Волокнистая плита, включающая материал, содержащий карбонат кальция - RU2655015C1

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение относится к продукту - волокнистой плите, включающей волокна в количестве от 50,0 до 99,0 весовых частей (сухой вес/сухой вес, с/с), по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц в количестве от 1,0 до 50,0 весовых частей (с/с), по меньшей мере, одно связующее в количестве от 0,05 до 25,0 весовых частей (с/с), по меньшей мере, один воск в количестве от 0 до 5,0 весовых частей (с/с), при этом, сумма количества волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц составляет 100,0 весовых частей (с/с); к способу производства такого продукта - волокнистой плиты, а также к использованию, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц, характеризующегося срединным по весу размером частицы d₅₀ от 0,5 до 150,0 мкм, в качестве замены волокон в продукте - волокнистой плите, предпочтительно, плите из волокон высокой плотности (high-density fiber - HDF), плите из волокон средней плотности (medium-density fiber - MDF), плите из волокон низкой плотности (low-density fiber - LDF) или древесностружечной плите.

Продукты - волокнистые плиты (далее - «волокнистые плиты»), такие как плиты из волокон средней плотности (MDF) и плиты из волокон высокой плотности (HDF), широко используются внутри помещений для изготовления мебели, дверей, декоративной облицовки стен, полов, разделительных перегородок благодаря согласованности таких свойств, как прочность, постоянство размеров, склонность к раскалыванию, упругие свойства и простота обработки поверхности. Такие волокнистые плиты являются композиционными продуктами, включающими, главным образом, древесные волокна, соединенные друг с другом, обычно, при помощи связующего путем нагревания и под давлением. Такие продукты и способы их производства описаны в ряде документов. Например, в WO 2006/042651 А1 описаны панели из материала от слегка окрашенного до белого, изготовленные из отбеленных древесных волокон и/или волокон, подвергнутых кубовому крашению белым пигментом. DE 43 10 191 А1 относится к древесностружечным плитам, включающим неорганические ячеистые материалы и замедлитель горения. Неорганические ячеистые материалы включают ячеистый материал, изготовленный из неорганических материалов. Например, это могут быть материалы, в качестве основного компонента содержащие неорганический оксид, такой как оксид кремния или оксид алюминия, с зернистой структурой, наполненной мельчайшими замкнутыми ячейками. US 5422170 А и US 5705001 А относятся к панелям на основе древесины, для изготовления которых перемешивают древесные волокна, неорганический ячеистый материал, замедлитель горения и органическое связующее и подвергают их горячему прессованию с получением панели на основе древесины. WO 2006/016416 А1 относится к негорючей плите MDF, получаемой путем создания воздухопроницаемого неорганического пленочного покрытия толщиной от 0,2 до 2 мм на поверхности плиты MDF, полученной путем соединения замедлителя горения, а также древесных волокон и клея, и формования путем горячего прессования, после ее изготовления. WO 2006/111458 А1 относится к ламинату высокого давления, включающему первый слой пропитанной смолой бумаги и, по меньшей мере, один армированный волокнами покровный слой. WO 2012/038076 А1 относится к огнестойкому ламинату, который отличается низкой теплотворной способностью≤3 МДж/кг по ISO 1716, содержащему множество тонких минеральных волокон или стекловолокнистых матов с различными функциональными свойствами и составом. US 2004/0258898 А1 относится к способу производства огнестойких композиционных панелей, включающему: создание водной суспензии частично растворимых солей бора; добавление клея к древесному материалу; и раздельное добавление указанной водной суспензии к указанному древесному материалу с целью его огнезащиты.

Кроме того, на рынке имеются бумажные продукты, содержащие волокна и материал в форме частиц. Например, WO 2009/074491 А1 относится к органическим волокнам с минерализованной поверхностью, включающим органические волокна с длиной в миллиметровом диапазоне, на поверхность которых, по меньшей мере частично, нанесены при помощи связующих высокодисперсные наночастицы карбоната щелочноземельного металла, к способу производства таких органических волокон с минерализованной поверхностью, их водных суспензий, к их использованию при изготовлении бумаги, при обработке поверхности бумаги, пластмассы, цемента и глины, в красках и лаках. US 2010/182890 А1 относится к препрегу, который может быть получен путем пропитки декоративной бумаги-основы пропиточным раствором смолы, содержащим, по меньшей мере, один полимерный латекс и, по меньшей мере, один модифицированный крахмал с определенным молекулярновесовым распределением. ЕР 1 036 881 А1 относится к исходной бумаге для ламинирования, состоящей из целлюлозных волокон и заполнителей и образованной из бумажной массы, представляющей собой целлюлозную смесь, содержащую немодифицированную и катиономодифицированную целлюлозу. Целлюлозные волокна модифицированы соединением четвертичного аммония с глицидильными группами. Катиономодифицированная целлюлоза составляет, по меньшей мере, 5% вес. целлюлозной смеси, при этом, для модификации использована коротковолокнистая целлюлоза. Наполнитель представляет собой оксид титана, карбонат кальция, каолин, тальк или их смесь. ЕР 0 705 939 А1 относится к бумаге-основе для декоративных покрытий, изготовленной из бумажного материала, содержащего целлюлозные волокна, наполнитель(наполнители) и катионогенную смолу для повышения влагостойкости, которая также содержит анионогенные неорганические частицы.

Хотя на рынке уже имеется большое разнообразие волокнистых плит со специализированным набором свойств, включая прочность, свойства упругости, огнестойкость и технологичность при последующей обработке, общим недостатком указанных волокнистых плит является то, что их основной компонент, древесные волокна, относится к органическим возобновляемым ресурсам, доступность которых снижается, а цена растет из-за повышения спроса со стороны сектора получения энергии из биомассы.

Следовательно, в данной области техники постоянно имеется потребность в волокнистых плитах, в которых, по меньшей мере, часть исходного материала, относящегося к органическим возобновляемым ресурсам, заменена альтернативным материалом, тогда как существенные свойства, такие как прочность на изгиб, прочность внутреннего сцепления, разбухание по толщине, свойства упругости и технологичность при последующей обработке, неизменны или улучшены.

Таким образом, целью настоящего изобретения является обеспечение волокнистой плиты, в которой, по меньшей мере, часть исходного материала, относящегося к органическим возобновляемым ресурсам, заменена альтернативным материалом. Дополнительной целью является обеспечение волокнистой плиты, в которой набор существенных свойств, таких как прочность на изгиб, прочность внутреннего сцепления, разбухание по толщине, свойства упругости и технологичность при последующей обработке, сохранен или улучшен.

Изложенные и другие цели достигаются посредством предмета изобретения, определенного в настоящем документе в пункте 1 формулы изобретения.

Преимущественные варианты осуществления соответствующего изобретению продукта - волокнистой плиты - определены в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения.

В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения им обеспечивается волокнистая плита. Эта волокнистая плита включает:

а) волокна в количестве от 50,0 до 99,0 весовых частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц, при этом, волокна в количестве

i) от 0 до 20,0% вес. относительно общего количества сухих волокон имеют размер, соответствующий ситовой фракции сита с размером ячеек 0,05 мм,

ii) от 50,0 до 90,0% вес. относительно общего количества сухих волокон имеют размер, соответствующий ситовой фракции сита с размером ячеек 1,0 мм, и

iii) от 70,0 до 100,0% вес. относительно общего количества сухих волокон имеют размер, соответствующий ситовой фракции сита с размером ячеек 3,0 мм, при определении посредством ситового анализа,

b) по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц в количестве от 1,0 до 50,0 весовых частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц, при этом, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц характеризуется срединным по весу размером частицы d₅₀ от 0,5 до 150,0 мкм, и, дополнительно,

с) по меньшей мере, одно связующее в количестве от 0,05 до 25,0 весовых частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц и

d) по меньшей мере, один воск в количестве от 0 до 5,0 весовых частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц,

при этом, сумма количества волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц составляет 100,0 весовых частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц.

