Применение модифицированных наночастиц в древесных материалах для уменьшения эмиссии летучих органических соединений (лос)

Группа изобретений относится к применению модифицированных наночастиц оксида кремния в древесно-стружечных плитах, к древесно-стружечной плите и к способу ее изготовления. Наночастицы модифицированы минимум одним соединением с общей формулой R_aSiX_(4-a), где Х является Н, ОН или выбран из группы, включающей галоген, алкокси, карбокси, амино, моноалкиламино или диалкиламино, арилокси, ацилокси, алкилкарбонил; R выбран из группы, включающей замещенный и незамещенный алкил, замещенный и незамещенный арил, замещенный и незамещенный алкенил, замещенный и незамещенный алкинил, замещенный и незамещенный циклоалкил, замещенный и незамещенный циклоалкенил, которые могут быть разорваны -О- или -NH-. R имеет минимум одну функциональную группу Q, которая выбрана из группы, содержащей эпоксидную, гидроксильную, эфирную, амино-, моноалкиламино-, диалкиламино-, замещенную и незамещенную анилиновую, амидную, карбоксильную, алкинильную, акрильную, акрилокси-, метакрильную, метакрилокси-, меркаптовую, циано-, алкокси-, изоцианатовую, альдегидную, алкилкарбонильную, кислотно-ангидридную и/или фосфорнокислую группу, а = 1, 2, 3. Для изготовления плиты производят щепу, нарезают стружку, хранят, сушат, сортируют или сепарируют, измельчают, помещают на ленточный транспортер с образованием настеленного мата и запрессовывают стружку. Во время или после одной из операций добавляют минимум одну суспензию с долей наночастиц оксида кремния минимум 20 весовых процентов. Обеспечивается уменьшение эмиссии летучих органических соединений из древесно-стружечных плит. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Представленная заявка относится к применению модифицированных наночастиц в соответствии с п. 1, к способу изготовления древесно-стружечных плит с применением модифицированных наночастиц в соответствии с п. 12 и к изготавливаемой таким способом древесно-стружечной плите в соответствии с п. 15 формулы изобретения.

Древесно-стружечные плиты состоят, как известно, из лигноцеллюлозы или из таких содержащих лигноцеллюлозу материалов, как древесные волокна или древесные стружки. Лигноцеллюлоза включает в себя в качестве составных частей целлюлозу, гемицеллюлозу и лигнин. Целлюлоза является длинноцепной макромолекулой, состоящей из глюкозных единиц, гемицеллюлоза - короткоцепной, разветвленной макромолекулой из пентоз, а лигнин - трехмерной макромолекулой из метоксифенил пропановых единиц. Целлюлоза и гемицеллюлоза образуют скелетное вещество оболочки клетки, в то время как лигнин в качестве наполнителя вызывает одревеснение каркаса клетки.

В ходе изготовления древесно-стружечных плит, а в особенности в связи с процессом изготовления древесных стружек возникает или высвобождается множество летучих органических соединений. К летучим органическим соединениям, называемым также ЛОС, относятся летучие органические вещества, которые легко испаряются или существуют в виде газа уже при низких температурах, например при комнатной температуре.

К легколетучим органическим соединениям (ЛОС) относятся все соединения, которые являются легколетучими или уже при низких температурах существуют в газообразной форме. Обычно точки кипения относящихся к ЛОС органических соединений находятся в диапазоне от 50°С до 260°С. Все же определения ЛОС имеет свои особенности в разных странах и соответственно различаются.

В особенности при применении таких строительных изделий, как древесностружечные плиты, внутри помещений эмиссия легколетучих органических соединений представляет собой особый источник причинения вреда здоровью.

В Германии оценка влияния на здоровье человека эмиссии летучих органических соединений во внутренних помещениях зданий производится Комитетом гигиенической экспертизы строительной продукции (AgBB). В соответствии с установленными Комитетом критериями летучие органические соединения (ЛОС) включают в себя вещества в диапазоне удержания от С₆ до С₁₆, а труднолетучие органические соединения (ТЛОС) - вещества в диапазоне удержания от С₁₆ до С₂₂. При этом легколетучие органические соединения (ЛОС) рассматриваются либо как отдельное вещество, либо в сумме как общие летучие органические соединения (ОЛОС) (Totale Volatile Organic Compound).

