Водная клеевая композиция
Изобретение относится к водной клеевой композиции, предназначенной для получения адгезива на водной основе, а также к древесному материалу, изготовленному с использованием водной клеевой композиции. Водная клеевая композиция содержит сахарид, который представляет собой фруктозу или содержит структуру, получаемую из фруктозы, аммониевую соль неорганической кислоты и соль металла, выбранную из сульфатных, гидросульфатных, галогенидных, фосфатных, гидрофосфатных и дигидрофосфатных солей калия, кальция, натрия или магния. Водная клеевая композиция превосходна в балансе среди характеристик, таких как предел прочности при изгибе, предел прочности при изгибе во влажном состоянии, коэффициент водопоглощения и разбухания по толщине и прочность на отслаивание, будучи способной к склеиванию при сравнительно низкой температуре. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 табл., 35 пр.
Перекрестная ссылка на родственные заявки.
[0001] Данная заявка испрашивает приоритет согласно Парижской конвенции японской патентной заявки № 2015-154776, поданной 5 августа 2015 года, включенной в настоящий документ посредством ссылки во всей своей полноте.
Область техники
[0002] Настоящее изобретение относится к водной клеевой композиции, предназначенной для получения адгезива на водной основе, и древесному материалу, изготовляемому с использованием водной клеевой композиции.
Уровень техники
[0003] Древесные материалы (например, фанера (шпон и т.д.), древесно-стружечные плиты, древесно-волокнистые плиты (древесно-волокнистая плита средней плотности МДФ и т.д.) и слоистые древесные пластики) обычно изготавливают путем нанесения или распыления адгезива на древесные элементы (сырье) (например, различные размеры волокон, мелкие куски и шпон, полученные при мелком измельчении древесины или травянистых растений) с последующим при необходимости прессованием путем повышения давления и нагрева. Древесные материалы являются природными регенерируемыми материалами и материалами, в которых величина и устойчивость предела прочности являются повышенными, и, следовательно, недостатки, характерные для древесины, удаляются при применении достоинств древесины. В качестве адгезива, используемого с точки зрения защиты окружающей среды и защиты рабочих, изготавливающих древесные материалы, был разработан адгезив на водной основе, который не вызывает диффузию формальдегида и не содержит органического растворителя.
[0004] Когда древесный материал (например, древесно-стружечную плиту) изготавливают с использованием карбамидоформальдегидной смолы, фенолформальдегидной смолы и т.д., смесь древесного элемента с адгезивом обычно нагревают до температуры в диапазоне от примерно 130 до 170°С и затем прессуют. Поэтому желательно, чтобы адгезив на водной основе также нагревался примерно до такой же температуры и, тем самым позволял получать древесный материал. Однако при использовании адгезива на водной основе часто требуется более высокая температура.
Также существует потребность в том, чтобы полученный таким образом древесный материал (например, древесно-стружечная плита) обладал превосходными свойствами, такими как предел прочности при изгибе, предел прочности при изгибе во влажном состоянии, коэффициент водопоглощения и разбухания по толщине и прочность на отслаивание. Однако при использовании адгезива на водной основе свойства часто оказываются неудовлетворительными.
[0005] В патентной литературе 1 раскрыт водный раствор, содержащий крахмал (пшеничную муку и т.д.) и сахарид (сахарозу, мелассу и т.д.), и катализатор (хлорид аммония, хлорид цинка, хлорид алюминия, сульфат аммония, нитрат аммония, гидрофосфат аммония, и т.д.), способный их преобразовать с возможностью соединения древесины (см. примеры патентной литературы 1).
В патентной литературе 1 показано, что безводный хлорид алюминия может быть катализатором, способным понижать температуру нагрева. В патентном документе раскрыто то, что при использовании хлорида алюминия можно получить ковер из стружки при температуре прессования от 175 до 190°С и что толщина разбухания находится в диапазоне от примерно 3 до 10% (см. Таблицы 1 и 2 Примеры патентной литературы 1). Однако хлорид алюминия не подходит, поскольку он агрессивен в отношении организма человека и энергично реагирует с водой с образованием хлористого водорода, что приводит к выбросу раздражающего запаха.
[0006] В патентной литературе 2 раскрыт адгезив, содержащий сахарид (сахарозу и т.д.) и поликарбоновую кислоту (лимонную кислоту и т.д.) с возможностью соединения древесины. Введение поликарбоновой кислоты улучшает степень соединения между древесиной. Однако температура при изготовлении древесного материала достигает 200°C. Кроме того, коэффициент водопоглощения и разбухания по толщине составляет примерно до 25% (см. испытание 2 в таблице 10 патентной литературы 2).