Авторами изобретения неожиданно обнаружено, что описанная волокнистая плита, соответствующая изобретению, включает меньшее количество исходных материалов, относящихся к органическим возобновляемым ресурсам, тогда как ее существенные свойства, такие как прочность на изгиб, прочность внутреннего сцепления, разбухание по толщине, свойства упругости и технологичность при последующей обработке, неизменны или улучшены. Более конкретно, авторами изобретения обнаружено, что до 25,0 вес. частей общего количества сухих волокон в волокнистой плите могут быть заменены, по меньшей мере, одним содержащим карбонат кальция материалом в форме частиц со срединным по весу размером частиц d₅₀ от 0,5 до 150,0 мкм.

Следует понимать, что в контексте настоящего изобретения следующие термины имеют следующее значение:

Термин «содержащий карбонат кальция материал» означает материал, который включает, по меньшей мере, 50,0% вес. карбоната кальция относительно общего сухого веса содержащего карбонат кальция материала.

В контексте настоящего изобретения срединный по весу диаметр частицы d₅₀ означает диаметр, относительно которого х% вес. частиц имеют размер менее d_x. Это означает, что величина d₂₀ представляет собой размер частицы, меньше которого 20,0% вес. всех частиц, а величина d₈₀ означает размер частицы, меньше которого 80,0% вес. всех частиц. Таким образом, величина d₅₀ представляет собой срединный по весу размер частицы, т.е., 50,0% вес. всех частиц больше или меньше, чем этот размер частицы. В контексте настоящего изобретения, если не указано иное, размер частиц указывается как срединный по весу размер частицы d₅₀. Срединный по весу диаметр, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц измеряли методом дифрактометрии. В соответствии с этим методом размер частицы определяется путем измерения интенсивности света, рассеиваемого при прохождении лазерного луча сквозь диспергированный образец материала в форме частиц. Измерения проводили при помощи прибора Mastersizer 2000 или Mastersizer 3000 производства Malvern Instruments Ltd. (работающего с версией 1.04 системного программного обеспечения). Размер волокон измеряли путем ситового анализа. Измерения проводили при помощи воздуходувного сита Alpine e200 LS производства HOSOKAWA ALPINE AG, Германия.

Термин «связующее» используется в контексте настоящего изобретения для обозначения соединения или смеси соединений, которые традиционно применяют для связывания друг с другом двух или более материалов для образования композиционного материала.

Когда в настоящем описании и формуле изобретения используется термин «содержащий», он не исключает других неуказанных элементов большей или меньшей функциональной важности. В контексте настоящего изобретения термин «состоящий из» рассматривается как предпочтительный вариант осуществления термина «содержащий». Если в настоящем документе определено, что некоторая группа содержит, по меньшей мере, определенное число вариантов осуществления, это также следует понимать как раскрытие группы, которая, предпочтительно, состоит только из этих вариантов осуществления.

Во всех случаях использования терминов «включающий» или «имеющий» они имеют значение, эквивалентное термину «содержащий», определенному выше.

Если неопределенный или определенный артикль (в тексте на английском языке), например, «а», «an» или «the», использован с существительным в единственном числе, и если специально не указано что-либо иное, при этом также охватывается множественное число данного существительного.

Такие термины, как «получаемый» или «определяемый» и «полученный» или «определенный», используются как взаимозаменяемые. Например, это означает, что, если контекст явно не указывает на иное, термин «полученный» не означает указания, например, на то, что некоторый вариант осуществления обязательно должен быть получен, например, посредством определенной последовательности стадий, следующей за термином «полученный», даже если такое ограниченное понимание, вообще, охватывается терминами «полученный» или «определенный» в качестве предпочтительного варианта осуществления.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, им обеспечивается способ производства волокнистой плиты. Этот способ включает следующие стадии:

а) обеспечение волокон в сухой форме или в форме водной суспензии,

b) обеспечение, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц,

c) обеспечение, по меньшей мере, одного связующего и, необязательно, по меньшей мере, одного воска,

d) соединение волокон стадии а) одновременно или по отдельности в любом порядке с, по меньшей мере, одним содержащим карбонат кальция материалом в форме частиц стадии b) и, по меньшей мере, одним связующим и необязательным, по меньшей мере, одним воском стадии с) с получением смеси пропитанных смолой волокон и содержащего карбонат кальция материала,

e) формирование слоя из смеси пропитанных смолой волокон и содержащего карбонат кальция материала и

f) прессование слоя с получением твердой волокнистой плиты.

В соответствии с одним из вариантов осуществления данного способа, технологическую стадию d) осуществляют так, чтобы одновременно соединить волокна с, по меньшей мере, одним содержащим карбонат кальция материалом в форме частиц стадии b) и, по меньшей мере, одним связующим и необязательным, по меньшей мере, одним воском стадии с). В соответствии с другим вариантом осуществления данного способа, технологическую стадию d) осуществляют так, что волокна соединяют по отдельности, по меньшей мере, с одним содержащим карбонат кальция материалом в форме частиц стадии b) и с, по меньшей мере, одним связующим и необязательным, по меньшей мере, одним воском стадии с), предпочтительно, волокна сначала соединяют с, по меньшей мере, одним связующим и необязательным, по меньшей мере, одним воском стадии с), а затем с, по меньшей мере, одним содержащим карбонат кальция материалом в форме частиц стадии b). В еще одном варианте осуществления данного способа, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц обеспечивается а) в порошкообразной форме или b) в форме водной суспензии, включающей содержащий карбонат кальция материал в количестве от 1,0 до 80,0% вес., предпочтительно, от 30,0 до 78,0% вес., более предпочтительно, от 50,0 до 78,0% вес., наиболее предпочтительно, от 70,0 до 78,0% вес. относительно общего веса водной суспензии. В соответствии с одним из вариантов осуществления данного способа, технологическую стадию d) осуществляют в выдувной системе и/или смесителе. В соответствии с другим вариантом осуществления данного способа, соединение волокон, по меньшей мере, с одним содержащим карбонат кальция материалом в форме частиц стадии d) осуществляют до, во время или после добавления, по меньшей мере, одного связующего и необязательного, по меньшей мере, одного воска в выдувной системе и/или смесителе, предпочтительно, во время или после добавления, по меньшей мере, одного связующего и необязательного, по меньшей мере, одного воска в выдувной системе и/или смесителе.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, им обеспечивается использование, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц в качестве заменителя волокон в волокнистой плите, предпочтительно, плите из волокон высокой плотности (HDF), плите из волокон средней плотности (MDF), плите из волокон низкой плотности (LDF) или древесностружечной плите. По меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц характеризуется срединным по весу размером частицы d₅₀ от 0,5 до 150,0 мкм.

В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц представляет собой доломит и/или, по меньшей мере, один размолотый карбонат кальция (ground calcium carbonate - GCC), предпочтительно, по меньшей мере, один размолотый карбонат кальция (GCC), выбранный из группы, включающей мрамор, мел, известняк и их смеси, и/или, по меньшей мере, один осажденный карбонат кальция (precipitated calcium carbonate - РСС), предпочтительно, по меньшей мере, один осажденный карбонат кальция (РСС), выбранный из группы, включающей одну или несколько арагонитовых, ватеритовых и кальцитовых минералогических кристаллических форм.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц характеризуется а) срединным по весу размером частицы d₅₀ от 0,7 мкм до 100,0 мкм, более предпочтительно, от 1,0 мкм до 50,0 мкм, наиболее предпочтительно, от 2,1 мкм до 40,0 мкм и/или b) удельной площадью поверхности от 0,5 до 200,0 м²/г, более предпочтительно, от 0,5 до 100,0 м²/г, наиболее предпочтительно, от 0,5 до 50,0 м²/г, измеренной способом ВЕТ по адсорбции азота.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц состоит из карбоната кальция в количестве ≥50,0% вес., предпочтительно, ≥90,0% вес., более предпочтительно, ≥95,0% вес., наиболее предпочтительно, ≥97,0% вес. относительно общего сухого веса содержащего карбонат кальция материала.