Эмиссия ЛОС строительных изделий обычно исследуется в испытательных камерах. Значение ОЛОС пригодных строительных изделий в соответствии с критериями Комитета гигиенической экспертизы строительной продукции должно было бы через 3 дня составлять 10 мг/м или менее, а через 28 дней - 1 мг/м³ или менее (AgBB Bewertungsschema für VOC aus Bauprodukten, 2010).

Аналогичные директивы были составлены Федеральным ведомством по охране окружающей среды, в соответствии с которыми эмиссия ЛОС менее 300 мг/м³ классифицировалась как гигиенически безопасная (Umweltbundesamt 2007, Bundesgesundheitsblatt 7, S. 999-1005).

В деревообрабатывающей промышленности особое значение имеют такие легколетучие органические альдегиды, как формальдегид или гексаналь, а также легколетучие терпены.

Соответственно, представленная заявка касается сокращения альдегидов и терпенов, в особенности монотерпенов. При этом такие альдегиды, как гексаналь, получаются или из естественных составных частей древесины, или в результате окислительного расщепления натуральных жиров. Терпены содержатся в природной составляющей древесины смоле.

В основном летучие органические соединения либо получаются как побочные продукты в процессе изготовления, либо постепенно эмитируются в окружающий воздух во время использования продукта. Оба процесса приводят к специфическим проблемам, которые могут вызвать удорожание производственного процесса в целом и/или появление неприятных запахов при использовании древесноволокнистых плит.

Летучие органические соединения ЛОС либо уже содержатся в древесном материале и выделяются из него во время переработки, или в соответствии с нынешним уровнем знаний образуются путем расщепления ненасыщенных жирных кислот, которые, в свою очередь, являются продуктами разложения древесины. Типичными продуктами превращения, возникающими во время обработки, являются, например, пентаналь и гексаналь, а также октаналь, октеналь или 1-гептеналь. В особенности древесина хвойных пород, из которой преимущественно изготавливаются древесноволокнистые плиты средней плотности или плиты ОСБ, содержат большие количества смолы и жиров, приводящих к образованию летучих органических терпеновых соединений и альдегидов. Однако ЛОС и альдегиды, такие как формальдегид, могут также возникать и при применении определенных клеящих веществ для изготовления древесных материалов.

При эмиссии ЛОС соответственно происходит высвобождение только обусловленных древесиной веществ, которые подразделяются на первичные эмиссии легколетучих компонентов древесины, таких как терпены, или продуктов химического разложения, таких как уксусная кислота, и на так называемые вторичные эмиссии, например, высшие альдегиды, такие как пентаналь, или высшие карбоновые кислоты.

Эмиссия ЛОС может в зависимости от применения древесно-стружечных плит, например в виде плит ОСБ, и в зависимости от загрузки помещения представлять собой серьезную проблему. Кроме того, эмиссия ЛОС является недостатком в сущности экологичного древесно-волокнистого изоляционного материала по сравнению с другими, например, минеральными изоляционными материалами.

Следовательно, по вышеназванным причинам надлежит стремиться к уменьшению высвобождения летучих органических соединений из древесно-стружечных плит.

В прошлом для этого выбирались различные подходы. Так, патент DE 102007050935 A1 описывает способ изготовления древесных материалов, при котором к древесным волокнам перед запрессовкой добавляются клеящее вещество, содержащее глютен, клеящее вещество, содержащее молочный белок, клеящее вещество, содержащее растительный белок, или дериваты этих клеящих веществ. Клеящими веществами, содержащими глютен, являются мездровый клей, костный клей, клей из обрезков кожи; клеящими веществами, содержащими молочный белок, являются в частности казеиновые клеи, а клеящими веществами, содержащими растительный белок, являются, в частности, соевые клеи.

В патенте US 2009/0130474 A1 к древесному материалу или связующему веществу добавляются альдегидные акцепторы. В качестве типичных альдегидных акцепторов здесь описываются бисульфиты, пиросульфиты, как, например, гидросульфит натрия, гидросульфит калия, сульфит цинка, сульфит магния или сульфит алюминия, и дитиониты.

