木板及其生产方法
【专利说明】木板及其生产方法
[0001]本申请涉及木板，尤其后固化的木板，和更特别地涉及具有优良溶胀性能的刨花板(particle board);还涉及生产这种板的方法。
[0002]刨花板是典型地由各种木材粒料，例如木肩，锯木刨花或锯肩制造的复合材料。它可特别地用于制造各类家具，例如橱柜，厨房坎具，和淋浴家具等等。一般地，通常通过混合木材粒料和粘合剂组合物，例如可热固化的树脂，随后将所得混合物制成片材，和在升高的温度下压缩所述片材，从而生产刨花板(有时称为"刨花板")。最常见地使用脲醛树脂(UF)，三聚氰胺脲甲醛树脂(MUF)和酚醛树脂作为刨花板内的粘合剂体系。而且，可使用各种添加剂，其中包括蜡，染料和剥离剂，它们增补具有进一步所需性能的刨花板。为了改进刨花板的视觉外观和耐久性，可将饰面施加到其可视的表面上。
[0003]与常规的木材产品和胶合板相比，刨花板具有各种优点，因为它比较便宜，且通常更加致密和更加均匀。结果，在许多应用中，刨花板替代了这些常规材料，主要是因为成本原因。
[0004]然而，在某些应用中，刨花板的一个主要缺点是，一旦暴露于湿气下延长的时间段，则它经历显著的溶胀。这尤其基于下述事实:特别地，脲醛刨花板显著吸湿。暴露于湿气或者与水直接接触通常导致该材料溶胀。结果，刨花板的外观和强度显著受到损害。由于对湿度的这一敏感性，因此在潮湿环境内采用刨花板可能不利地受到局限。
[0005]抗湿和抗溶胀也是其他类型的木板，例如胶合板的重要考虑因素，尽管与刨花板相比，胶合板的结构通常赋予它对湿气和溶胀不那么敏感。
[0006]木板当然必须满足包括满意的内部粘结强度，弹性模量，弯曲强度和尺寸稳定性的要求的组合。对例如因霉菌和/或生物降解导致的腐败抗性也是重要的。
[0007]以前尝试过例如通过使用较高量粘合剂，制造当暴露于湿气下时，具有降低的溶胀的脲醛刨花板。然而，使用显著较高量的粘合剂会负面影响刨花板的总体性能以及成本效率，且固化的UF粘合剂仍然倾向于吸湿。
[0008]而且，建议通过施加热量到成品上，减少UF/MUF刨花板内的溶胀，于是刨花板通常变得较少吸湿并减少热挤压应力。然而，即使这种技术可基本上导致刨花板的降低的溶胀，但宽泛施加热量还导致已固化的UF/MUF粘合剂降解，于是产品的结构完整性受到负面影响。
[0009]因此本发明要解决的一个具体的技术问题是克服以上的负面效果，并提供在厚度方向上低溶胀的刨花板，和生产这种刨花板的方法。
[0010]根据本发明，通过提供制造木板的方法，解决了上述技术问题，该方法包括下述步骤:
[0011](a)提供木块；
[0012](b)将碳水化合物粘合剂组合物施加到步骤(a)提供的木块上；
[0013](c)将步骤(b)获得的木块制成片材；
[0014](d)加热并挤压步骤(C)获得的片材以获得已固化的木板；和
[0015](e)后固化步骤(d)获得的木板。
[0016]在一个实施方案中，木板是刨花板，并且本发明提供制造刨花板的方法，该方法包括下述步骤:
[0017](a)提供木粒料；
[0018](b)混合步骤(a)提供的木材粒料与碳水化合物粘合剂组合物；
[0019](c)将步骤(b)获得的混合物制成片材；
[0020](d)加热并挤压步骤(C)获得的片材，获得已固化的刨花板；和
[0021](e)后固化步骤⑷获得的刨花板。
[0022]本文中的术语〃刨花板〃包括含木材粒料和粘合剂组合物的任何种类的刨花板。这种刨花板的实例包括中密度纤维板(MDF)，具有各种密度和强度的硬质纤维板或高密度纤维板，以及定向刨花板(OSB)。该刨花板可以是均匀的且可具有不均匀的结构，例如包括不同的材料层。例如，刨花板可具有3层，例如芯层和两层表面层，其中每一层包括不同的木材材料和/或不同等级的木材材料和/或不同密度和/或不同粘合剂组合物和/或粘合剂用量。
[0023]刨花板的厚度范围可以是5-100mm。优选的厚度范围为10_45mm或16_22mm。木板的厚度可以是多 5mm，多 8mm，多 10mm，多 15mm，和 / 或< 10Omm, 80mm，< 60mm，< 50mm，
45mm 或< 25mm0
[0024]木板的长度可以是^ 1.5m，^ 2m，^ 2.5m或^: 3m和/或< 8m，< 6m或^Ξ 5m。木板的宽度可以是^ lm, ^ 1.2m，^ 1.5m 或^ 1.8m 和 / 或< 4m，3m 或< 3.5m。
