包含脫纖纖維素的木素纖維素材料的制作方法
【專利說明】包含脫纖纖維轟的木轟纖維轟材料
[0001] 本發(fā)明設(shè)及包含一種或多種含木素纖維素的物質(zhì)（Iignocellulosics)、微纖化纖 維素和粘合劑、任選膨脹或可膨脹塑料顆粒和任選添加劑的木素纖維素材料，W及生產(chǎn)所 述木素纖維素材料的方法。
[0002] DE19947856A1公開了木纖維板，尤其是MDF板，其中由廢紙回收的纖維素纖維替代 一些木纖維。其中測試廢紙纖維素纖維對木纖維的高達90%混合物。然而，沒有報導(dǎo)板的機 械性能。
[0003] Holz als Roh-und Werkstoff 1970,28,3，第101-104頁公開了包含混合廢紙條 的創(chuàng)花板。廢紙在文件粉碎機中粉碎，與木片1:1混合，樹脂酸鹽化并壓縮成創(chuàng)花板。紙與木 片的混合存在問題并且機械性能仍需要改進。
[0004] 本發(fā)明的目的是克服上述缺點，尤其是生產(chǎn)具有改進機械性能的木素纖維素材 料。
[000引我們已發(fā)現(xiàn)該目的通過包含如下組分的新型和改進木素纖維素材料實現(xiàn)：
[0006] A)30-98.99重量％-種或多種含木素纖維素的物質(zhì)，
[0007] B )0.01-50重量％微纖化纖維素，
[0008] CH-50重量％選自氨基樹脂、酪醒樹脂、具有兩個或更多個異氯酸醋基團的有機 異氯酸醋或其混合物的粘合劑，任選具有固化劑，
[0009] D)0-25重量％具有10-150kg/m3堆密度的膨脹塑料顆粒，和
[0010] E)0-68重量％添加劑。
[0011] 我們已進一步發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)木素纖維素材料的新型和改進方法，包括將如下組分混合 并隨后在升高溫度和升高壓力下壓縮：
[001引A)30-98.99重量％-種或多種含木素纖維素的物質(zhì)，
[0013] 6)0.01-50重量％微纖化纖維素，
[0014] CH-50重量％選自氨基樹脂、酪醒樹脂、具有兩個或更多個異氯酸醋基團的有機 異氯酸醋或其混合物的粘合劑，任選具有固化劑，
[001引 D)0-25重量％具有10-150kg/m嘴密度的膨脹塑料顆粒，和
[0016] E)0-68重量％添加劑。
[0017] 組分A)、B)、C)和任選D)和E)之和為100%。
[0018] 術(shù)語"木素纖維素材料"表示單-或多層木素纖維素材料，即具有1-5層，優(yōu)選1-3 層，更優(yōu)選1或3層的木素纖維素材料。就此而言，木素纖維素材料任選包括膠合碎片基 (veneered chip-base)、OSB或纖維基材料，尤其是木纖維基材料如LDF、MDF和HDF材料，優(yōu) 選碎片-或纖維基材料，更優(yōu)選碎片基材料。包括面板、瓦、模制品、半編織品（36111王-化bri cate)或復(fù)合材料，優(yōu)選面板、瓦、模制品或復(fù)合材料，更優(yōu)選面板。
[0019] 組分 A
[0020] 含木素纖維素的物質(zhì)包含木素纖維素。木素纖維素含量可在寬范圍內(nèi)改變且通常 為20-100重量％，優(yōu)選50-100重量％，更優(yōu)選85-100重量％，尤其是等于100重量％木素纖 維素。術(shù)語"木素纖維素"對于熟練技術(shù)人員是已知的。
[0021] -種或多種含木素纖維素的物質(zhì)合適地為例如稻草、木本植物、木或其混合物。兩 種或更多種含木素纖維素的物質(zhì)通常來自2-10,優(yōu)選2-5,更優(yōu)選2-4,尤其是2或巧巾不同含 木素纖維素的物質(zhì)。
[0022] 木合適地包括木纖維或木顆粒如木板條、木條、木片、木屑或其混合物，優(yōu)選木片、 木纖維、木屑或其混合物，更優(yōu)選木片、木纖維或其混合物。木本植物合適地為例如亞麻、大 麻或其混合物。