В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, волокна получены из древесины мягких пород, древесины твердолиственных пород, недревесных волокнистых растений и их смесей.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, волокнистая плита содержит волокнистый материал, состоящий из волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц, при этом, доля волокон в указанном волокнистом материале составляет от 99,0 до 50,0% вес., предпочтительно, от 99,0 до 75,0% вес., более предпочтительно, от 99,0 до 80,0% вес., наиболее предпочтительно, от 97,0 до 88,0% вес. относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения, волокнистая плита включает волокна в количестве от 75,0 до 99,0 вес. частей (с/с) и, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц в количестве от 1,0 до 25,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц.

В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, одно связующее выбрано из группы, включающей фенолформальдегидную смолу (PF), мочевиноформальдегидную смолу (UF), меламиноформальдегидную смолу (MF), меламиномочевиноформальдегидную смолу (MUF), мочевиномеламиноформальдегидную смолу (UMF), мочевиномеламинофенолформальдегидную смолу (UMPF), эпоксидную смолу, метилендифенилдиизоцианатную смолу (MDI), полиуретановую смолу (PU) и их смеси.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, волокнистая плита дополнительно включает, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, включающей красители, наполнители, дисперсанты, биоциды, отвердители и замедлители горения.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения, волокнистая плита характеризуется плотностью от 35 до 1100 кг/м³, предпочтительно, от 250 до 900 кг/м³, наиболее предпочтительно, от 600 до 800 кг/м³ и толщиной от 1,0 до 300,0 мм, предпочтительно, от 2,0 до 40,0 мм, более предпочтительно, от 4,0 до 20 мм.

Как указано выше, волокнистая плита настоящего изобретения включает волокна, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц и, по меньшей мере, одно связующее, как указано в пунктах а), b) и с). Далее изложены дополнительные подробности настоящего изобретения, особенно в отношении указанных пунктов, характеризующих волокнистую плиту настоящего изобретения.

В соответствии с пунктом а) настоящего изобретения, волокнистая плита включает волокна в количестве от 50,0 до 99,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц.

Принимается во внимание, что волокнистая плита может включать один или несколько типов волокон.

Таким образом, волокнистая плита может включать волокна одного типа. В качестве альтернативы, волокнистая плита может включать смесь волокон двух или нескольких типов. Например, волокнистая плита может включать смесь волокон двух или трех типов. Предпочтительно, волокнистая плита включает волокна одного типа.

Кроме того, волокна могут иметь форму отдельных волокон или пучков волокон.

Принимается во внимание, что волокна, присутствующие в волокнистой плите, соответствующей настоящему изобретению, не ограничиваются определенными волокнами при условии, что они пригодны для изготовления волокнистых плит.

Предпочтительно, волокна являются древесными или недревесными волокнами. Термин «древесные» волокна в контексте настоящего изобретения соответствует общепринятому определению, т.е., древесина представляет собой волокнистую твердую материю, образующую большую часть ствола и ветвей деревьев мягких и твердолиственных пород. Термин «недревесные» волокна в контексте настоящего изобретения означает любой волокнистый материал, источником которого не является древесина, т.е., «недревесной» является волокнистая материя, образующая большинство растений.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, источником волокон являются деревья мягких пород, твердолиственных пород, недревесные волокнистые растения и их смеси.

Одним из требований в отношении описываемой волокнистой плиты является то, что указанная плита включает волокна определенного размера. Таким образом, требуется, чтобы волокна в количестве

i) от 0 до 20,0% вес. относительно общего количества сухих волокон имели размер, соответствующий ситовой фракции сита с размером ячеек 0,05 мм,

ii) от 50,0 до 90,0% вес. относительно общего количества сухих волокон имели размер, соответствующий ситовой фракции сита с размером ячеек 1,0 мм, и

iii) от 70,0 до 100,0% вес. относительно общего количества сухих волокон имели размер, соответствующий ситовой фракции сита с размером ячеек 3,0 мм.

Размер волокон измеряют посредством ситового анализа, при помощи воздуходувного сита Alpine e200 LS производства HOSOKAWA ALPINE AG, Германия.

Конкретными примерами волокон, пригодных для изготовления волокнистой плиты, являются волокна сосны, ели, канадской ели, тсуги западной, осины, эвкалипта, кипариса, тополя, кедра, бука, дуба, березы, клена, бамбука, злаковых, водорослей, семян, фруктов и их смеси.

Еще одним требованием в отношении описываемой волокнистой плиты является то, что она включает волокна в количестве от 50,0 до 99,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц. Предпочтительно, волокнистая плита включает волокна в количестве от 75,0 до 99,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц. Более предпочтительно, волокнистая плита включает волокна в количестве от 80,0 до 99,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц. Наиболее предпочтительно, волокнистая плита включает волокна в количестве от 88,0 до 97,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц.

Другим существенным компонентом настоящей волокнистой плиты является, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц. Этот, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц служит для заменены волокон и, таким образом, уменьшения количества исходных материалов, относящихся к органическим возобновляемым ресурсам, в волокнистой плите.

Термин «по меньшей мере» один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц в контексте настоящего изобретения означает, что содержащий карбонат кальция материал в форме частиц содержит, предпочтительно, состоит из одного или нескольких содержащих карбонат кальция материалов в форме частиц.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц включает, предпочтительно, состоит из одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц. В качестве альтернативы, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц включает, предпочтительно, состоит из двух или более содержащих карбонат кальция материалов в форме частиц. Например, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц включает, предпочтительно, состоит из двух или трех содержащих карбонат кальция материалов в форме частиц.

Предпочтительно, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц включает, более предпочтительно, состоит из одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц.

Термин, по меньшей мере, один «содержащий карбонат кальция материал в форме частиц» в контексте настоящего изобретения относится к твердому соединению, которое включает карбонат кальция.

В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц выбран из доломита, по меньшей мере, одного размолотого карбоната кальция (GCC), по меньшей мере, одного осажденного карбоната кальция (РСС) и их смесей.

«Доломит» в контексте настоящего изобретения означает карбонатный кальциево-магниевый минерал с химическим составом СаMg(CO₃)₂ («CaCO₃⋅MgCO₃»). Доломитовые минералы содержат, по меньшей мере, 30,0% вес. MgCO₃ относительно общего веса доломита, предпочтительно, более 35,0% вес., более 40,0% вес., обычно, от 45,0 до 46,0% вес. MgCO₃.

«Размолотый карбонат кальция» (GCC) в контексте настоящего изобретения означает карбонат кальция, полученный из природных источников, таких как известняк, мрамор или мел, и прошедший мокрую и/или сухую обработку, такую как размол, просеивание и/или фракционирование, например, при помощи циклона или сортировочной установки. В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, GCC получен путем сухого размола. В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, GCC получен путем мокрого размола и последующей сушки.

Вообще, стадия размола может быть осуществлена при помощи любого обычного размольного устройства, например, в таких условиях, когда измельчение происходит, преимущественно, за счет соударений со вторым телом, т.е., в одном или нескольких из следующих устройств: шаровой мельнице, стержневой барабанной мельнице, вибрационной мельнице, вальцовой дробилке, турбинной дробилке, вертикальной бисерной мельнице, фрикционной мельнице, штифтовой мельнице, молотковой мельнице, мельнице тонкого помола, измельчителе, разрыхлителе, ножевидном режущем устройстве или другом подобном устройстве, известном специалистам. В том случае, когда содержащий карбонат кальция материал в форме частиц включает содержащий карбонат кальция материал мокрого размола, стадия размола может быть осуществлена в условиях самоизмельчения и/или в горизонтальной шаровой мельнице и/или при помощи другого подобного способа, известного специалистам. Полученный мокрым способом размолотый содержащий карбонат кальция материал может быть промыт и обезвожен хорошо известными способами, например, путем флоккуляции, фильтрации или принудительного выпаривания, а затем высушен. Последующая стадия сушки может быть осуществлена как одностадийная операция, например, распылительная сушка, или, по меньшей мере, как двухстадийная операция. Также общеизвестно, что содержащий карбонат кальция материал может быть подвергнут обработке на стадии обогащения (такой как флотация, выщелачивание или магнитное разделение) с целью удаления примесей.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения GCC выбран из группы, включающей мрамор, мел, известняк и их смеси.

