Импрегнирование гибридными смолами

Импрегнирование гибридными смолами

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к гибридной смоле, подходящей, в частности, для импрегнирования бумажных полотнищ. Предложенная гибридная смола может применяться предпочтительно для улучшения механических свойств стабилизирующих слоев в многослойных плитах.

Уровень техники

Известно покрытие древесных материалов, таких как стружечные плиты, волокнистые плиты, например плиты MDF (medium density fiberboard - древесноволокнистые плиты средней плотности), плиты HDF (high density fiberboard - древесноволокнистые плиты высокой плотности) или плиты OSB (oriented structural board - ориентировано-стружечные плиты), декоративными бумагами, пропитанными преимущественно аминопластовыми смолами. Кроме того, известно покрытие слоистых прессованных материалов (continuous pressure laminate - CPL: ламинаты конвейерного производства), полученных наложением друг на друга нескольких бумажных слоев, декоративными бумагами, пропитанными преимущественно аминопластовыми смолами. Применяемые для этого декоративные бумаги имеют, как правило, плотность 30-140 г/м². Обычно применяемые для пропитки бумажных полотнищ смолы представляют собой продуты поликонденсации меламина с формальдегидом. Правда, применяются также продуты поликонденсации, полученные совместной поликонденсацией мочевины и/или меламина с формальдегидом.

Для компенсации растягивающего действия, оказываемого пропитанным смолой слоем, на плиту материала, обычно на ее противоположную сторону наносится стабилизирующий слой. В качестве стандартного импрегнирования для обычных стабилизирующих импрегнатов находят применение, например, меламиноформальдегидные смолы. Однако они дороги, так что предпринимаются поиски их альтернатив.

Меламино-карбамидо-формальдегидные смолы находят применение в различных областях, например для водостойкого проклеивания древесных материалов или для импрегнирования сердцевины декоративных бумаг. По сравнению с чисто меламиновыми смолами они обладают, в частности, экономическими преимуществами. В различных областях они, однако, не могут заменить чисто меламиноформальдегидные смолы, поскольку механические и химические свойства MUF-смол при прямом сравнении хуже. Так, например, MUF-смолы не развивают необходимого растягивающего действия для изготовления стабилизирующих импрегнатов для ламинатных полов, чтобы при одинаковом применении материала сбалансировать меламиновую поверхность. Соответственно в качестве стабилизирующих импрегнатов применялись либо чисто меламиноформальдегидные смолы, либо при применении MUF-смол требовались их очень большие количества, что наряду с экономическими недостатками приносит с собой также технические недостатки.

Задачей изобретения является создание системы смол, которая была бы менее дорогой, чем меламиноформальдегидные смолы, однако обладала бы достаточными механическими свойствами для применения в качестве стабилизирующего импрегнирования.

Раскрытие изобретения

Согласно изобретению эта задача решается посредством создания системы смол, включающей в себя:

(i) карбамидоформальдегидную смолу, меламиноформальдегидную смолу и/или меламино-карбамидо-формальдегидную смолу и

(ii) ненасыщенную полиэфирную смолу.

Согласно изобретению было установлено, что за счет добавления ненасыщенной полиэфирной смолы к системе смол, включающей в себя карбамидоформальдегидную смолу, меламиноформальдегидную смолу и/или меламино-карбамидо-формальдегидную смолу, достигается заметное улучшение технических свойств и, в частности, прочности по сравнению с традиционными MUF-смолами (меламино-карбамидо-формальдегидными смолами или меламино-карбамидо-формальдегидными конденсатами). Благодаря этому с помощью предложенной системы смол могут быть реализованы такие же свойства, что и с помощью более дорогих меламиновых смол или по сравнению с аналогично благоприятными MUF-смолами - лучшие технические свойства.

Предложенная система смол, представляющая собой гибридную смолу, т.е. смолу, состоящую, по меньшей мере, из двух компонентов, включает в себя в качестве компонента (i) карбамидоформальдегидную смолу (UF-смолу), меламиноформальдегидную смолу (MF-смолу) и/или меламино-карбамидо-формальдегидную смолу (MUF-смолу). Смолы представляют собой соответственно поликонденсаты. Преимущественно компонент (i) содержит, по меньшей мере, одну определенную массовую долю смолы, полученную из карбамида, конкретно массовую долю ≥ 1 мас.%, предпочтительно ≥ 5 мас.%, более предпочтительно ≥ 40 мас.% и наиболее предпочтительно ≥ 50 мас.% по отношению ко всей системе смол.