Согласно патенту WO 2010/136106 во время изготовления продуктов из древесных материалов к смеси древесных волокон и клеящего вещества в качестве альдегидного акцептора добавляется цеолит. Однако при применении цеолитов в качестве альдегидных акцепторов проявляются некоторые недостатки. Так, например, приходится применять относительно большие количества, примерно 5% на древесину в абсолютно сухом состоянии.

В основе представленного изобретения лежит техническая задача в перспективе снизить до минимально низкого уровня эмиссии, то есть эмиссии легколетучих органических соединений, таких как альдегиды и терпены, из древесно-стружечных плит, например плит ОСБ.

Поставленная задача решается путем применения модифицированных наночастиц в соответствии с признаками п. 1 формулы изобретения.

Соответственно, согласно данному изобретению модифицированные наночастицы используются в древесно-стружечных плитах, в особенности в плитах ОСБ, для уменьшения эмиссии летучих органических соединений (ЛОС), причем наночастицы модифицированы минимум одним соединением с общей формулой (I):

,

где X - Н, ОН или гидролизуемый остаток, который выбран из группы, включающей в себя галоген, алкокси, карбокси, амино, моноалкиламино или диалкиламино, арилокси, ацилокси, алкилкарбонил,

R - не гидролизуемый органический остаток R, который выбран из группы, включающей в себя замещенный и незамещенный алкил, замещенный и незамещенный арил, замещенный и незамещенный алкенил, замещенный и незамещенный алкинил, замещенный и незамещенный циклоалкил, замещенный и незамещенный циклоалкенил, которые могут быть разорваны -О- или -NH-, и

где R имеет минимум одну функциональную группу Q, которая выбрана из группы, содержащей эпоксидную, гидроксильную, эфирную, амино-, моноалкиламино-, диалкиламино-, замещенную или незамещенную анилиновую, амидную, карбоксильную, алкиниловую, акрильную, акрилокси-, метакрильную, метакрилокси-, меркапто-, циановую, алкоксильную, изоцианатную, альдегидную, алкилкарбонильную, кислотно-ангидридную и/или фосфорнокислую группу, и

а=1, 2, 3, в особенности 1 или 2.

Используемые наночастицы, в особенности оксидные, гидроксидные или оксигидроксидные наночастицы на основе SiO₂, Al₂O₃, ZrO₂, TiO₂, SnO, имеют созданную гидроксильными группами гидрофильную поверхность и таким образом могут быть посредством конденсации химически включены в матрицу древесного волокна. Кроме того, гидрофильная поверхность частиц позволяет химически соединять или связывать различные силановые соединения.

Силановые соединения с функциональными группами посредством предшествующего гидролиза и процесса конденсации с применением кислот или оснований в присутствии воды прикрепляются к гидрофильной поверхности наноразмерных частиц.

Модифицированные наночастицы предпочтительно изготавливаются способом, при котором частицы сначала размещаются в водном растворе с подходящим катализатором, в особенности кислотой или основанием, а затем при температуре от 50°С до 80°С добавляются соответствующие силановые соединения. При этом происходит гидролиз с последующей конденсацией силанов на поверхности частиц, причем ок. 90% силанов прикрепляются к поверхности частиц.

При создании этих частиц предпочтительно получается водный раствор, который содержит наночастицы с силановым слоем (монослоем силана) на поверхности и гидролизованные, но при известных условиях еще не присоединенные мономеры силана.

Наличие силанового слоя (монослоя силана) на поверхности частиц получается в результате концентрации от 0,1 до 0,8 ммоль силана / г частиц, предпочтительно от 0,4 до 0,6 ммоль силана / г частиц (измерено посредством трансмиссионного электронного микроскопа).

Остаток X предпочтительно выбран из группы, содержащей фтор, хлор, бром, йод, С_1-6-алкокси, в особенности метокси, этокси, н-пропокси и бутокси, С_6-10-арилокси, в особенности фенокси, С_2-7-ацилокси, в особенности ацетокси или пропионокси, С_2-7-алкилкарбонил, в особенности ацетил, моноалкиламино или диалкиламино с C₁-C₁₂, в особенности С₁-С₆. Особенно предпочтительными гидролизуемыми группами являются С_1-4 алкоксигруппы, в особенности метокси и этокси.