[0007] В патентной литературе 3 раскрыт адгезив, содержащий сахарид (сахарозу, мальтозу и т.д.) и поликарбоновую кислоту (лимонную кислоту, яблочную кислоту, малеиновый ангидрид, полималеиновую кислоту, полиакриловую кислоту и т.д.) с возможностью соединения древесины. Введение поликарбоновой кислоты улучшает степень соединения между древесиной. Однако температура при изготовлении древесного материала путем прессования достигает 180-200°C. Добавление фуранового соединения позволяет снизить температуру в условиях производства, а также уменьшить коэффициент водопоглощения и разбухания по толщине, однако характеристики, такие как предел прочности при изгибе, предел прочности при изгибе во влажном состоянии и прочность на отслаивание, а также баланс между ними являются неудовлетворительными (см. таблицы 2-7 патентной литературы 3).
[0008] Поэтому в качестве адгезива на водной основе, используемого для изготовления древесного материала, требуется адгезив на водной основе, который обладает превосходными характеристиками, такими как предел прочности при изгибе, предел прочности при изгибе во влажном состоянии, коэффициент водопоглощения и разбухания по толщине и прочность на отслаивание и также превосходен в балансе между ними, будучи способным к склеиванию при сравнительно низкой температуре.
Список литературы
Патентная литература
[0009] [PTL 1] JP 56-500414 A
[PTL 2] WO 2010/001988 A1
[PTL 3] WO 2012/133219 A1
Сущность изобретения
Техническая задача
[0010] В свете этих обстоятельств было выполнено настоящее изобретение, и его целью является предоставление водной клеевой композиции, которая превосходна в балансе среди характеристик, таких как предел прочности при изгибе, предел прочности при изгибе во влажном состоянии, коэффициент водопоглощения и разбухания по толщине и прочность на отслаивание, будучи способной к склеиванию при сравнительно низкой температуре и, которая особенно полезна для изготовления древесного материала. Кроме того, целью настоящего изобретения является предоставление древесного материала, который можно получить с использованием водной клеевой композиции.
Решение задачи
[0011] В результате непрерывного тщательного изучения авторы настоящего изобретения обнаружили, что водная клеевая композиция, содержащая сахарид, аммониевую соль неорганической кислоты, по меньшей мере, одну, выбранную из конкретных солей щелочных металлов и солей щелочноземельных металлов, превосходна в балансе среди свойств, таких как предел прочности при изгибе, предел прочности при изгибе во влажном состоянии, коэффициент водопоглощения и разбухания по толщине и прочность на отслаивание, будучи способной к склеиванию при сравнительно низкой температуре и, которая особенно полезна для изготовления древесного материала, тем самым завершая настоящее изобретение.
[0012] В одном аспекте настоящего изобретения предлагают водную клеевую композицию, содержащую: сахарид (А); аммониевую соль неорганической кислоты (B); и соль металла (C), где соль металла (С) содержит, по меньшей мере, одну, выбранную из солей калия, солей кальция, солей натрия и солей магния.
[0013] В одном варианте осуществления настоящего изобретения предлагают водную клеевую композицию, где соль металла (С) представляет собой соль сильной кислоты.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения предлагают водную клеевую композицию, где соль металла (С) содержит хлорид магния.
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения предлагают водную клеевую композицию, где сахарид (А) содержит структуру, полученную из фруктозы.
[0014] В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения предлагают водную клеевую композицию, где аммониевая соль неорганической кислоты (В) содержит, по меньшей мере, одну, выбранную из гидрофосфата аммония, дигидрофосфата аммония, сульфата аммония и хлорида аммония.
В настоящем изобретении предлагают водную клеевую композицию, где соль металла (С) включена в количестве 2,0 масс. ч. или более из расчета на 100 масс. ч. от общей массы компонентов (А)-(С).
В одном аспекте настоящего изобретения предлагают древесный материал, который можно получить с использованием водной клеевой композиции.
Полезные эффекты изобретения
[0015] Водная клеевая композиция в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения содержит сахарид (А), аммониевую соль неорганической кислоты (В) и соль металла (С), содержащую, по меньшей мере, одну, выбранную из солей калия, солей кальция, солей натрия и солей магния, и, следовательно, превосходна в балансе среди свойств таких как предел прочности при изгибе, предел прочности при изгибе во влажном состоянии, коэффициент водопоглощения и разбухания по толщине и прочность на отслаивание, будучи способной к склеиванию при сравнительно низкой температуре и, которая особенно полезна для изготовления древесного материала.
Описание вариантов осуществления
[0016] Водная клеевая композиция по вариантам осуществления настоящего изобретения содержит сахарид (А), аммониевую соль неорганической кислоты (В) и соль металла (С), и соль металла (С) содержит, по меньшей мере, одну, выбранную из солей калия, солей кальция, солей натрия и солей магния.
В настоящем изобретении ʺсахаридом (А)ʺ обычно называют сахарид и особенно не ограничивают, до тех пор, пока доступна целевая водная клеевая композиция по настоящему изобретению. Сахарид (А) содержит, например, моносахарид, дисахарид, трисахарид, тетрасахарид, полисахарид и другие олигосахариды.