Особенно предпочтительно система смол содержит в качестве компонента (i) меламино-карбамидо-формальдегидную смолу, полученную смешиванием карбамидоформальдегидных и меламиноформальдегидных смол. В то время как, в принципе, могут использоваться любые массовые соотношения UF- и MF-смол, например в диапазоне от 99:1 до 1:99, предпочтительны системы, в которых UF-смола образует основную массовую долю. Преимущественным является массовое соотношение UF-смолы к MF-смоле > 1,1:1, конкретно > 1,1:0,9, более предпочтительно > 1,5:1 и наиболее предпочтительно > 2:1 соответственно.

В другом варианте компонентом (i) является меламино-карбамидо-формальдегидная смола (MUF-смола), полученная воздействием формальдегида на смеси меламина и карбамида, т.е. смола, полученная поликонденсацией мономерных исходных веществ.

Также в этом варианте массовая доля карбамида преимущественно выше массовой доли меламина, а именно, конкретно массовое соотношение > 1,1:1, предпочтительно > 1,1:0,9 и более предпочтительно > 1,5:1.

Предложенная система смол включает в себя в качестве второго компонента (ii) ненасыщенную полиэфирную смолу. Ненасыщенные сложные полиэфиры представляют собой полиэфирные конденсаты, содержащие еще, по меньшей мере, одну двойную С=С связь. Такие двойные С=С связи являются радикально сшиваемыми. В принципе, в качестве сложных полиэфиров могут применяться любые конденсаты одной или нескольких ди- или многофункциональных кислот и одного или нескольких ди- или многофункциональных спиртов, если, по меньшей мере, один из применяемых мономеров содержит двойную связь. Особенно подходящими оказались конденсаты, в которых в качестве кислотного мономерного звена применена малеиновая кислота. Другие подходящие кислоты для получения компонента (ii) включают в себя, например, фталевую кислоту, тетрагидрофталевую кислоту, терефталевую кислоту и/или их ангидриды, а, кроме того, фумаровую кислоту. Также могут применяться смеси этих кислот и/или их ангидридов, а также смеси с адипиновой или себациновой кислотой.

В качестве спиртового мономерного звена для получения ненасыщенного сложного полиэфира применяется предпочтительным образом гликоль, в частности моноэтиленгликоль, диэтиленгликоль, 1,2-пропиленгликоль, 2,3-бутиленгликоль или 1,3-бутиленгликоль и, в частности, предпочтительно моноэтиленгликоль.

Другими предпочтительно применяемыми спиртами являются, например, сорбитол, неопентилгдиколь, глицерин, триметилолпропан, бутандиол или гександиол. Кроме того, могут применяться смеси перечисленных спиртов. Лишние кислотные группы в полиэфирной смоле могут быть нейтрализованы для лучшего регулирования реактивности в полиэфирной смоле органическими и/или неорганическими основаниями. Предпочтительно применяются амины, например триэтиламин или триэтаноламин.

Особенно предпочтительно ненасыщенный сложный полиэфир представляет собой конденсат малеиновой кислоты и моноэтиленгликоля.

Предложенная система смол может содержать помимо компонентов (i) и (ii) другие полимерные компоненты. Предпочтительны, однако, системы смол, не содержащие помимо компонентов (i) и (ii) никаких дополнительных полимерных компонентов, т.е., в частности, компонентов с молекулярной массой > 10000 г/моль, например>5000 г/моль, предпочтительно > 1000 г/моль и предпочтительнее 500 г/моль.

Предложенная система смол может содержать любые подходящие для применяемых смол диспергаторы или растворители. Предпочтительными являются водные системы смол, содержащие долю воды ≥ 5 мас.%, предпочтительнее ≥ 10 мас.% по отношению к общей массе. Система смол может содержать дополнительные компоненты, например смачиватели, отвердители, и другие добавки и вспомогательные вещества, например моноэтиленгликоль.

Предложенная система смол может применяться, например, в качестве клеевой системы с повышенными водостойкостью и клеящей силой или для поверхностных покрытий.