Не гидролизуемый остаток R предпочтительно выбран из группы, включающей в себя замещенный и незамещенный C₁-C₃₀-алкил, в особенности С₅-С₂₅-алкил, замещенный и незамещенный С₂-С₆-алкенил, замещенный и незамещенный С₃-C₈-циклоалкил и замещенный и незамещенный С₃-С₈-циклоалкенил. При использовании остатков циклоалкила и циклоалкенила они предпочтительно посредством С₁-С₁₀, в особенности С₁-С₆, алкильного линкера связаны с атомом Si. Возможно также, что при применении алкенильных или циклоалкенильных групп в качестве остатка R они не обязательно должны иметь функциональную группу Q. В этих случаях Q соответствовало бы Н.

В одном из вариантов осуществления не гидролизуемый остаток R выбран из группы, содержащей метил, этил, н-пропил, изопропил, н-бутил, с-бутил, т-бутил, пентил, гексил, циклогексил, винил, 1-пропенил, 2-пропенил, бутенил, ацетиленил, пропаргил, замещенный и незамещенный бутадиенил или замещенный и незамещенный циклогексадиенил.

Под обозначением «не гидролизуемый органический остаток» в контексте представленной заявки следует понимать органический остаток, который в присутствии воды не приводит к образованию соединенной с атомом Si группы ОН или группы NH₂.

Минимум одна функциональная группа Q, содержащаяся в органическом не гидролизуемом остатке, предпочтительно включает в себя аминогруппу, моноалкиламиногруппу, арильную группу, в особенности фенильную группу, гидроксильную группу, акрильную группу, акрилоксигруппу, метакрильную группу или метакрилоксигруппу, эпоксидную, в особенности глицидильную или глицидилоксильную группу, и/или изоциановую группу. Особенно предпочтительной в качестве функциональной группы Q является аминогруппа, гидроксильная группа и/или фенильная группа.

Как было описано, не гидролизуемый остаток R имеет минимум одну функциональную группа Q. Кроме того, остаток R может быть замещен еще и другими остатками.

Понятие «замещенный», употребленное с «алкил», «алкенил», «арил» и т.п., обозначает замещение одного или нескольких атомов, обычно атомов Н, одним или несколькими из следующих заместителей, предпочтительно одним или двумя из следующих заместителей: галоген, гидрокси, защищенный гидрокси, оксо, защищенный оксо, С₃-С₇-циклоалкил, бициклический алкил, фенил, нафтил, амино, защищенный амино, однозамещенный амино, защищенный однозамещенный амино, двузамещенный амино, гуанидино, защищенный гуанидино, гетероциклическое кольцо, замещенное гетероциклическое кольцо, имидазолил, индолил, пирролидинил, С₁-С₁₂-алкокси, С₁-С₁₂-ацил, С₁-С₁₂-ацилокси, акрилоилокси, нитро, карбокси, защищенный карбокси, карбамоил, циано, метилсульфониламино, тиол, С₁-С₁₀-алкилтио и С₁-С₁₀-алкилсульфонил. Замещенные алкигруппы, арилгруппы, алкенилгруппы могут быть замещены однократно или многократно и предпочтительно 1 или 2 раза, одними и теми же или различными заместителями.

Понятие «алкинил», применяемое как здесь, обозначает предпочтительно остаток формулы R-C≡C-, в особенности «С₂-С₆-алкинил». Примеры С₂-С₆-алкинилов включают: этинил, пропинил, 2-бутинил, 2-пентинил, 3-пентинил, 2-гексинил, 3-гексинил, 4-гексинил, винил, а также ди- и три-ины неразветвленных и разветвленных алкильных цепей.

Понятие «арил», применяемое как здесь, предпочтительно обозначает ароматические углеводороды, например фенил, бензил, нафтил или антрил. Замещенные арильные группы являются арильными группами, которые, как было определено выше, замещены одним или несколькими заместителями.

Понятие «циклоалкил» предпочтительно охватывает группы циклопропил, циклобутил, циклопентил, циклогексил и циклогептил.