«Осажденный карбонат кальция» (РСС) с контексте настоящего изобретения означает искусственный материал, как правило, получаемый путем осаждения вследствие реакции между диоксидом углерода и известью в водной среде или путем осаждения при соединении кальция и карбонат-ионов в воде. РСС может иметь одну или несколько из следующих минералогических кристаллических форм: арагонитовую, ватеритовую и кальцитовую. Предпочтительно, РСС имеет одну из следующих минералогических кристаллических форм: арагонитовую, ватеритовую и кальцитовую.

Арагонит, обычно, имеет игловидную форму, тогда как ватерит принадлежит к гексагональным кристаллическим системам. Кальцит может образовывать скаленоэдрические, призматические, сферические и ромбоэдрические формы. РСС может быть произведен разными способами, например, путем осаждения извести диоксидом углерода или способом Сольве, при котором РСС является побочным продуктом производства аммиака. Полученная суспензия РСС может быть механически обезвожена и высушена.

Является предпочтительным, чтобы, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц включал, по меньшей мере, один размолотый карбонат кальция (GCC), предпочтительно, по меньшей мере, один размолотый карбонат кальция (GCC), выбранный из группы, включающей мрамор, мел, известняк и их смеси. В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения, по меньшей мере, один размолотый карбонат кальция (GCC) представляет собой мрамор или мел.

Помимо карбоната кальция, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц может содержать другие оксиды металлов, такие как диоксид титана и/или триоксид алюминия, гидроксиды металлов, такие как тригидроксид алюминия, соли металлов, такие как сульфаты, силикаты, такие как тальк и/или каолиновая глина и/или слюда, карбонаты, такие как карбонат магния и/или гипс, сатинит и их смеси.

В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, количество карбоната кальция в, по меньшей мере, одном содержащем карбонат кальция материале в форме частиц составляет ≥50,0% вес., предпочтительно, ≥90,0% вес., более предпочтительно, ≥95,0% вес., наиболее предпочтительно, ≥97,0% вес. относительно общего сухого веса содержащего карбонат кальция материала.

Особым требованием настоящего изобретения является то, что, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц характеризуется срединным по весу размером частицы d₅₀ от 0,5 до 150,0 мкм, измеренным при помощи прибора Mastersizer 2000 или Mastersizer 3000.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц характеризуется срединным по весу размером частицы d₅₀ от 0,7 мкм до 100,0 мкм, более предпочтительно, от 1,0 мкм до 50,0 мкм, наиболее предпочтительно, от 2,1 мкм до 40,0 мкм, измеренным при помощи прибора Mastersizer 2000 или Mastersizer 3000.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц характеризуется срединным по весу размером частицы d₅₀ от 2,1 мкм до 150,0 мкм, предпочтительно, от 2,1 мкм до 100,0 мкм, более предпочтительно, от 2,1 мкм до 50,0 мкм, наиболее предпочтительно, от 2,1 мкм до 40,0 мкм, измеренным при помощи прибора Mastersizer 2000 или Mastersizer 3000.

По меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц может иметь верхний предел размера частиц, например, менее 150,0 мкм. Термин «верхний предел» (максимальный размер) в контексте настоящего изобретения означает величину размера частиц, меньше которой, по меньшей мере, 98,0% вес. частиц материала. Предпочтительно, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц имеет верхний предел размера частиц менее 140,0 мкм, более предпочтительно, менее 120,0 мкм.

Дополнительно или в качестве альтернативы, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц характеризуется удельной площадью поверхности от 0,5 до 200,0 м²/г, более предпочтительно, от 0,5 до 100,0 м²/г, наиболее предпочтительно, от 0,5 до 50,0 м²/г при измерении способом ВЕТ по адсорбции азота.

Термин «удельная площадь поверхности» (в м²/г), по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц в контексте настоящего изобретения измеряется с использованием способа ВЕТ, который хорошо известен специалистам (ISO 9277:1995).

Принимается во внимание, что волокнистая плита включает, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц в количестве от 1,0 до 50,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц.

Термин «сухой» в отношении, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц понимается как означающий материал, содержащий менее 0,3% вес. воды относительно веса, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц. Процентное содержание воды определяется в соответствии с кулонометрическим методом Карла Фишера, при этом, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц нагревают до 220°С и определяют количество воды, испарившейся и отделенной при помощи потока газообразного азота (расход 100 мл/мин), в кулонометрическом устройстве Карла Фишера.

Термин «сухой» в отношении волокон понимается как означающий абсолютно сухие волокна, содержащие 0% вес. воды относительно веса волокон. «Абсолютно сухие волокна» получают путем обработки волокон при 103°С до достижения постоянного веса в соответствии с DIN 52 183.

Предпочтительно, волокнистая плита включает, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц в количестве от 1,0 до 25,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц. Более предпочтительно, волокнистая плита включает, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц в количестве от 1,0 до 20,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц. Наиболее предпочтительно, волокнистая плита включает, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц в количестве от 3,0 до 12,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц.

Одним из требований в отношении данной волокнистой плиты является то, что сумма количества волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц составляет 100,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц.

Так, волокнистая плита включает волокна в количестве от 50,0 до 99,0 вес. частей (с/с) и, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц в количестве от 1,0 до 50,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц. Предпочтительно, волокнистая плита включает волокна в количестве от 75,0 до 99,0 вес. частей (с/с) и, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц в количестве от 1,0 до 25,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц. Более предпочтительно, волокнистая плита включает волокна в количестве от 80,0 до 99,0 вес. частей (с/с) и, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц в количестве от 1,0 до 20,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц. Наиболее предпочтительно, волокнистая плита включает волокна в количестве от 88,0 до 97,0 вес. частей (с/с) и, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц в количестве от 3,0 до 12,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц.

Принимается во внимание, что волокнистая плита, предпочтительно, включает, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц в большом количестве, если этот, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц характеризуется большой величиной срединного по весу размера частицы d₅₀. Иными словами, количество волокон, которые могут быть замещены в волокнистой плите, по меньшей мере, одним содержащим карбонат кальция материалом в форме частиц, больше, если, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц имеет срединный по весу размер частицы d₅₀ от 2,1 мкм до 150,0 мкм, предпочтительно, от 2,1 мкм до 100,0 мкм, более предпочтительно, от 2,1 мкм до 50,0 мкм, наиболее предпочтительно, от 2,1 мкм до 40,0 мкм при измерении прибором Mastersizer 2000 или Mastersizer 3000, по сравнению с волокнистой плитой, включающей, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц со срединным по весу размером частицы d₅₀ от 0,5 мкм до 2,1 мкм при измерении прибором Mastersizer 2000 или Mastersizer 3000.

Предпочтительно, волокнистая плита включает по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц в количестве от 3,0 до 12,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц, если, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц имеет срединный по весу размер частицы d₅₀ от 2,1 мкм до 150,0 мкм, предпочтительно, от 2,1 мкм до 100,0 мкм, более предпочтительно, от 2,1 мкм до 50,0 мкм, наиболее предпочтительно, от 2,1 мкм до 40,0 мкм при измерении прибором Mastersizer 2000 или Mastersizer 3000.

Таким образом, принимается во внимание, что волокнистая плита включает волокнистый материал, состоящий из волокон, и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц, т.е., часть волокон заменена на, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц.

Таким образом, в волокнистом материале, состоящем из волокон, и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц, весовая доля волокон составляет от 99,0 до 50,0% вес. относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц.

Предпочтительно, в волокнистом материале, состоящем из волокон, и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц, весовая доля волокон составляет от 99,0 до 75,0% вес., более предпочтительно, от 99,0 до 80,0% вес., наиболее предпочтительно, от 97,0 до 88,0% вес. относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц.