Предложенная система смол подходит, в частности, для применения в качестве импрегнирующей смолы для импрегнирования материалов в виде полотнищ из волокнистого сырья. Такими материалами в виде полотнищ являются, например, бумажные или тканые полотнища или нетканые материалы. При этом материалы в виде полотнищ могут быть получены, например, из природных и/или искусственных волокон.

Особенно благоприятным является применение системы смол для импрегнирования материалов в виде полотнищ из волокнистого сырья, которые применяются в качестве стабилизирующих слоев, в частности при производстве ламинатных полов. Благодаря их техническим свойствам и, в частности, их прочности с помощью предложенной системы смол возможно создание стабилизирующих слоев, которые при нанесении относительно небольших количеств смолы создают превосходное растягивающее действие. Наносимое количество смолы составляет при этом обычно 50-150 г/м², предпочтительнее 60-100 г/м². Масса импрегната составляет при этом обычно 50-250 г/м², предпочтительнее 100-200 г/м².

Объектом изобретения является также материал в виде полотнища из волокнистого сырья, в частности, как это описано выше, импрегнированный предложенной системой смол. Преимущественно в качестве материала в виде полотнища применяется бумага, в частности плотностью 30-140 г/м², в частности 40-100 г/м².

Изобретение относится, наконец, к многослойной плите, включающей в себя плиту материала, которая на своей лицевой поверхности покрыта, по меньшей мере, одним, пропитанным смолой бумажным слоем, а на противоположной стороне - по меньшей мере, одним, пропитанным смолой стабилизирующим слоем, причем, по меньшей мере, один бумажный слой и/или, по меньшей мере, один стабилизирующий слой импрегнирован предложенной системой смол.

Плитой материала является преимущественно плита из древесного материала, например стружечная или волокнистая плита, преимущественно плита MDF, плита HDF или плита OSB. Плитой материала может быть также плита из слоистого прессованного материала (плита CPL), изготовленная наложением друг на друга нескольких бумажных слоев. Бумажный слой, находящийся на лицевой поверхности многослойной плиты, представляет собой преимущественно лицевой бумажный слой и предпочтительнее декоративный бумажный слой. Лицевой бумажный слой имеет преимущественно измеренную по методу Бекка гладкость, по меньшей мере, 20 с, преимущественно, по меньшей мере, 25 с. Лицевой бумажный слой может иметь, например, плотность около 30 г/м², в частности 40-140 г/м².

Стабилизирующий слой представляет собой преимущественно материал в виде полотнища из волокнистого сырья, как это описано выше, импрегнированный или пропитанный смолой. Предложенная система смол может применяться для импрегнирования лицевого бумажного слоя, стабилизирующего слоя или обоих слоев. Предпочтительно предложенной системой смол импрегнируют, по меньшей мере, стабилизирующий слой. Предложенные смоляные системы оказывают превосходное растягивающее действие в стабилизирующих слоях.

Импрегнирование материалов в виде полотнища из волокнистого сырья и изготовление многослойных плит могут осуществляться, согласно изобретению, например, посредством прессования под высоким или низким давлением. Подходящими являются, например, многоэтажные прессы, короткотактовые прессы или непрерывно работающие прессы, например проходные прессы.

Изобретение поясняется ниже с помощью следующих примеров его осуществления и приложенного чертежа.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 изображен грубый схематичный разрез, поясняющий основополагающую структуру предложенной многослойной плиты 100. При этом плита 20 материала, которая включает в себя, например, плиту древесного материала, например стружечную или волокнистую плиту, преимущественно плиту MDF, плиту HDF, плиту OSB или плиту из слоистого прессованного материала, изготовленную наложением друг на друга нескольких бумажных слоев, покрыта пропитанным смолой бумажным слоем 30, представляющим собой, в частности, лицевой бумажный слой.

На другой стороне плиты 20 расположен стабилизирующий слой, также пропитанный смолой. Этот стабилизирующий слой противодействует растягивающему действию, оказываемому пропитанным смолой лицевым бумажным слоем. Согласно изобретению, по меньшей мере, один из слоев, т.е. бумажный слой 30 или стабилизирующий слой 40, импрегнирован предложенной гибридной смолой.

Осуществление изобретения

Пример 1. Система смол (гибридная смола)

Предложенную систему смол получают из:

- 61 г карбамидной смолы (стандартной);

- 29 г меламиновой смолы (стандартной);

- 13 г полиэфирного конденсата из ангидрида малеиновой кислоты и моноэтиленгликоля, молярная масса около 1000 г/моль;

- 25 г воды;

- 0,4 г смачивателя, 1,8 г отвердителя, 5 г моноэтиленгликоля.