Понятие «циклоалкенил» предпочтительно охватывает замещенные или незамещенные циклические группы, такие как циклопентенил или циклогексенил. Понятием «циклоалкенил» покрываются также и циклические группы с сопряженными двойными связями, как, например, циклогексадиены.

Понятие «алкенил» охватывает в соответствии с представленными заявками группы с одной или несколькими двойными связями, причем двойные связи могут существовать также и в сопряженной форме, как, например, бутадиены.

Функциональная группа Q в особенности является группой, которая может вступать в реакцию с альдегидной группой. Так, например, аминогруппа может вступать в реакцию с альдегидом, образуя шиффово основание. Также и гидроксильная группа может вступать в реакцию с альдегидом, образуя ацеталь или гемиацеталь.

При применении арильной группы, например фенильной группы, в качестве функциональной группы Q ароматическая группа может действовать как акцептор свободных радикалов образованных в процессе деревообработки радикалов, в особенности радикалов альдегидов и радикалов терпенов, так что и здесь происходит улавливание легколетучих альдегидов и терпенов.

Использование алкенилена, в особенности алкенилена с сопряженной двойной связью, как замещенный и незамещенный бутадиенил или циклоалкенилен, в особенности циклоалкенилен с сопряженной двойной связью, как, например, замещенный и незамещенный циклогексадиенил, позволяет преобразовать легколетучие терпены в процессе термической реакции Дильса-Альдера. При выборе подходящих диеновых соединений образуются высокомолекулярные циклические соединения, которые уже не являются летучими и соответственно остаются в дереве.

Особенно предпочтительными силановыми соединениями, применяемыми в данном случае, являются аминоэтиламиноэтиламинопропилтриметоксисилан, аминопропилтриметоксисилан, фенилтриэтоксисилан.

Предпочтительно используемые частицы имеют размер от 2 до 400 нм, предпочтительно от 2 до 100 нм, особенно предпочтительно от 2 до 50 нм. Частицы могут быть в особенности оксидной, гидроксидной или оксигидроксидной природы, которые могут быть получены различными способами, например, в ходе процессе ионного обмена, плазменного процесса, золь-гель процесса, размола или также осаждения пламени. В предпочтительном варианте осуществления применяются частицы на основе SiO₂, Al₂O₃, ZrO₂, TiO₂, SnO, причем особенно предпочтительными являются частицы SiO₂.

Примененные в данном случае наночастицы могут иметь удельную поверхность от 50 до 500 м²/г, предпочтительно от 100 до 400 м²/г, особенно предпочтительно от 200 до 300 м²/г. Определение удельной поверхности происходило путем измерений адсорбции азота методом Брунауэра-Эммета-Теллера.

Особенно предпочтительно, когда модифицированные наночастицы используются для уменьшения высвобождающихся из примененных в древесно-стружечной плите древесных стружек альдегидов, особенно С₁-С₁₀ альдегидов, особенно предпочтительно формальдегида, ацетальдегида, пентаналя, гексаналя и т.п. Как было подробно показано выше, высвобождение альдегидов происходит в особенности во время переработки древесины.

Также предпочтительно, когда модифицированные наночастицы используются для уменьшения высвобождающихся из примененных в древесно-стружечной плите древесных стружек терпенов, в особенности С₁₀-монотерпенов и С₁₅-сесквитерпенов, особенно предпочтительно ациклических или циклических монотерпенов.

Типичные ациклические терпены являются терпеновыми углеводородами, как микрен, терпеновыми спиртами, как гераниол, линалоол, ипсенол, и терпеновыми альдегидами, как цитраль. Типичными представителями моноциклических терпенов являются п-метан, терпинен, лимонен или карвон, а типичными представителями бициклических терпенов являются каран, пинан, борнан, причем большое значение имеют в особенности 3-карен и α-пинен. Терпены являются компонентами древесных смол и поэтому в особенности присутствуют в очень смолистых видах деревьев, как сосна или ель.