[0023] 木顆?；蚰纠w維原料通常是森林間伐材、工業(yè)木材殘留物和用過的成材W及木本 植物和植物部分。
[0024] 木顆?；蚰纠w維可能來自任何所需的木品種如軟木或硬木，來自落葉或針葉林， 尤其是來自殘留工業(yè)木或人工林木，優(yōu)選按樹、云杉、山毛樣、松樹、落葉松、鍛樹、白楊、槐 樹、栗樹、冷杉木或其混合物，更優(yōu)選按樹、云杉和山毛樣木或其混合物，尤其是按樹和云杉 木或其混合物。
[0025] 本發(fā)明中的含木素纖維素的物質(zhì)通常被粉碎并W顆?；蚶w維使用。
[0026] 合適的顆粒包括銀屑片，木片，創(chuàng)片，木顆粒，任選粉碎的谷草，亞麻屑，棉花莖或 其混合物，優(yōu)選銀屑片，創(chuàng)片，木片，木顆粒，亞麻屑或其混合物，更優(yōu)選銀屑片，創(chuàng)片，木片， 木顆?；蚱浠旌衔铩?br>[0027] 粉碎的含木素纖維素的物質(zhì)的尺寸不關(guān)鍵，因為它們符合待生產(chǎn)的木素纖維素材 料。
[0028] 例如，定向創(chuàng)花板(OSB)使用已知為料條(S化and)的大碎片生產(chǎn)。用于OSB生產(chǎn)的 料條的平均粒度通常為20-300mm，優(yōu)選25-200mm，更優(yōu)選30-150mm。
[0029] 創(chuàng)花板通常使用小碎片生產(chǎn)。用于此的顆粒在尺寸上可通過篩析而分類。篩析例 如描述于DIN 4188或DIN ISO 3310中。平均粒度通常為0.01-30mm，優(yōu)選0.05-25mm，更優(yōu)選 0.1-20mmO
[0030] 合適的纖維包括木纖維、纖維素纖維、大麻纖維、棉纖維、竹纖維、芒草、甘薦渣或 其混合物，優(yōu)選木纖維、大麻纖維、竹纖維、芒草、甘薦渣(甘薦)或其混合物，更優(yōu)選木纖維、 竹纖維或其混合物。纖維長度通常為0.01-20mm，優(yōu)選0.05-15mm，更優(yōu)選0.1-lOmm。
[0031] 顆?；蚶w維通常-甚至當為純種類時，即僅使用上述種類(例如碎片、木片或木纖 維)之一時-呈混合物形式，其各部分、顆粒或纖維在尺寸和形狀上不同。
[0032] 加工形成所需含木素纖維素的物質(zhì)可根據(jù)本身已知的方法進行（例如參見 M.Dunky,P.Niemz,Holzwerkstoffe und Leime，第91-156頁，Springer Verlag Heide化erg,2002)。
[0033] 含木素纖維素的物質(zhì)可在將其干燥至低水含量(在常規(guī)窄范圍內(nèi)，稱為殘余水含 量)之后獲得，該水含量在本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員已知的常規(guī)干燥程序之后是常規(guī)的；該水不 包括在本發(fā)明所規(guī)定和報導(dǎo)的重量內(nèi)。
[0034] 本發(fā)明的含木素纖維素的物質(zhì)的平均密度可自由選擇，僅取決于所用含木素纖維 素的物質(zhì)，且通常為0.2-0.9g/cm3，優(yōu)選0.4-0.85g/cm 3，更優(yōu)選0.4-0.75g/cm3，尤其是0.4-0.6g/cm\
[0035] 含木素纖維素的物質(zhì)在平均密度為601-1200kg/m3,優(yōu)選601-850kg/m3,更優(yōu)選 601-800kg/m 3時，稱為高密度含木素纖維素的物質(zhì)，在平均密度為200-600kg/m3,優(yōu)選300- 600kg/m3，更優(yōu)選350-600kg/m3時，稱為低密度含木素纖維素的物質(zhì)。纖維板在密度> 800kg/m3時，稱為高密度纖維板化0巧，在密度為650-800kg/m3時，稱為中密度纖維板(MDF)， 在密度^ 650kg/m3時，稱為輕質(zhì)纖維板化DF)。