Другим важным компонентом настоящей волоконной плиты является, по меньшей мере, одно связующее.

Принимается во внимание, что волокнистая плита включает, по меньшей мере, одно связующее в количестве от 0,05 до 25,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц. Предпочтительно, волокнистая плита включает, по меньшей мере, одно связующее в количестве от 0,5 до 15,0 вес. частей (с/с), наиболее предпочтительно, от 1,0 до 15,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, волокнистая плита включает, предпочтительно, состоит из волокон в количестве от 50,0 до 99,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц в количестве от 1,0 до 50,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц и, кроме того, по меньшей мере, одного связующего в количестве от 0,05 до 25,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц, при этом, сумма количества волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц составляет 100,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц.

Термин «по меньшей мере, одно» связующее в контексте настоящего изобретения означает, что связующее включает, предпочтительно, состоит из одного или нескольких связующих.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, одно связующее включает, предпочтительно, состоит из одного связующего. В качестве альтернативы, по меньшей мере, одно связующее включает, предпочтительно, состоит из двух или более связующих. Например, по меньшей мере, одно связующее включает, предпочтительно, состоит из двух или трех связующих.

Предпочтительно, по меньшей мере, одно связующее включает, более предпочтительно, состоит из одного связующего.

Принимается во внимание, что, по меньшей мере, одно связующее, присутствующее в волокнистой плите, соответствующей настоящему изобретению, не ограничивается конкретным связующим при условии, что оно пригодно для соединения друг с другом волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц, т.е., для производства волокнистых плит.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, одно связующее представляет собой связующее, в котором реакция отверждения происходит при высокой температуре, например, в диапазоне от 150 до 250°С, более предпочтительно, от 180 до 220°С и/или в присутствии отвердителя, такого как хлорид аммония, сульфат аммония или хлорид магния. Предпочтительно, по меньшей мере, одно связующее представляет собой связующее, в котором реакция отверждения происходит при высокой температуре, например, в диапазоне от 150 до 250°С, более предпочтительно, от 180 до 220°С и в присутствии отвердителя.

Принимается во внимание, что отвердитель не ограничивается конкретным отвердителем при условии, что от пригоден для отверждения, по меньшей мере, одного связующего с целью производства волокнистых плит. Так, отвердитель может быть выбран из отвердителей, обычно используемых в производстве волокнистых плит и хорошо известных специалистам в данной области. Например, отвердитель выбран из группы, включающей хлорид аммония, сульфат аммония и хлорид магния.

Например, по меньшей мере, одно связующее выбрано из группы, включающей фенолформальдегидную смолу (PF), мочевиноформальдегидную смолу (UF), меламиноформальдегидную смолу (MF), меламиномочевиноформальдегидную смолу (MUF), мочевиномеламиноформальдегидную смолу (UMF), мочевиномеламинофенолформальдегидную смолу (UMPF), эпоксидную смолу, метилендифенилдиизоцианатную смолу (MDI), полиуретановую смолу (PU), полиамидэпихлоргидриновые смолы, связующие на основе латекса, связующие на основе лигнина, связующие на основе крахмала, связующие на основе танина, связующие на основе сои, связующие на основе карбоксиметилцеллюлозы и их смеси.

Предпочтительно, по меньшей мере, одно связующее выбрано из группы, включающей фенолформальдегидную смолу (PF), мочевиноформальдегидную смолу (UF), меламиноформальдегидную смолу (MF), меламиномочевиноформальдегидную смолу (MUF), мочевиномеламиноформальдегидную смолу (UMF), мочевиномеламинофенолформальдегидную смолу (UMPF), эпоксидную смолу, метилендифенилдиизоцианатную смолу (MDI), полиуретановую смолу (PU) и их смеси.

Более предпочтительно, по меньшей мере, одно связующее выбрано из группы, включающей фенолформальдегидную смолу (PF), мочевиноформальдегидную смолу (UF), меламиномочевиноформальдегидную смолу (MUF), полиуретановую смолу (PU) и их смеси. Наиболее предпочтительно, по меньшей мере, одно связующее выбрано из мочевиноформальдегидной смолы (UF) и/или меламиномочевиноформальдегидной смолы (MUF).

Волокнистая плита настоящего изобретения, необязательно, дополнительно включает, по меньшей мере, один воск. Так, волокнистая плита включает, по меньшей мере, один воск в количестве от 0 до 5,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц. Предпочтительно, волокнистая плита включает, по меньшей мере, один воск в количестве от 0 до 4,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц. Более предпочтительно, волокнистая плита включает, по меньшей мере, один воск в количестве от 0 до 3,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц.

Если волокнистая плита содержит, по меньшей мере, один воск, то волокнистая плита содержит, по меньшей мере, один воск в количестве от 0,01 до 5,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц. Предпочтительно, волокнистая плита включает, по меньшей мере, один воск в количестве от 0,05 до 4,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц. Более предпочтительно, волокнистая плита включает, по меньшей мере, один воск в количестве от 0,05 до 3,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц.

Таким образом, волокнистая плита включает, предпочтительно, состоит из волокон в количестве от 50,0 до 99,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц в количестве от 1,0 до 50,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц и, кроме того, по меньшей мере, одного связующего в количестве от 0,05 до 25,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц и, необязательно, по меньшей мере, одного воска в количестве от 0 до 5,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц, при этом, сумма количества волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц составляет 100,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц.

Если волокнистая плита содержит, по меньшей мере, один воск, то волокнистая плита, предпочтительно, включает, более предпочтительно, состоит из волокон в количестве от 50,0 до 99,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц в количестве от 1,0 до 50,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц и, кроме того, по меньшей мере, одного связующего в количестве от 0,05 до 25,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц и, по меньшей мере, одного воска в количестве от 0,01 до 5,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц, при этом, сумма количества волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц составляет 100,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц.

Принимается во внимание, что, по меньшей мере, один воск не ограничивается конкретным воском при условии, что он пригоден для использования в волокнистых плитах. Так, по меньшей мере, один воск может быть выбран из восков, обычно используемых в области производства волокнистых плит и хорошо известных специалистам в данной области. Например, по меньшей мере, один воск выбран из парафинового воска, восковой эмульсии и восковой дисперсии, включая полиэтиленовую восковую эмульсию, такую как Poligen® производства BASF, Германия и Hydrowax® производства SASOL GmbH, Германия.

Волокнистая плита настоящего изобретения может включать одну или несколько дополнительных необязательных добавок. Предпочтительно, их выбирают из добавок, обычно используемых в производстве волокнистых плит и хорошо известных специалистам в данной области. Они могут включать, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, включающей красители, наполнители, дисперсанты, биоциды, отвердители, такие как хлорид аммония, сульфат аммония или хлорид магния, и замедлители горения.

Количество каждой из таких необязательно включаемых добавок может быть определено в соответствии со стандартной практикой и в зависимости от заданных свойств конечного продукта - волокнистой плиты. Преимущественно, волокнистая плита настоящего изобретения предпочтительно, включает менее 10,0 вес. частей (с/с), более предпочтительно, менее 5,0 вес. частей (с/с), наиболее предпочтительно, менее 2,0 вес. частей (с/с), например, от 0,1 до 1,0 вес. части (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц указанных добавок.

Волокнистая плита настоящего изобретения может иметь плотность от 35 до 1100 кг/м³. Предпочтительно, волокнистая плита настоящего изобретения имеет плотность от 250 до 900 кг/м³, наиболее предпочтительно, от 600 до 800 кг/м³.