Модифицированные частицы применяются в способе изготовления древесно-стружечной плиты, в особенности плиты ОСБ, с уменьшенной эмиссией летучих органических соединений (ЛОС), причем способ включает в себя следующие технологические операции:

a) производство щепы из подходящей древесины,

b) нарезка стружки из щепы,

c) промежуточное хранение древесной стружки, в особенности в силосных башнях или бункерах,

d) сушка древесной стружки,

e) сортирование или сепарирование древесной стружки в соответствии с размером древесной стружки,

f) при необходимости дальнейшее измельчение древесной стружки,

g) помещение стружки на ленточный транспортер путем воздушной сепарации и/или центробежной сепарации с образованием настеленного мата,

h) запрессовка размещенной на ленточном транспортере древесной стружки, причем перед, во время и/или после одной из технологических операций b)-h) добавляется минимум одна суспензия, содержащая описанные модифицированные наночастицы.

Соответственно в данном способе используется суспензия, содержащая модифицированные наночастицы. При этом применяется суспензия в виде водного раствора с содержанием модифицированных наночастиц в количестве минимум 20 весовых процентов, предпочтительно минимум 40 весовых процентов, особо предпочтительно минимум 50 весовых процентов.

Модифицированные наночастицы в соответствии с данным способом могут быть в любой момент процесса изготовления древесно-стружечных плит перемешаны с древесной стружкой. Возможно также, чтобы суспензия, содержащая модифицированные частицы, наносилась на древесную стружку в ходе технологического процесса в нескольких местах.

Также и подходящее клеящее вещество может быть в любой момент процесса изготовления перемешано с древесной стружкой или распылено на нее.

В дополнение к вышеупомянутым технологическим операциям щепа предпочтительно до ее измельчения очищается от примесей, например, в ходе сухой очистки или мокрой очистки.

В одной из форм осуществления способа происходит разделение изготовленной стружки на покровный слой и средний слой. Это происходит путем просеивания, при котором стружечный материал сортируется по размеру. При этом средний слой включает в себя предпочтительно более мелкую древесную стружку, а покровный слой более крупную древесную стружку.

После этого в другой форме осуществления происходит проклеивание покровного и среднего слоя путем распыления подходящего клея под высоким давлением и последующее смешивание в рулоне. Проклеивание и смешивание происходит отдельно для покровного и среднего слоя.

Способы изготовления плит ОСБ отличаются от способов изготовления древесно-стружечных плит или древесно-волокнистых плит, в особенности с точки зрения размеров и свойств применяемой древесной стружки, а также с точки зрения применяемого давления и температуры. Но основной ход технологического процесса, а соответственно и последовательность технологических операций аналогичны для всех плит и известны специалистам.

Суспензия, содержащая модифицированные наночастицы, может быть различным образом введена в древесно-стружечную плиту во время процесса производства.

Так, содержащая модифицированные наночастицы суспензия может быть смешана с наносимым клеящим веществом, нанесена на древесную стружку одновременно с клеящим веществом, распылена на древесную стружку перед ее высушиванием или распылена на мат из древесной стружки перед запрессовкой.

Так, в одной из форм осуществления происходит добавка суспензии чистого водного раствора наночастиц одновременно с проклеиванием покровного и/или среднего слоя.

В дальнейшем варианте происходит добавка или первичное смешивание чистого водного раствора наночастиц с клеем и последующее покрытие стружки этой смесью клея и наночастиц. В этой связи также возможно вносить водный раствор наночастиц во время производства клея.

Данный способ также позволяет добавлять суспензию чистого водного раствора наночастиц к стружке перед ее высушиванием и соответственно перед насыпанием, например, путем разбрызгивания.

В еще одном варианте можно опрыскивать насыпной мат из древесной стружки на поверхности водным раствором наночастиц.

Предметом данного изобретения является также древесно-стружечная плита, в особенности плита ОСБ, изготавливаемая вышеописанным способом.

Изготовленная в соответствии с данным способом древесно-стружечная плита имеет эмиссию альдегидов, в особенности эмиссию гексаналя, менее чем 1000 µг/м³, в особенности менее чем 800 µг/м³, особенно предпочтительно менее чем 500 µг/м³ и эмиссию терпенов, в особенности 3-карена, менее чем 2000 µг/м³, в особенности менее чем 1500 µг/м³. Указанные значения относятся соответственно к измерениям в микрокамере, которая имеется в продаже.

Ниже изобретение будет детально рассмотрено на нескольких примерах осуществления.

