或至少一種如申請專利範圍第19項所定義的化合物,d)將步驟a)之木材顆粒以任何順序同時或分別結合步驟b)之至少一種微粒含碳酸鈣材料及步驟c)之視需要選用的至少一種黏合劑及/或至少一種化合物以形成含木材顆粒-碳酸鈣之材料混合物,其係適用於形成基於木材顆粒之層墊,e)將步驟a)之木材顆粒以任何順序同時或分別結合步驟b)之至少一種微粒含碳酸鈣材料及步驟c)之視需要選用的至少一種黏合劑及/或至少一種化合物以形成含木材顆粒-碳酸鈣之材料混合物,其係適用於形成至少一個木材顆粒表層墊,f)形成在步驟d)及e)中獲得的含木材顆粒-碳酸鈣之材料混合物的多層墊,且g)將步驟f)之多層墊以一或多個步驟壓製成固體塑合板。
- 如申請專利範圍第27項之方法,其中方法步驟d)及/或e)係由將步驟a)之木材顆粒同時結合步驟b)之至少一種微粒含碳酸鈣材料及步驟c)之視需要選用的至少一種黏合劑及/或至少一種化合物所進行,或方法步驟d)及/或e)係由將步驟a)之木材顆粒分別結合步驟b)之至少一種微粒含碳酸鈣材料及步驟c)之視需要選用的至少一種黏合劑及/或至少一種化合物所進行。
- 如申請專利範圍第27項或第28項中任一項之方法,其中步驟a)的木材顆粒及/或步驟b)的至少一種微粒含碳酸鈣材料係以乾燥形式提供。
- 一種至少一種微粒含碳酸鈣材料之用途,其係在塑合板中作為木材顆粒替代物。
- 如申請專利範圍第30項之用途,其中該至少一種微粒含碳酸鈣材料之重量中值粒子尺寸d 50為1.0至1000.0μm。
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