Пример 2. Система смол - сравнительный пример

Система смол без полиэфирного конденсата была получена из следующих исходных материалов:

- 61 г карбамидной смолы (стандартной);

- 29 г меламиновой смолы (стандартной);

- 25 г воды;

- 0,4 г смачивателя, 1,0 г отвердителя (такое же время желирования), 5 г моноэтиленгликоля.

Пример 3. Стандартное импрегнирование

Стандартная импрегнирующая смола для стабилизирующих слоев состоит из следующих компонентов:

- 100 г меламиновой смолы;

- 25 г воды;

- 0,4 г смачивателя, 0,6 г отвердителя (такое же время желирования), 5 г моноэтиленгликоля.

Благодаря описанной смоле с помощью стандартной бумаги плотностью 80 г/м был получен стабилизирующий импрегнат с количеством нанесенной смолы 100 г/м² и остаточной влажностью 6,5%.

Пример 4. Испытание на растягивающее действие

Стандартную бумагу плотностью 80 г/м² импрегнировали предложенной гибридной смолой по примеру 1 и системой смол по сравнительному примеру 2. Импрегнат высушивали при 160°С до остаточной влажности 6,5%. Количество нанесенной смолы составило 100 г/м². Импрегнаты прессовали в короткотактовом прессе при 180°С в течение 30 секунд в волокнистую плиту высокой плотности (HDF). На противоположную сторону плиты HDF наносили стандартное импрегнирование по примеру 3. После охлаждения образцов определяли коробление в мм на 200 мм опоры.

Оказалось, что плита в сравнительном примере была покороблена в направлении стандартного стабилизирующего импрегната из-за его более сильного растягивающего действия. В противоположность этому плита, покрытая бумагой, пропитанной гибридной смолой по примеру 1, была искривлена в направлении испытуемого импрегната (кривизна + 0,1 мм/200 мм). Следовательно, с применением такой же смолы удалось достичь более сильного растягивающего действия.

1. Система смол, включающая в себя:(i) меламино-карбамидо-формальдегидную смолу и(ii) ненасыщенную полиэфирную смолу,в качестве клеевой системы или импрегнирующей смолы.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве компонента (i) она содержит меламино-карбамидо-формальдегидную смолу, полученную смешиванием карбамидоформальдегидной и меламиноформальдегидной смол.

3. Система по п.2, отличающаяся тем, что соотношение массовых частей карбамидоформальдегидной смолы к меламиноформальдегидной смоле составляет более 1,1:0,9.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что компонент (i) содержит меламино-карбамидо-формальдегидную смолу, полученную воздействием формальдегида на смесь меламина и карбамида.

5. Система по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что компонент (ii) представляет собой конденсат малеиновой кислоты и гликолей.

6. Применение системы смол по одному из пп.1-5 в качестве импрегнирующей смолы для импрегнирования материалов в виде полотнищ из волокнистого сырья.

7. Применение по п.6, отличающееся тем, что материалы в виде полотнищ представляют собой бумажные полотнища, и/или тканые полотнища, и/или нетканые материалы.

8. Применение системы смол по одному из пп.1-5 для импрегнирования материалов в виде полотнищ из волокнистого сырья, в частности бумажных полотнищ для покрытия плитообразных материалов в печатных прессах.

9. Применение системы смол по одному из пп.1-5 для импрегнирования материалов в виде полотнищ из волокнистого сырья, в частности бумажных полотнищ, используемых в качестве стабилизирующего слоя при производстве ламинатных полов.

10. Материал в виде полотнища из волокнистого сырья, импрегнированный системой смол по одному из пп.1-5.

11. Многослойная плита, включающая в себя плиту древесного материала, которая на своей лицевой поверхности покрыта, по меньшей мере, одним пропитанным смолой бумажным слоем, а на противоположной стороне - по меньшей мере, одним пропитанным смолой стабилизирующим слоем, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один бумажный слой и/или, по меньшей мере, один стабилизирующий слой импрегнирован системой смол по одному из пп.1-5.

12. Плита по п.11, отличающаяся тем, что стабилизирующий слой импрегнирован системой смол по одному из пп.1-5.