[0017] Конкретные примеры ʺмоносахаридаʺ включают в себя следующие: гексозы, такие как глюкоза, псикоза, фруктоза, сорбоза, тагатоза, аллоза, альтроза, манноза, гулоза, идоза, галактоза, талоза, фукоза, фукулоза и рамноза; триозы, такие как кетотриоза (дигидроксиацетон) и альдотриоза (глицеральдегид); тетрозы, такие как эритролуза, эритроза и треоза; и пентозы, такие как рибулоза, ксилулоза, рибоза, арабиноза, ксилоза, ликсоза и дезоксирибоза.
[0018] Примеры ʺдисахаридаʺ включают в себя сахарозу, лактозу, мальтозу, трегалозу, туранозу и целлобиозу.
Примеры ʺтрисахаридаʺ включают в себя раффинозу, мелезитозу, мальтотриозу и 1-кестозу (GF2).
Примеры ʺтетрасахаридаʺ включают в себя акарбозу, стахиозу и нистозу (GF3).
Примеры ʺполисахаридаʺ включают в себя гликоген, крахмал (амилозу, амилопектин и т.д.), целлюлозу, декстрин, глюкан, N-ацетилглюкозамин, хитин и инулин (включая фруктофуранозилнистозу: GF4).
Примеры ʺдругих олигосахаридовʺ включают в себя фруктоолигосахарид, галактоолигосахарид и маннановый олигосахарид.
[0019] Этот (эти) ʺсахарид(ы)ʺ можно использовать по отдельности или в комбинации.
ʺСахаридʺ предпочтительно содержит структуру, полученную из фруктозы. Примеры сахарида могут включать в себя саму фруктозу, сахарозу и инулин.
Инулин обычно относят к полимеру фруктозы, включающей в себя глюкозу, связанную с концом цепи. Таким образом, инсулин включает в себя, например, 1-кестозу (GF2), включенную в простейший трисахарид, нистозу (GF3), включенную в тетрасахарид, фруктофуранозилнистозу (GF4), включенную в полисахарид, и тому подобное. 1-Кестоза состоит из двух фруктоз и одной глюкозы, тогда как нистоза состоит из трех фруктоз и одной глюкозы.
Когда ʺсахаридʺ содержит структуру, полученную из фруктозы, водная клеевая композиция по настоящему изобретению является в большей степени превосходной по водостойкости. Поэтому в отношении древесного материала по настоящему изобретению предел прочности при изгибе во влажном состоянии может еще больше увеличиваться, а коэффициент водопоглощения и разбухания по толщине может дополнительно уменьшаться.
В качестве ʺсахаридовʺ можно использовать коммерчески доступные продукты.
[0020] В настоящем изобретении ʺаммониевой солью неорганической кислоты (B)ʺ обычно называют аммониевую соль неорганической кислоты и особенно не ограничивают до тех пор, пока доступна целевая водная клеевая композиция по настоящему изобретению.
Примеры ʺаммониевой соли неорганической кислотыʺ могут включать в себя сульфат аммония, гидросульфат аммония, галогенид аммония (например, хлорид аммония, фторид аммония, бромид аммония, иодид аммония и т.д.), фосфат аммония, гидрофосфат аммония и дигидрофосфат аммония.
[0021] ʺАммониевая соль неорганической кислотыʺ предпочтительно представляет собой, по меньшей мере, одну, выбранную из сульфата аммония, хлорида аммония, гидрофосфата аммония и дигидрофосфата аммония.
Когда ʺаммониевая соль неорганической кислоты (B)ʺ представляет собой, по меньшей мере, одну, выбранную из сульфата аммония, хлорида аммония, гидрофосфата аммония и дигидрофосфата аммония, водная клеевая композиция по настоящему изобретению обладает в большей степени превосходной способностью к отверждению, что позволяет дополнительно улучшить связующие свойства (предел прочности при изгибе и прочность на отслаивание) древесного материала.
ʺАммониевая(ые) соль(и) неорганической кислотыʺ можно использовать по отдельности или в комбинации.
В качестве ʺаммониевой соли неорганической кислотыʺ можно использовать коммерчески доступные продукты.
[0022] В настоящем изобретении ʺсоль метала (С)ʺ содержит, по меньшей мере, одну, выбранную из солей калия, солей кальция, солей натрия и солей магния.
Примеры соли металла (С) включают в себя: соли калия, такие как сульфат калия, гидросульфат калия, галогенид калия (например, фторид калия, хлорид калия, бромид калия и иодид калия), фосфат калия, гидрофосфат калия и дигидрофосфат калия; соли кальция, такие как сульфат кальция, гидросульфат кальция, галогенид кальция (например, фторид кальция, хлорид кальция, бромид кальция и иодид кальция), фосфат кальция, гидрофосфат кальция и дигидрофосфат кальция; соли натрия, такие как сульфат натрия, гидросульфат натрия, галогенид натрия (например, фторид натрия, хлорид натрия, бромид натрия и иодид натрия), фосфат натрия, гидрофосфат натрия и дигидрофосфат натрия; и соли магния, такие как сульфат магния, гидросульфат магния, галогенид магния (например, фторид магния, хлорид магния, бромид магния и иодид магния), фосфат магния, гидрофосфат магния и дигидрофосфат магния.