Дополнительно или в качестве альтернативы, толщина волокнистой плиты настоящего изобретения составляет от 0,2 до 300,0 мм, предпочтительно, от 2,0 до 40,0 мм, наиболее предпочтительно, от 4,0 до 20 мм.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, плотность волокнистой плиты составляет от 35 до 1100 кг/м³, предпочтительно, от 250 до 900 кг/м³, наиболее предпочтительно, от 600 до 800 кг/м³, и толщина составляет от 1,0 до 300,0 мм, предпочтительно, от 2,0 до 40,0 мм, наиболее предпочтительно, от 4,0 до 20 мм. Например, волокнистая плита имеет плотность от 35 до 1100 кг/м³ и толщину от 1,0 до 300,0 мм, предпочтительно, от 2,0 до 40,0 мм, наиболее предпочтительно, от 4,0 до 20 мм. В качестве альтернативы, волокнистая плита имеет плотность от 250 до 900 кг/м³ и толщину от 1,0 до 300,0 мм, предпочтительно, от 2,0 до 40,0 мм, наиболее предпочтительно, от 4,0 до 20 мм. В качестве альтернативы, волокнистая плита имеет плотность от 600 до 800 кг/м³ и толщину от 1,0 до 300,0 мм, предпочтительно, от 2,0 до 40,0 мм, наиболее предпочтительно, от 4,0 до 20 мм.

Таким образом, волокнистая плита настоящего изобретения может быть выбрана из плиты из волокон высокой плотности (HDF), плиты из волокон средней плотности (MDF), плиты из волокон низкой плотности (LDF) и древесностружечной плиты. Предпочтительно, волокнистая плита настоящего изобретения представляет собой плиту из волокон средней плотности (MDF).

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения им обеспечивается способ производства волокнистой плиты, описанной выше. Этот способ включает следующие стадии:

а) обеспечение волокон в сухой форме или в форме водной суспензии,

b) обеспечение, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц,

c) обеспечение, по меньшей мере, одного связующего и, необязательно, по меньшей мере, одного воска,

d) соединение волокон стадии а) одновременно или по отдельности в любом порядке с, по меньшей мере, одним содержащим карбонат кальция материалом в форме частиц стадии b) и, по меньшей мере, одним связующим и необязательным, по меньшей мере, одним воском стадии с) с получением смеси пропитанных смолой волокон и содержащего карбонат кальция материала,

e) формирование слоя из смеси пропитанных смолой волокон и содержащего карбонат кальция материала и

f) прессование слоя с получением твердой волокнистой плиты.

Что касается определения волокон, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц, по меньшей мере, одного связующего и/или, по меньшей мере, одного воска и предпочтительных вариантов их осуществления, дается отсылка к положениям, приведенным выше при описании технических подробностей волокнистой плиты настоящего изобретения.

Производство волокнистых плит может быть осуществлено с использованием любого технологического оснащения и технологических линий, хорошо известных специалистам в области производства волокнистых плит, например, линий непрерывного или периодического производства. Предпочтительно, волокнистую плиту производят непрерывным способом.

Дополнительно или в качестве альтернативы, производство волокнистых плит может быть осуществлено сухим способом или мокрым способом, которые хорошо известны специалистам в данной области. Предпочтительно, волокнистые плиты производят сухим способом.

Волокна, которые должны быть приготовлены для данного способа, предпочтительно, получают из древесных стружек или измельченных растений, которые могут быть обработаны паром или увлажены иным способом. Предпочтительным способом увлажнения стружек является их помещение в автоклав, где стружки подвергаются воздействию предварительно нагретого пара, предпочтительно, имеющего температуру от 80 до 150°С, с высоким влагосодержанием. Предпочтительно, стружки обрабатывают паром до достижения влагосодержания, примерно, 20,0% вес. относительно общего веса волокон.

Помимо этого, указанные стружки дополнительно разделяют на волокна, пригодные для выкладки слоями. Предпочтительным средством для этого является размол под повышенным давлением.

Например, волокна измельчают до длины в диапазоне от 0,1 до 100,0 мм, предпочтительно, в диапазоне от 0,5 до 50,0 мм, наиболее предпочтительно, в диапазоне от 0,7 до 10,0 мм. Следует отметить, что длина волокон соответствует наибольшему измерению волокон.

Волокна могут быть подвергнуты необязательной предварительной сушке с целью снижения влагосодержания до, примерно, 10,0% вес. или менее относительно общего веса волокон. Принимается во внимание, что более высокое влагосодержание не является предпочтительным, поскольку может привести к снижению прочности готовой волокнистой плиты и/или появлению вздутий.

Необязательную предварительную сушку волокон с целью снижения влагосодержания волокон до заданной величины, предпочтительно, осуществляют в трубчатой сушилке. Трубчатая сушилка, такая как одностадийная или многостадийная трубчатая сушилка, хорошо известна в данной области техники и широко используется для сушки волокон при производстве волокнистых плит.

Волокна могут подвергаться сушке в течение такого периода времени и/или при такой температуре, которых достаточно для снижения влагосодержания волокон до заданной величины. Предпочтительно, волокна сушат до достижения влагосодержания, примерно, 10,0% вес. или менее относительно общего веса волокон. Время сушки и/или температура сушки могут быть отрегулированы в соответствии с температурой и влагосодержанием волокон.

Так, принимается во внимание, что волокна могут обеспечиваться в сухой форме. Предпочтительно, волокна обеспечиваются в сухой форме, если волокнистую плиту производят сухим способом.

В качестве альтернативы, если волокнистую плиту производят мокрым способом, волокна, предпочтительно, обеспечивают в форме водной суспензии.

Водная суспензия волокон может быть получена путем суспендирования волокон, обеспеченных в сухой форме, т.е., полученных после предварительно сушки, в воде или путем разбавления волокон, полученных после измельчения, до заданного содержания волокон.

После устройства измельчения или предварительной сушки волокна поступают, предпочтительно, в выдувную систему и/или смеситель. В выдувной системе и/или смесителе волокна соединяют с, по меньшей мере, одним содержащим карбонат кальция материалом в форме частиц и, по меньшей мере, одним связующим и необязательным, по меньшей мере, одним воском.

Волокна соединяют с, по меньшей мере, одним содержащим карбонат кальция материалом в форме частиц и, по меньшей мере, одним связующим и необязательным, по меньшей мере, одним воском с получением пропитанного смолой волокнистого материала в любом порядке. Так, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц и, по меньшей мере, одно связующее и необязательный, по меньшей мере, один воск, могут быть добавлены одновременно с волокнами, или по отдельности, в любом порядке, известным специалистам способом.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц обеспечивается в порошкообразной форме или в форме водной суспензии. Например, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц обеспечивается в порошкообразной форме.

Если, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц обеспечивается в форме водной суспензии, эта водная суспензия, предпочтительно, содержит, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц в количестве от 1,0 до 80,0% вес. относительно общего веса водной суспензии. Более предпочтительно, водная суспензия содержит, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц в количестве от 30,0 до 78,0% вес., более предпочтительно, от 50,0 до 78,0% вес., наиболее предпочтительно, от 70,0 до 78,0% вес. относительно общего веса водной суспензии.

Водная «суспензия» в контексте настоящего изобретения включает нерастворимую твердую фазу и воду и, необязательно, другие добавки, такие как дисперсанты, биоциды и/или отвердители, и, как правило, может содержать большое количество твердой фазы, таким образом, она может быть боле вязкой и, вообще, обладает большей плотностью, чем жидкость, с использованием которой она образована.

Термин «водная» суспензия относится к системе, в которой жидкая фаза содержит, предпочтительно, состоит из воды. Однако, указанный термин не исключает того, что жидкая фаза водной суспензии содержит незначительное количество, по меньшей мере, одного смешивающегося с водой органического растворителя, выбранного из группы, включающей метанол, этанол, ацетон, ацетонитрил, тетрагидрофуран и их смеси. Если водная суспензия содержит, по меньшей мере, один смешивающийся с водой органический растворитель, жидкая фаза водной суспензии содержит, по меньшей мере, один смешивающийся с водой органический растворитель в количестве от 0,1 до 40,0% вес., предпочтительно, от 0,1 до 30,0% вес., более предпочтительно, от 0,1 до 20,0% вес., наиболее предпочтительно, от 0,1 до 10,0% вес. относительно общего веса жидкой фазы водной суспензии. Например, жидкая фаза водной суспензии состоит из воды. Если жидкая фаза водной суспензии состоит из воды, используемая вода может представлять собой любую имеющуюся в наличии воду, например, водопроводную воду и/или деионизированную воду.