Примеры осуществления

Несколько образцов плит ОСБ были исследованы в микрокамере на предмет эмиссии ЛОС. Образец 0 является нулевым. Ко всем остальным образцам 1-3 были добавлены по-разному модифицированные наночастицы, поверхности которых были модифицированы различными функциональными группами в соответствии с приводимой ниже таблицей 1.

Изготовление лабораторных плит:

На лабораторном прессе были изготовлены несколько опытных образцов плит ОСБ размером 12 мм × 300 мм × 300 мм и объемной плотностью 650 кг/м³. В первую плиту 0 не было внесено никаких добавок. Подача добавки происходила только в покровном слое. Для этого проклеенная стружка (12% MUPF) бралась с поточной линии и равномерно смешивалась с соответствующей добавкой, а затем настилалась. Подача добавки происходила в каждом случае в виде 40 г модифицированных частиц (кроме образца 0) на 140 г проклеенного покровного слоя. Средний слой не модифицировался, а брался с линии (проклеенный PMDI).

Результаты

При этом сообщается об эмиссии плит ОСБ в виде интенсивности эмиссии с единицей [µг/м³], причем исходят из характерной для поверхности скорости проветривания q=1 м³/(м²*h).

Далее описывается воздействие модифицированных частиц на субстанции ЛОС н-гексаналя как представителя альдегидов и 3-карена как представителя моноциклических терпенов.

Скорости уменьшения гексаналя и 3-карена при применении различных модифицированных частиц приведены в следующей таблице.

Уменьшение н-гексаналя по сравнению с нулевым образцом обнаруживается у образца 1 на 66%, у образца 2 на 50% и у образца 3 на 16%. Уменьшение 3-карена составляет у образца 2 около 45%, у образца 3 около 31%.

Применение модифицированных наночастиц приводит, таким образом, в зависимости от примененных для модификации силановых соединений к уменьшению эмитированного гексаналя и 3-карена. Различные скорости уменьшения гексаналя и 3-карена при применении модифицированных наночастиц обычно объясняются различными силанами с функциональными группами. Так, сильное уменьшение гексаналя в образцах 1 и 2 может объясняться реакцией свободных аминогрупп функционализированных частиц с альдегидной группой гексаналя с образованием шиффова основания.

1. Применение модифицированных наночастиц оксида кремния в древесно-стружечных плитах, в особенности плитах ОСБ, с целью уменьшения эмиссии летучих органических соединений (ЛОС), причем наночастицы модифицированы минимум одним соединением с общей формулой (I):
,
где X - Н, ОН или гидролизуемый остаток, выбранный из группы, включающий в себя галоген, алкокси, карбокси, амино, моноалкиламино или диалкиламино, арилокси, ацилокси, алкилкарбонил,
R - негидролизуемый органический остаток R, выбранный из группы, включающей в себя замещенный и незамещенный алкил, замещенный и незамещенный арил, замещенный и незамещенный алкенил, замещенный и незамещенный алкинил, замещенный и незамещенный циклоалкил, замещенный и незамещенный циклоалкенил, которые могут быть разорваны -О- или -NH-, и
где R имеет минимум одну функциональную группу Q, которая выбрана из группы, содержащей арильную, фенильную, эпоксидную, гидроксильную, эфирную, амино-, моноалкиламино-, диалкиламино-, замещенную и незамещенную анилиновую, амидную, карбоксильную, алкинильную, акрильную, акрилоксильную, метакрильную, метакрилоксильную, меркаптовую, циановую, алкоксильную, изоцианатовую, альдегидную, алкилкарбонильную, кислотно-ангидридную и/или фосфорнокислую группу, и
а = 1, 2, 3, в особенности 1 или 2.

2. Применение по п. 1, отличающееся тем, что X выбран из группы, содержащей фтор, хлор, бром, йод, С_1-6-алкокси, в особенности метокси, этокси, н-пропокси и бутокси, С_6-10-арилокси, в особенности фенокси, С_2-7-ацилокси, в особенности ацетокси или пропионокси, С_2-7-алкилкарбонил, в особенности ацетил, моноалкиламино или диалкиламино с C₁ до С₁₂, в особенности С₁ до С₆.