[0023] Соль металла (С) предпочтительно представляет собой, по меньшей мере, одну, выбранную из сульфата калия, гидросульфата калия, хлорида калия, гидрофосфата калия и дигидрофосфата калия; сульфата кальция, гидросульфата калия, хлорида кальция, гидрофосфата кальция и дигидрофосфата кальция; сульфата натрия, гидросульфата натрия, хлорида натрия, гидрофосфата натрия и дигидрофосфата натрия; и сульфата магния, гидросульфата магния, хлорида магния, гидрофосфата магния и дигидрофосфата магния.
[0024] Соль металла (С) предпочтительно представляет собой соль металла сильной кислоты и более предпочтительно соль металла серной кислоты и галогенида металла. Когда соль металла (С) представляет собой соль металла сильной кислоты, древесный материал, полученный с использованием водной клеевой композиции по настоящему изобретению, может быть отвержден путем нагревания и повышения давления при более низкой температуре в течение более короткого времени.
[0025] Соль металла (С) является особенно предпочтительной, по меньшей мере, одна, выбранная из сульфата калия, хлорида калия, сульфата кальция, хлорида кальция, сульфата натрия, хлорида натрия, сульфата магния и хлорида магния. Когда соль металла (С) является, по меньшей мере, одной, выбранной из сульфата калия, хлорида калия, сульфата кальция, хлорида кальция, сульфата натрия, хлорида натрия, сульфата магния и хлорида магния, древесный материал, полученный с использованием водной клеевой композиции по настоящему изобретению может быть отвержден путем нагревания и повышения давления при более низкой температуре в течение более короткого времени и следовательно может проявить более низкий коэффициент водопоглощения и разбухания по толщине и более высокий предел прочности при изгибе во влажном состоянии.
[0026] Соль металла (С) содержит наиболее предпочтительно хлорид магния. Когда соль металла (С) содержит хлорид магния, древесный материал по настоящему изобретению может быть отвержден путем нагревания и повышения давления при более низкой температуре в течение более короткого времени и следовательно может проявить более низкий коэффициент водопоглощения и разбухания по толщине и более высокий предел прочности при изгибе во влажном состоянии.
Эта (эти) соль(и) металлов (C) можно использовать по отдельности или в комбинации.
В качестве соли металла (C) можно использовать коммерчески доступные продукты.
[0027] Количество для каждого из компонентов (А)-(С) особенно не ограничивают, до тех пор, пока доступна целевая водная клеевая композиция по настоящему изобретению.
Компонент (А) предпочтительно включают в состав в количестве от 20 до 95 масс. ч., более предпочтительно от 50 до 90 масс. ч. и особенно предпочтительно от 60 до 85 масс. ч. из расчета на 100 масс. ч. от общего количества компонентов (A)-(C).
Компонент (В) предпочтительно включают в состав в количестве от 1 до 50 масс. ч., более предпочтительно от 3 до 35 масс. ч. и особенно предпочтительно от 5 до 25 масс. ч. из расчета на 100 масс. ч. от общего количества компонентов (A)-(C).
Компонент (С) предпочтительно включают в состав в количестве от 0,5 до 50 масс. ч., более предпочтительно от 1 до 25 масс. ч. и особенно предпочтительно от 2 до 15 масс. ч. из расчета на 100 масс. ч. от общего количества (A)-(C).
[0028] Если компонент (А) включен в состав в количестве от 20 до 95 масс. ч., древесный материал, изготовленный с использованием водной клеевой композиции по настоящему изобретению, может иметь более превосходные предел прочности при изгибе во влажном состоянии и коэффициент водопоглощения и разбухания по толщине.
Если компонент (В) включен в состав в количестве от 1 до 50 масс. ч., отверждаемость водной клеевой композиции по настоящему изобретению улучшается, так что древесный материал может быть отвержден путем нагревания и повышения давления при более низкой температуре за более короткое время.
Если компонент (С) включен в состав в количестве от 0,5 до 50 масс. ч, древесный материал по настоящему изобретению может быть в большей степени превосходным при низкотемпературном отверждении.
[0029] Водная клеевая композиция в соответствии с настоящим изобретением содержит воду и имеет вид водного раствора, в котором все вышеупомянутые компоненты (А)-(С) растворяются в воде или в виде дисперсии, в которой, по меньшей мере, один из вышеупомянутых компонентов (А)-(С) диспергируется, не растворяясь в воде.
ʺВодойʺ в контексте данного документа обычно называют ʺводуʺ и особенно не ограничивают до тех пор, пока доступна целевая водная клеевая композиция по настоящему изобретению. Ее примеры могут включать в себя дистиллированную воду, деионизированную воду, чистую воду, водопроводную воду и техническую воду.
Количество воды, содержащейся в водной клеевой композиции в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения особенно не ограничивают до тех пор, пока доступна целевая водная клеевая композиция по настоящему изобретению и выбирают соответствующим образом с учетом используемых компонентов (А)-(С) и добавок.