Водная суспензия, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц может быть получена путем суспендирования в воде, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц, обеспечиваемого в порошкообразной форме.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения указанная водная суспензия характеризуется рН от 7 до 10, более предпочтительно, рН от 7 до 9, наиболее предпочтительно, рН от 8 до 9.

Предпочтительно, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц обеспечивается в форме водной суспензии.

Принимается во внимание, что, по меньшей мере, одно связующее, обеспечиваемое на технологической стадии с), предпочтительно, представляет собой, по меньшей мере, одно связующее, в котором реакция отверждения проходит при высокой температуре, например, в диапазоне от 150 до 250°С, более предпочтительно, от 180 до 220°С и/или в присутствии отвердителя, такого как хлорид аммония, сульфат аммония или хлорид магния. Более предпочтительно, по меньшей мере, одно связующее, обеспечиваемое на технологической стадии с), представляет собой связующее, в котором реакция отверждения происходит при высокой температуре, например, в диапазоне от 150 до 250°С, более предпочтительно, от 180 до 220°С и в присутствии отвердителя, такого как хлорид аммония, сульфат аммония или хлорид магния.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения технологическую стадию d) осуществляют так, чтобы одновременно соединить волокна с, по меньшей мере, одним содержащим карбонат кальция материалом в форме частиц и, по меньшей мере, одним связующим и необязательным, по меньшей мере, одним воском. Например, на технологической стадии d) волокна соединяют со смесью, состоящей из, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц и, по меньшей мере, одного связующего и необязательного, по меньшей мере, одного воска. Другими словами, указанный, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц и указанные, по меньшей мере, одно связующее и необязательный, по меньшей мере, один воск могут быть предварительно смешаны перед соединением с указанными волокнами.

Предпочтительно, добавление, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме водной суспензии может быть проведено на технологической стадии d) так, что, по меньшей мере, одно связующее и необязательный, по меньшей мере, один воск и водную суспензию, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц добавляют к волокнам независимо друг от друга.

В альтернативном варианте осуществления изобретения указанный, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц и, по меньшей мере, одно связующее и необязательный, по меньшей мере, один воск добавляют к волокнам по отдельности. Например, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц может быть добавлен к волокнам до, по меньшей мере, одного связующего и необязательного, по меньшей мере, одного воска. В качестве альтернативы, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц может быть добавлен к волокнам после, по меньшей мере, одного связующего и необязательного, по меньшей мере, одного воска. Следует отметить, что, по меньшей мере, одно связующее и, если он есть, по меньшей мере, один воск, предпочтительно, добавляют к волокнам одновременно. Например, по меньшей мере, одно связующее и, если он есть, по меньшей мере, один воск, предпочтительно, добавляют в виде смеси, состоящей из, по меньшей мере, одного связующего и, по меньшей мере, одного воска. Другими словами, указанные, по меньшей мере, одно связующее и, если он есть, по меньшей мере, один воск могут быть предварительно смешаны до добавления к указанным волокнам.

Предпочтительно, волокна соединяют сначала с, по меньшей мере, одним связующим и необязательным, по меньшей мере, одним воском, а затем с, по меньшей мере, одним содержащим карбонат кальция материалом в форме частиц.

Как уже указано выше, стадию соединения компонентов, обеспечиваемых на стадии а), стадии b) и стадии с), предпочтительно, проводят в выдувной системе и/или смесителе.

В одном из вариантов осуществления изобретения технологическую стадию d) проводят в смесителе. Если волокна соединяют, по меньшей мере, с одним содержащим карбонат кальция материалом в форме частиц и, по меньшей мере, одним связующим и необязательным, по меньшей мере, одним воском в смесителе, то волокна, предпочтительно, подвергают предварительной сушке и отделяют от потока газа в циклоне, после чего подают в смеситель. В этом варианте осуществления изобретения, по меньшей мере, одно связующее и необязательный, по меньшей мере, один воск и, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц наносят на волокна, предпочтительно, при помощи распылительных форсунок, трубок или пульверизаторов.

Дополнительно или в качестве альтернативы, технологическую стадию d) осуществляют в выдувной системе. Если для соединения волокон с, по меньшей мере, одним содержащим карбонат кальция материалом в форме частиц и, по меньшей мере, одним связующим и необязательным, по меньшей мере, одним воском используют выдувную систему, то, по меньшей мере, одно связующее и необязательный, по меньшей мере, один воск и, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц наносят на волокна по мере того, как полученная смесь пропитанных смолой волокон и содержащего карбонат кальция материала выводится из выдувной системы.

Предпочтительно, технологическую стадию d) осуществляют в выдувной системе.

Как указано выше, волокна могут быть соединены с, по меньшей мере, одним содержащим карбонат кальция материалом в форме частиц стадии b) и, по меньшей мере, одним связующим и необязательным, по меньшей мере, одним воском стадии с) одновременно или по отдельности в любом порядке с получением смеси пропитанных смолой волокон и содержащего карбонат кальция материала.

Принимается во внимание, что термин смесь «пропитанных смолой» волокон и содержащего карбонат кальция материала означает смесь волокон и содержащего карбонат кальция материала, которые, по меньшей мере частично, пропитаны смолой, т.е., наружная поверхность волокон и содержащего карбонат кальция материала покрыта, по меньшей мере, частично, предпочтительно, покрыта, по существу, полностью, по меньшей мере, одним связующим и необязательным, по меньшей мере, одним воском.

Иными словами, соединение волокон с, по меньшей мере, одним содержащим карбонат кальция материалом в форме частиц на технологической стадии d) осуществляют до, во время или после добавления, по меньшей мере, одного связующего и необязательного, по меньшей мере, одного воска в выдувной системе и/или смесителе.

Предпочтительно, соединение волокон с, по меньшей мере, одним содержащим карбонат кальция материалом в форме частиц на технологической стадии d) осуществляют во время или после добавления, по меньшей мере, одного связующего и необязательного, по меньшей мере, одного воска в выдувной системе и/или смесителе. Более предпочтительно, соединение волокон с, по меньшей мере, одним содержащим карбонат кальция материалом в форме частиц на технологической стадии d) осуществляют после добавления, по меньшей мере, одного связующего и необязательного, по меньшей мере, одного воска в выдувной системе и/или смесителе.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, соединение волокон с, по меньшей мере, одним содержащим карбонат кальция материалом в форме частиц на технологической стадии d) осуществляют до, во время или после добавления, по меньшей мере, одного связующего и необязательного, по меньшей мере, одного воска в выдувной системе или смесителе, предпочтительно, в выдувной системе.

Предпочтительно, соединение волокон с, по меньшей мере, одним содержащим карбонат кальция материалом в форме частиц на технологической стадии d) осуществляют во время или после добавления, по меньшей мере, одного связующего и необязательного, по меньшей мере, одного воска в выдувной системе или смесителе, предпочтительно, в выдувной системе. Более предпочтительно, соединение волокон с, по меньшей мере, одним содержащим карбонат кальция материалом в форме частиц на технологической стадии d) осуществляют после добавления, по меньшей мере, одного связующего и необязательного, по меньшей мере, одного воска в выдувной системе или смесителе, предпочтительно, в выдувной системе.

Принимается во снимание, что, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц обеспечивается в порошкообразной форме или в форме водной суспензии, как описано выше, если стадию соединения d) осуществляют в выдувной системе. Например, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц обеспечивают в форме водной суспензии, как описано выше, если стадию соединения d) осуществляют в выдувной системе, в которую, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц добавляют до или после добавления, по меньшей мере, одного связующего и необязательного, по меньшей мере, одного воска. В качестве альтернативы, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц обеспечивают, предпочтительно, в порошкообразной форме, как описано выше, если стадию соединения d) осуществляют в выдувной системе, в которую, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц добавляют во время добавления, по меньшей мере, одного связующего и необязательного, по меньшей мере, одного воска.