[0036] 組分 B
[0037] 組分B)合適地為微纖化纖維素，也稱為微纖維素、（纖維素)微纖維、納米纖化纖維 素、納米纖維素或(纖維素)納米纖維(CelIulose 2010,17,459;第460頁，右欄）。
[0038] 微纖化纖維素為已經(jīng)經(jīng)受脫纖的纖維素。因此，纖維素纖維的單個微纖維彼此部 分或完全地分離。微纖化纖維素具有0.1-1500皿，優(yōu)選l-1500]im，更優(yōu)選500-1300皿的平均 纖維長度，并且不小于15重量％纖維在長度上小于200WI1。
[0039] 微纖化纖維素通常具有IO-SOOmVg，優(yōu)選20-100mVg，更優(yōu)選30-75mVg的BET表面 積。
[0040] 微纖化纖維素通常具有^ 60SR，優(yōu)選^ 75SR，更優(yōu)選^ 80SR的脫水能力。
[0041 ] 平均纖維長度為重均纖維長度(Lw)，如根據(jù)化PPi標準T271 (參考化PPi Journal， 45(1962)，第1期，第38-45頁）所測定。不超過一定長度的纖維的比例同樣根據(jù)Tappi標準 T271測定。
[0042] 微纖化纖維素的BET表面積可通過如下程序測定：
[0043] 將微纖化纖維素含水配制劑(懸浮液、凝膠)放置在玻璃料上并用叔下醇洗涂。將 所得微纖化纖維素的叔下醇懸浮液從玻璃料轉(zhuǎn)移到具有玻璃蓋的冷卻金屬板(約(TC)(凍 干機、冷凍干燥機）。樣品在冷卻過夜時被干燥。叔下醇逐漸升華留下呈凍干狀態(tài)的結(jié)構(gòu)微 纖化纖維素。所得海綿狀的固體微纖化纖維素的表面積通過氮氣物理吸附而量化(在表面 積測量邸T測量儀(Micromeritics ASAP2420)中測量;氮氣負載對氮氣分壓作圖并采用肥T 理論評價）。
[0044] SR值通過ISO 5267-1 的Scho卵er-Riegler程序測定。
[004引纖維素是本身已知的和/或可通過本身已知的方法獲得。
[0046] 微纖化纖維素可由市購纖維素或由用于造紙業(yè)的纖維素獲得。
[0047] 微纖化纖維素可W幾種方式獲得：
[004引 a)在雙螺桿擠出機中擠出纖維素纖維，如W0-A-2010/149711或W0-A-2011/055148 所述，
[0049] b)用如W0-A-2011/051882所述的方法和/或改性劑化學(xué)品一起擠出纖維素纖維，
[0050] C)通過使迫使纖維素纖維的懸浮液在高壓下通過噴嘴而均化該懸浮液，如EP-A-51230或EP-A-402866的實施例1所述，
[0051 ] d)研磨纖維素纖維，尤其是在均料機中，如US-B-6，379，594所述，
[0052] e)-般機械粉碎，如EP-A-726356所述。
[0053] 微纖化纖維素優(yōu)選通過程序3)、6)、(1)、6)，更優(yōu)選通過程序3)、6)、(1)，尤其是通過 程序a)、b)生產(chǎn)。
[0054] 有用的纖維素包括再循環(huán)W及原始纖維素或其混合物，尤其是再循環(huán)W及原始纖 維素纖維或其混合物。通常用于此目的的任何等級都可W使用，實例是由機械漿和由來自 一年生和多年生植物的任何纖維獲得的纖維素纖維。機械漿包括例如磨木漿，例如磨石磨 木漿或壓力磨木漿，預(yù)熱法木片磨木漿(TMP)，預(yù)熱法木片化學(xué)機械漿(CTMP)，半化學(xué)漿，高 得率漿和盤磨機械漿(RMP) W及廢紙。還合適的為化學(xué)漿，其可W漂白或未漂白形式使用。 其實例為硫酸鹽、亞硫酸鹽和堿法漿。在化學(xué)漿中，優(yōu)選使用漂白化學(xué)漿，也稱為漂白牛皮 漿。所指的材料和/或纖維狀原料可單獨使用或混合使用。纖維素可如上述制造方法中產(chǎn)生 的那樣使用，經(jīng)過或不經(jīng)二次純化，優(yōu)選不經(jīng)二次純化，和/或如造紙中那樣使用。
[0055] 對于纖維素，