[0030] Водная клеевая композиция в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения предпочтительно включает в себя воду в количестве от 10 до 90 масс. ч., более предпочтительно от 20 до 80 масс. ч. и особенно предпочтительно от 30 до 60 масс. ч. из расчета на 100 масс. ч. от общего количества компонентов (А)-(С).
Водная клеевая композиция в соответствии с настоящим изобретением существует в виде водного раствора или водной дисперсии, так что ее легко наносить или распылять на склеиваемый материал. Кроме того, водная клеевая композиция в соответствии с настоящим изобретением превосходна в отношении защиты окружающей среды и защиты производственных условий рабочих, поскольку органический растворитель предпочтительно не используется.
[0031] Водная клеевая композиция в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения может содержать другие компоненты. Примеры компонентов могут содержать загуститель, консервант, средство для защиты от плесени, антикоррозийное средство и стабилизатор дисперсии.
Загуститель используют для предотвращения снижения вязкости композиции в случае повышения давления и нагревания и особенно не ограничивают до тех пор, пока доступна целевая водная клеевая композиция по настоящему изобретению. Загуститель классифицируют, например, на органический загуститель и неорганический загуститель.
Примеры неорганического загустителя могут включать в себя глину, тальк и диоксид кремния.
Примеры органического загустителя могут включать в себя карбоксиметилцеллюлозу, поливиниловый спирт и растительную муку, такую как пшеничная мука, кукурузный крахмал, рисовая мука высшего сорта, мука из грецкого ореха и кокосовая мука.
Эти загустители можно использовать по отдельности или в комбинации.
[0032] Водная клеевая композиция в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения может быть получена путем смешивания вышеупомянутых компонентов (А)-(С) и при необходимости других компонентов и воды с последующим перемешиванием. Порядок смешивания соответствующих компонентов (А)-(С), воды и других компонентов, способ смешивания и способ перемешивания особенно не ограничивают до тех пор, пока доступна целевая водная клеевая композиция по настоящему изобретению.
[0033] Древесный материал в соответствии с настоящим изобретением изготавливают путем нанесения или распыления водной клеевой композиции в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения на древесный элемент (сырье) (например, волокна древесных или травянистых растений, мелкие куски и шпон и т.д.), нагревая древесный элемент для соединения и прессования древесного элемента.
Примеры древесного элемента (сырья) включают в себя элементы, полученные путем шлифования древесины, например пиломатериалы, шпон, древесная стружка, древесная щепа, древесные волокна и растительные волокна и тому подобное.
Примеры древесного материала включают в себя материалы, полученные путем склеивания древесного элемента с использованием адгезива, например ламинированная древесина, фанера, древесно-стружечные плиты, древесно-волокнистых плиты, МДФ и тому подобное.
Водная клеевая композиция в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения может быть использована для соединения различных склеиваемых материалов (например, бумаги, древесных волокон, фанеры и т.д.) и может быть соответствующим образом использована для изготовления вышеупомянутого древесного материала.
[0034] В случае изготовления древесного материала путем формования (прессования), условия изготовления, такие как количество покрывающего слоя водной клеевой композиции, способ нанесения, давление прессования, температура прессования и время прессования, соответственно выбирают в зависимости от типа, формы и размера древесного элемента, размера древесного материала, который должен быть изготовлен и особенно не ограничивают до тех пор, пока доступен целевой древесный материал по настоящему изобретению.
Количество покрывающего слоя водной клеевой композиции предпочтительно находится в диапазоне от 5 до 80 масс. ч., более предпочтительно от 10 до 60 масс. ч. и особенно предпочтительно от 20 до 40 масс. ч. из расчета на 100 масс. ч. высушенного древесного элемента.
[0035] Способ нанесения водной клеевой композиции предпочтительно представляет собой способ нанесения с использованием ролика и кисти, способ распыления с использованием спрея, способ пропитки водной клеевой композицией или тому подобное.
Давление прессования предпочтительно находится в диапазоне от 0,5 до 6,0 МПа. Если давление прессования составляет 6,0 МПа или менее, древесный материал практически не ухудшается, поскольку не применяется слишком большое давление. Если давление прессования составляет 0,5 МПа или более, станет возможным в удовлетворительной степени склеить древесный элемент.
[0036] Температура прессования предпочтительно находится в диапазоне от 140 до 230°С, более предпочтительно от 140 до 200°С и особенно предпочтительно от 140 до 170°С. Если температура прессования составляет 230°C или ниже, достигается низкое потребление энергии из-за не слишком высокой температуры, и древесный материал практически не ухудшается. Если температура прессования составляет 140°C или выше, склеивание может продолжиться в течение соответствующего времени.