[0025]本文中所使用的术语“木材粒料”包括任何种类的木材粒料或纤维，例如木肩，木刨花，锯木刨花和锯肩或其混合物。来自原始木材和/或回收木材二者的木材粒料可用于生产本发明的刨花板。另外，任何种类的木材，例如桦树，山毛榉树，桤木，松木，云杉，热带木材和类似物可用作所述木材粒料的来源。根据本发明，进一步可能的是在制造刨花板中使用不同类型木材的混合物。而且，在以上定义的方法中所使用的木材粒料可以预干燥到小于8%，小于6%或小于5%的湿度。例如，可预干燥木材粒料到1-5%湿度的含湿量，例如2-4%的湿度，或1.5-3.5%的湿度。
[0026]根据本发明的措辞〃碳水化合物粘合剂组合物〃包括任何种类的碳水化合物-基粘合剂组合物，它可用于生产刨花板或木板。与在刨花板的制造中所使用的常规的粘合剂相反，在本发明的方法中所使用的碳水化合物粘合剂优选不含或基本上不含甲醛，和因此可避免与使用和/或释放甲醛有关的问题。这种碳水化合物粘合剂组合物可以是没有添加甲醛的粘合剂。
[0027]该碳水化合物粘合剂组合物可以是含至少40 %干重的碳水化合物的粘合剂组合物；它可包括至少50%，至少55%或至少60%干重的碳水化合物。
[0028]尽管不希望束缚于理论，但认为，由本发明与碳水化合物基粘合剂有关的后固化所提供的一个优点可在粘合剂内分解或转化吸湿组分，例如半纤维素(若存在的话)，和可能地以固化形式掺入这种组分；认为这会降低总的水吸收和/或保留和/或溶胀。按照这一方式，这种降解产物可以有效地对粘合剂功效实质上产生贡献。此外，可实现木材的应力释放和/或潜在的增加抗菌性；例如所存在的任何半纤维素可支持微生物生长，和减少和/或消除这一物种或类似物种可减少成品对腐败，霉菌或生物降解的任何敏感度。
[0029]优选地，步骤(d)的加热和挤压片材，获得已固化木板之后，和在步骤(e)的后固化木板之前，该木板具有:
[0030]a)内部粘结强度彡0.lN/mm2或彡0.15N/mm2，优选彡0.2N/mm2和更优选彡0.25N/mm2，特别地这根据EN 310:1993测量；和/或
[0031]b)弯曲中的弹性模量彡1000N/mm2，优选彡1200N/mm2，和更优选彡1300N/mm2，特别地这根据EN310:1993测量；和/或
[0032]c)弯曲强度彡5N/mm2，优选彡7N/mm2，和更优选彡10N/mm2，特别地这根据EN310:1993 来测量。
[0033]根据以上定义的方法的一个实施方案，碳水化合物粘合剂组合物包括至少一种碳水化合物组分；它可包括至少一种碳水化合物组分和至少一种胺组分。
[0034]本文的术语“碳水化合物组分”包括任何碳水化合物，它能与胺组分和任选地进一步的交联剂反应(例如通过施加热量)，以便形成合适地固化的产物。根据本发明，碳水化合物组分可选自单糖，二糖，多糖，或其反应产物。碳水化合物组分可包括至少一种还原糖。
[0035]本文中所使用的术语“还原糖”表示含有醛基或者可异构化，即发生互变异构现象，以含有醛基的一种或多种糖，所述基团可以例如用Cu-离子氧化，以得到羧酸。根据本发明，任何这种碳水化合物组分可以任选地被取代，例如被羟基，卤素，烷基，烷氧基和类似基团取代。在任何这种碳水化合物组分中，可存在一个或多个手性中心，和在每一手性中心处可能的两种光学异构体包括在本文描述的发明内。进一步地，还要理解，各种混合物，其中包括任何这种碳水化合物组分的各种光学异构体的外消旋混合物，或其他非对映异构体混合物，及其各种几何异构体可在本文描述的一个或多个实施方案中使用。
[0036]而且，尽管非-还原糖，例如蔗糖可能不是优选的，但在本发明的范围内，例如通过原位转化成还原糖，它们依然可能是有用的。进一步地，还要理解，单糖，二糖或多糖可部分与前体反应，形成碳水化合物反应产物。就碳水化合物反应产物衍生于单糖，二糖或多糖，且维持与胺组分类似的反应性，以形成与单体，二糖或多糖与胺组分的反应产物类似的反应产物来说，碳水化合物的反应产物在措辞“碳水化合物组分”的范围内。
[0037]碳水化合物粘合剂组合物可包括水溶性预反应的粘合剂组合物，后者包括(i)至少一种碳水化合物组分和(ii)至少一种含氮组分的反应产物。碳水化合物组分与含氮组分的重量比可以是0.5:1到30:1。
[0038]粘合剂可以是含有至少20wt %,例如至少25wt %，30wt %，35wt %，40wt %，45wt %，50wt %，55wt %，60wt %，65wt %，70wt %，75wt % 或 80wt % 所述预反应的粘合剂组合物和/或不大于85wt%，例如不大