3. Применение по п. 1, отличающееся тем, что R выбран из группы, включающей в себя замещенный и незамещенный С₁-С₃₀-алкил, в особенности С₅-С₂₅-алкил, замещенный и незамещенный С₂-С₆-алкенил, замещенный и незамещенный С₃-С₈-циклоалкил и замещенный и незамещенный С₃-С₈-циклоалкенил.

4. Применение по п. 1, отличающееся тем, что R выбран из группы, включающей в себя метил, этил, н-пропил, изопропил, н-бутил, с-бутил, т-бутил, пентил, гексил, циклогексил, винил, 1-пропенил, 2-пропенил, бутенил, ацетиленил, пропаргил, замещенный и незамещенный бутадиенил или замещенный и незамещенный циклогексадиенил.

5. Применение по п. 1, отличающееся тем, что функциональная группа Q является аминогруппой, моноалкиламиногруппой, гидроксильной группой, акрильной группой, акрилоксигруппой, метакрильной группой или метакрилоксигруппой, эпоксидной, в особенности глицидильной группой или глицидилоксигруппой, и/или изоциановой группой.

6. Применение по п. 1, отличающееся тем, что функциональная группа Q является аминогруппой, гидроксильной группой.

7. Применение по п. 1, отличающееся тем, что модифицированные наночастицы оксида кремния имеют размер от 2 до 400 нм, предпочтительно от 2 до 100 нм, особенно предпочтительно от 2 до 50 нм.

8. Применение по п. 1, отличающееся тем, что модифицированные наночастицы оксида кремния имеют удельную поверхность от 50 до 500 м²/г, предпочтительно от 100 до 400 м²/г, особенно предпочтительно от 200 до 300 м²/г.

9. Применение по п. 1, отличающееся тем, что модифицированные наночастицы оксида кремния являются оксидными на основании SiO₂.

10. Применение по п. 1, отличающееся тем, что модифицированные наночастицы оксида кремния используются для уменьшения высвобождения из примененной в древесно-стружечной плите древесной стружки альдегидов, особенно C₁-C₁₀ альдегидов, особенно предпочтительно формальдегида, ацетальдегида, пентаналя, гексаналя.

11. Применение по п. 1, отличающееся тем, что модифицированные наночастицы оксида кремния используются для уменьшения высвобождения из примененной в древесно-стружечной плите древесной стружки терпенов, особенно C₁₀-монотерпенов и C₁₅-сесквитерпенов, особенно предпочтительно ациклических или циклических монотерпенов.

12. Способ изготовления древесно-стружечной плиты, в особенности плиты ОСБ, с уменьшенной эмиссией летучих органически соединений (ЛОС), включающий в себя следующие технологические операции:
a) производство щепы из подходящей древесины,
b) нарезка стружки из щепы,
c) промежуточное хранение древесной стружки, в особенности в силосных башнях или бункерах,
d) сушка древесной стружки,
e) сортирование или сепарирование древесной стружки в соответствии с размером древесной стружки,
f) при необходимости дальнейшее измельчение древесной стружки,
g) помещение стружки на ленточный транспортер путем воздушной сепарации и/или центробежной сепарации с образованием настеленного мата,
h) запрессовка размещенной на ленточном транспортере древесной стружки,
отличающийся тем, что
до, во время или после одной из технологических операций b)-h) добавляется минимум одна суспензия, содержащая модифицированные наночастицы оксида кремния в соответствии с одним из предыдущих пунктов, причем суспензия представлена в виде водного раствора с долей модифицированных наночастиц оксида кремния минимум 20 вес.%.

13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что содержащая модифицированные наночастицы оксида кремния суспензия перемешивается минимум с одним наносимым клеем, наносится на древесную стружку одновременно с наносимым клеем, распыляется на древесную стружку до ее высушивания или распыляется на настеленный мат из древесной стружки перед запрессовкой.

14. Способ по п. 12 или 13, отличающийся тем, что суспензия применяется в виде водного раствора с долей модифицированных наночастиц оксида кремния минимум 40 вес.%, предпочтительно минимум 50 вес.%.

15. Древесно-стружечная плита, в особенности плита ОСБ, изготавливаемая способом по одному из пп. 12-14.