[0037] Время прессования предпочтительно находится в диапазоне от 3 до 10 минут, более предпочтительно от 3 до 9 минут и особенно предпочтительно от 3 до 7 минут. Если время прессования составляет 10 минут или меньше, достигается низкое потребление энергии из-за не слишком высокой температуры, и древесный материал практически не ухудшается. Если время прессования составляет 3 минуты или более, гарантируется соответствующее время склеивания и что дает возможность обеспечения соответствующего склеивания.
[0038] Древесный материал, полученный таким образом вышеуказанным способом, пригоден для различных применений, например строительных материалов, мебели и т.д., как и обычный древесный материал.
Примеры.
[0039] Настоящее изобретение будет описано ниже посредством примеров и сравнительных примеров. Следует отметить, однако, эти примеры предназначены для описания настоящего изобретения, и настоящее изобретение не ограничено ими.
[0040] В качестве компонентов водной клеевой композиции были приготовлены следующие компоненты. Торговое название и название фирмы-производителя указаны в скобках. Массовые части.
<Сахарид (А)>
Сахароза (A-1) (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
Фруктоза (A-2) (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
Инулин (А-3) (произведенный Fuji nihon seito Corporation, Fuji FFSC (торговое название))
[0041] <Аммониевая соль неорганической кислоты (B)>
Дигидрофосфат аммония (B-1) (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
Гидрофосфат аммония (B-2) (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
Сульфат аммония (B-3) (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
Ацетат аммония (B'-4) (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
<Соль металла (С)>
Хлорид магния (C-1) (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
Сульфат магния (C-2) (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
Хлорид натрия (C-3) (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
[0042] Водную клеевую композицию примеров 1-13 получали следующим образом.
<Пример 1: Получение водной клеевой композиции>
72,7 Частей сахарозы (A-1) (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 18,2 частей дигидрофосфата аммония (B-1) (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) и 9,1 частей хлорида магния (C-1) (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) добавляли к 100 частям дистиллированной воды с последующим растворением при перемешивании при нормальной температуре с получением водной клеевой композиции примера 1. Состав водной клеевой композиции примера 1 показан в таблице 1.
[0043] <Примеры 2-13 и сравнительные примеры 14-18: Получение водной клеевой композиции>
Состав каждой из водных клеевых композиций примеров 2-13 и сравнительных примеров 14-18 показан в таблицах 1-3.
Аналогичным образом, как в примере 1, за исключением того, что компоненты (А), (В) и (С), используемые в примере 1, были заменены на компоненты, указанные в таблицах 1-3, и их количества, были получены водные клеевые композиции примеров 2-13 и сравнительных примеров 14-18.
Водную клеевую композицию состава (сравнительного примера) 17 получали добавлением 15,0 частей (В-1) к 100 частям дистиллированной воды. Поэтому добавление упоминается в таблице 3 таким образом. В состав 17 в таблице 3 не добавляют компоненты (А) и (С).
[0044]
[Таблица 1]
| Состав | (Пример) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| (A) | (A-1) | 72,7 | 76,2 | 78,2 | 80,0 | 84,2 | 68,1 | 61,6 |
| (A-2) | ||||||||
| (A-3) | ||||||||
| (B) | (B-1) | 18,2 | 19,0 | 19,5 | 10,0 | 5,3 | 21,3 | 25,6 |
| (B-2) | ||||||||
| (B-3) | ||||||||
| (B'-4) | ||||||||
| (C) | (C-1) | 9,1 | 4,8 | 2,3 | 10,0 | 10,5 | 10,6 | 12,8 |
| (C-2) | ||||||||
| (C-3) | ||||||||
| Вода | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
[0045]
[Таблица 2]
| Состав | (Пример) | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
| (A) | (A-1) | 72,7 | 72,7 | 72,7 | 72,7 | ||
| (A-2) | 72,7 | ||||||
| (A-3) | 72,7 | ||||||
| (B) | (B-1) | 18,2 | 18,2 | 18,2 | 18,2 | ||
| (B-2) | 18,2 | ||||||
| (B-3) | 18,2 | ||||||
| (B'-4) | |||||||
| (C) | (C-1) | 9,1 | 9,1 | 9,1 | 9,1 | ||
| (C-2) | 9,1 | ||||||
| (C-3) | 9,1 | ||||||
| Вода | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
[0046]
[Таблица 3]
| Состав | (Сравнительный пример) | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
| (A) | (A-1) | 100 | 80,0 | 80,0 | 72,7 | |
| (A-2) | ||||||
| (A-3) | ||||||
| (B) | (B-1) | 20,0 | 15,0 | |||
| (B-2) | ||||||
| (B-3) | ||||||
| (B'-4) | 18,2 | |||||
| (C) | (C-1) | 20,0 | 9,1 | |||
| (C-2) | ||||||
| (C-3) | ||||||
| Вода | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
[0047] Используя вышеупомянутые водные клеевые композиции примеров 1-13 и сравнительных примеров 14-18, были получены древесные материалы (древесно-стружечные плиты) примеров 19-35 и сравнительных примеров 36-42.
<Пример 19: Изготовление древесного материала>
Древесные волокна хвойного дерева, прошедшие через сито 60 меш, использовали в качестве древесного элемента (сырья). Водную адгезивную композицию примера 1 равномерно наносили на 72 части древесного элемента с использованием аэрозоля, так что содержание твердого вещества составляло 28 частей. Древесный элемент с покрытием сушили в печи при 80°С в течение 2 часов. После прессования при температуре обогревающей плиты 170°C под давлением 4 МПа в течение 9 минут получили древесный материал (древесно-стружечную плиту) толщиной 9 мм и плотностью 0,8 г/см3 примера 19. Состав и условия изготовления, используемые в примере 19, показаны на фиг. 4.
[0048] <Примеры 20-35 и сравнительные примеры 36-42: Изготовление древесного материала>
Состав и условия изготовления, используемые для получения древесно-стружечных плит примеров 20-35 и сравнительных примеров 36-42, указаны в таблицах 4-6.
Аналогичным образом, как в примере 19, за исключением того, что водная адгезивная композиция, используемая в примере 19, ее количество, количество древесного элемента и условия прессования (температура обогревающей плиты, давление и время прессования) были изменены на значения, указанные в таблицах 4-6, были получены древесные материалы (древесно-стружечные плиты) примеров 20-35 и сравнительных примеров 36-44. Другие условия, такие как размер и плотность каждой древесно-стружечной плиты являются такими же, как у древесно-стружечной плиты примера 19.
[0049] В отношении полученных таким образом древесно-стружечных плит соответствующий предел прочности при изгибе (Н/мм2), предел прочности при изгибе во влажном состоянии (испытание B) (Н/мм2), коэффициент водопоглощения и разбухания по толщине (%) и прочность на отслаивание (Н/мм2) были измерены в соответствии с JISA5908:2003.
Вышеупомянутая древесно-стружечная плита соответствует ʺне полированной плитеʺ ʺосновной древесно-стружечной плитыʺ, раскрытой в JISA5908:2003. ʺПредел прочности при изгибе(ах)ʺ в поперечном направлении почти такой же, как и в направлении длины, а меньшее значение применяли в качестве показателей ʺпредела прочности при изгибеʺ и ʺпредела прочности при изгибе во влажном состоянииʺ.
[0050] ʺПредел прочности при изгибе (Н/мм2)ʺ предпочтительно составляет 8,0 или более, более предпочтительно 13,0 или более и особенно предпочтительно 18,0 или более.
ʺПредел прочности при изгибе во влажном состоянии (Н/мм2)ʺ предпочтительно составляет 6,5 или более и более предпочтительно 9,0 или более.
ʺКоэффициент водопоглощения и разбухания по толщине (%)ʺ предпочтительно составляет 12 или менее.
ʺПрочность на отслаивание (Н/мм2)ʺ предпочтительно составляет 0,15 или более, более предпочтительно 0,2 или более и особенно предпочтительно 0,3 или более.
[0051]
[Таблица 4]
| Древесный материал | (Пример) | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | |
| Состав | Древесный элемент | Массовые части | 72 | 80 | 82 | 72 | 72 | 72 | 72 | 72 | 72 |
| Клеевая композиция | (Пример) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| Массовые части | 28 | 20 | 18 | 28 | 28 | 28 | 28 | 28 | 28 | ||
| Условия прессования | Температура | °C | 170 | 170 | 170 | 140 | 170 | 170 | 170 | 170 | 170 |
| Время | Минуты | 9 | 9 | 9 | 9 | 5 | 9 | 9 | 9 | 9 | |
| Давление | МПа | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | |
| Характеристики | Предел прочности при изгибе (Н/мм2) | 15 | 15 | 14 | 20 | 21,6 | 19 | 21,6 | 13 | 14,3 | |
| Предел прочности при изгибе во влажном состоянии (Н/мм2) | 9,3 | 8,8 | 8,2 | 6,9 | 7,8 | 10,5 | 10,7 | 8,5 | 6,6 | ||
| коэффициент водопоглощения и разбухания по толщине (%) | 2,4 | 6,8 | 11,0 | 8,1 | 3,1 | 7,8 | 6,8 | 9,3 | 7,5 | ||
| Прочность на отслаивание (Н/мм2) |
1,3 | 1,0 | 1,4 | 1,5 | 1,3 | 0,8 | 1,6 | 0,9 | 1,2 |
[0052]
[Таблица 5]
| Древесный материал | (Пример) | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | |
| Состав | Древесный элемент | Массовые части | 72 | 72 | 72 | 72 | 72 | 72 | 72 | 72 |
| Клеевая композиция | (Пример) | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | |
| Массовые части | 28 | 28 | 28 | 28 | 28 | 28 | 28 | 28 | ||
| Условия прессования | Температура | °C | 170 | 170 | 170 | 170 | 170 | 170 | 170 | 170 |
| Время | Минуты | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 | |
| Давление | МПа | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | |
| Характеристики | Предел прочности при изгибе (Н/мм2) | 20,5 | 19 | 24,0 | 22,5 | 21,2 | 18,8 | 27,1 | 18 | |
| Предел прочности при изгибе во влажном состоянии (Н/мм2) | 7,6 | 7,0 | 9,0 | 12,4 | 8,7 | 9,3 | 11,9 | 8,2 | ||
| коэффициент водопоглощения и разбухания по толщине (%) | 2,7 | 2,9 | 3,0 | 2,9 | 3,9 | 3,1 | 6,9 | 4,8 | ||
| Прочность на отслаивание (Н/мм2) |
1,3 | 1,0 | 1,3 | 1,4 | 1,3 | 1,5 | 1,8 | 1,1 |
[0053]
[Таблица 6]
| Древесный материал | (Сравнительный пример) | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | |
| Состав | Древесный элемент | Массовые части | 75 | 80 | 72 | 72 | 72 | 94 | 72 |
| Клеевая композиция | (Сравнительный пример) | 14 | 15 | 15 | 15 | 16 | 17 | 18 | |
| Массовые части | 25 | 20 | 28 | 28 | 28 | 6 | 28 | ||
| Условия прессования | Температура | °C | 170 | 170 | 140 | 170 | 170 | 170 | 170 |
| Время | Минуты | 9 | 9 | 9 | 5 | 9 | 9 | 9 | |
| Давление | МПа | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | |
| Характеристики | Предел прочности при изгибе (Н/мм2) | 13 | 19 | 14 | 19 | 19 | 1 | 15 | |
| Предел прочности при изгибе во влажном состоянии (Н/мм2) | * | 3,5 | * | * | ** | * | 0,8 | ||
| коэффициент водопоглощения и разбухания по толщине (%) | * | 20,4 | 50,1 | 35,0 | 17,0 | * | 34,2 | ||
| Прочность на отслаивание (Н/мм2) |
0,2 | 1,4 | 0,3 | 0,5 | 0,9 | 0,02 | 0,4 |
* указывает на ʺкрахʺ: древесный материал был сломан, так что он не может поддерживать форму полностью во время оценки.
** указывает на ʺчастичный крахʺ: древесный материал был частично разрушен, так что он не может поддерживать наполовину форму во время оценки.
[0054] Как показано в таблицах 4 и 5, древесные материалы примеров 19-35, изготовленные с использованием водных клеевых композиций примеров 1-13, были превосходны по пределу прочности при изгибе, пределу прочности при изгибе во влажном состоянии и прочности на отслаивание и продемонстрировали небольшой коэффициент водопоглощения и разбухания по толщине вне зависимости от того, что прессовали при сравнительно низкой температуре 170°C. Эти древесные материалы также были превосходны в балансе среди этих характеристик. Следовательно, клеевая композиция в соответствии с настоящим изобретением может быть соответствующим образом использована и нанесена на древесный элемент для изготовления древесного материала.
[0055] И наоборот, как показано в таблице 6, древесные материалы, изготовленные с использованием водных клеевых композиций сравнительных примеров 14-18, имеют проблемы относительно любого из предела прочности при изгибе, предела прочности при изгибе во влажном состоянии, прочности на отслаивание и коэффициента водопоглощения и разбухания по толщине. Эти древесные материалы особенно уступают по характеристикам во влажных условиях. Поэтому клеевые композиции сравнительных примеров являются неудовлетворительными для изготовления древесных материалов.
[0056] Эти результаты показали, что водная клеевая композиция, содержащая вышеупомянутые три компонента (А)-(С), применима для склеивания древесного элемента (сырья), и можно отформовать превосходный древесный материал путем прессования древесного элемента с его же использованием.
Промышленная применимость
[0057] Настоящее изобретение может предложить водную клеевую композицию, которая пригодна для склеивания древесного элемента. Древесный материал может быть соответствующим образом изготовлен путем прессования древесного элемента с использованием водной клеевой композиции в соответствии с настоящим изобретением.
1. Водная клеевая композиция, содержащая: сахарид (А), при этом указанный сахарид представляет собой фруктозу или содержит структуру, получаемую из фруктозы; аммониевую соль неорганической кислоты (B); и соль металла(C), где соль металла (C) содержит по меньшей мере одну, выбранную из сульфатных, гидросульфатных, галогенидных, фосфатных, гидрофосфатных и дигидрофосфатных солей калия, кальция, натрия или магния.
2. Водная клеевая композиция по п.1, где соль металла (С) представляет собой галогенид или соль серной кислоты.
3. Водная клеевая композиция по п.1 или 2, где соль металла (С) содержит хлорид магния.
4. Водная клеевая композиция по любому из пп.1-3, где сахарид (А) выбирают из группы, состоящей из фруктозы, сахарозы и инулина.
5. Водная клеевая композиция по любому из пп.1-4, где аммониевая соль неорганической кислоты (В) содержит, по меньшей мере, одну, выбранную из гидрофосфата аммония, дигидрофосфата аммония, сульфата аммония и хлорида аммония.
6. Древесный материал, покрытый водной клеевой композицией по любому из пп.1-5.