Если стадию соединения d) осуществляют в смесителе, по меньшей мере, один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц обеспечивают, предпочтительно, в порошкообразной форме.

Если волокнистая плита содержит, по меньшей мере, один воск, то этот, по меньшей мере, один воск наносят на волокна отдельно от, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц и, по меньшей мере, одного связующего. Однако, является предпочтительным наносить, по меньшей мере, один воск, если его используют, вместе с, по меньшей мере, одним связующим для обеспечения однородности.

Дополнительные добавки, предпочтительно, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, включающей красители, наполнители, дисперсанты, биоциды, отвердители, такие как хлорид аммония, сульфат аммония или хлорид магния, и замедлители горения, могут быть нанесены на волокна отдельно от, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц и, по меньшей мере, одного связующего, однако, предпочтительно наносить указанные дополнительные добавки вместе с, по меньшей мере, одним связующим для обеспечения однородности.

Волокна соединяют с, по меньшей мере, одним содержащим карбонат кальция материалом в форме частиц и, по меньшей мере, одним связующим и необязательным, по меньшей мере, одним воском в выдувной системе и/или смесителе так, чтобы получить смесь пропитанных смолой волокон и содержащего карбонат кальция материала.

Смесь пропитанных смолой волокон и содержащего карбонат кальция материала, полученную в выдувной системе и/или смесителе, затем, предпочтительно, пропускают через необязательную сушилку, где она может быть высушена.

Смесь пропитанных смолой волокон и содержащего карбонат кальция материала, полученную в выдувной системе и/или смесителе и, необязательно, высушенную, затем направляют на ленточный конвейер, который обеспечивает подачу смеси пропитанных смолой волокон и содержащего карбонат кальция материала в формовочную машину с целью создания слоя смеси пропитанных смолой волокон и содержащего карбонат кальция материала.

Стадия формования е) может быть осуществлена всеми способами, известными специалистам в данной области и предназначенными для создания слоя из смеси пропитанных смолой волокон и содержащего карбонат кальция материала. Стадия формования е) может быть осуществлена при помощи обычной формовочной машины, например, в условиях, направленных на создание непрерывного слоя смеси пропитанных смолой волокон и содержащего карбонат кальция материала, либо другого подобного оборудования, известного специалистам.

Если волокнистые плиты производят мокрым способом, смесь пропитанных смолой волокон и содержащего карбонат кальция материала, предпочтительно, подвергают обработке на стадии снижения влагосодержания смеси пропитанных смолой волокон и содержащего карбонат кальция материала. Подобная сушка может быть осуществлена до, во время или после, предпочтительно во время, технологической стадии е). Подобная сушка может быть выполнена всеми способами, хорошо известными специалистам в данной области и направленными на снижение влагосодержания смеси пропитанных смолой волокон и содержащего карбонат кальция материала. Сушка может быть осуществлена любым обычным способом, например, под действием разряжения, силы тяжести или всасывающего давления так, чтобы получить смесь пропитанных смолой волокон и содержащего карбонат кальция материала с некоторым влагосодержанием, уменьшенным по сравнению с влагосодержанием до сушки, либо с использованием другого подобного оборудования, известного специалистам.

Слой, созданный из смеси пропитанных смолой волокон и содержащего карбонат кальция материала, затем прессуют с получением твердой волокнистой плиты на технологической стадии f).

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, слой, созданный из смеси пропитанных смолой волокон и содержащего карбонат кальция материала на технологической стадии е), до начала технологической стадии f) может быть подвергнут предварительному прессованию.

Если смесь пропитанных смолой волокон и содержащего карбонат кальция материала подвергают предварительному прессованию, предварительное прессование может быть осуществлено всеми способами, хорошо известными специалистам и направленными на предварительное прессование смеси пропитанных смолой волокон и содержащего карбонат кальция материала с целью получения предварительно спрессованного слоя. Предварительное прессование может быть осуществлено при помощи любой обычной прессовой машины, например, при помощи прессов с одним проемом, прессов периодического действия со множеством проемов или прессов непрерывного действия, в условиях, направленных на получение предварительно спрессованного слоя, либо при помощи иного подобного оборудования, известного специалистам.

Стадия прессования f) может быть осуществлена всеми способами, хорошо известными специалистам в данной области и направленными на прессование слоя смеси пропитанных смолой волокон и содержащего карбонат кальция материала с получением твердой волокнистой плиты. Технологическая стадия f) может быть проведена с использованием любой обычной прессовой машины, например, при помощи прессов с одним проемом, прессов периодического действия со множеством проемов или прессов непрерывного действия, в условиях, направленных на получение твердой волокнистой плиты, либо при помощи иного подобного оборудования, известного специалистам. Предпочтительно, стадию прессования f) осуществляют при помощи пресса непрерывного действия.

Например, к слою подводят тепло и/или прикладывают давление, предпочтительно, подводят тепло и прикладывают давление с целью активации, по меньшей мере, одного связующего и отвердителя, такого как хлорид аммония, сульфат аммония или хлорид магния, который, как правило, присутствует в, по меньшей мере, одном связующем, с целью соединения друг с другом волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц и получения на стадии прессования f) твердой волокнистой плиты.

Принимается во внимание, что температура, давление и время прессования изменяются в зависимости от того, какой конкретный продукт - волокнистая плита - должен быть произведен. Однако, стадию прессования f) осуществляют, предпочтительно, при температуре в диапазоне от 150 до 250°С, более предпочтительно, от 180 до 220°С с целью полного завершения реакции отверждения, по меньшей мере, одного связующего.

Готовую твердую волокнистую плиту прессуют до достижения плотности, предпочтительно, от 35 до 1100 кг/м³, более предпочтительно, от 250 до 900 кг/м³, наиболее предпочтительно, от 600 до 800 кг/м³. Дополнительно или в качестве альтернативы, готовую твердую волокнистую плиту прессуют до толщины, предпочтительно, от 1,0 до 300,0 мм, более предпочтительно, от 2,0 до 40,0 мм, наиболее предпочтительно, от 4,0 до 20,0 мм.

После стадии прессования f) готовая твердая волокнистая плита перед складированием может быть охлаждена. Затем готовая твердая волокнистая плита, необязательно, может быть обработана песком или обрезана до нужных размеров либо подвергнута любой другой операции отделочной обработки (такой как ламинирование или нанесение покрытия или нанесение печатного изображения).

Ввиду очень хороших результатов использования, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц в качестве заменителя волокон в волокнистой плите, как описано выше, дополнительным аспектом настоящего изобретения является использование, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц, характеризующегося срединным по весу размером частиц d₅₀ от 0,5 до 150, мкм, в качестве заменителя волокон в волокнистой плите, предпочтительно, плите из волокон высокой плотности (HDF), плите из волокон средней плотности (MDF), плите из волокон низкой плотности (LDF) или древесностружечной плите.

Что касается определения волокнистой плиты, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц, и предпочтительных вариантов их осуществления, дается отсылка к положениям, приведенным выше при описании технических подробностей волокнистой плиты настоящего изобретения.

Нижеследующие примеры предназначены для дополнительного пояснения изобретения, но не означают ограничения изобретения приведенными в качестве примеров вариантами его осуществления. В приведенных далее примерах показана замена волокон, по меньшей мере, одним содержащим карбонат кальция материалом в форме частиц и приемлемые механические свойства волокнистой плиты, соответствующей настоящему изобретению.

ПРИМЕРЫ

Методы измерения

Для оценки параметров, приводимых в примерах и формуле изобретения, были использованы следующие методы измерения.

Гранулометрический состав (% масс. частиц с диаметром <Х) и срединный по весу диаметр частицы (d₅₀) содержащего карбонат кальция материала в форме частиц

Срединный по весу диаметр частиц и гранулометрический состав содержащего карбонат кальция материала в форме частиц определяли методом дифрактометрии, т.е., размер частицы определяли путем измерения интенсивности света, рассеиваемого при прохождении лазерного луча сквозь диспергированный образец материала в форме частиц. Измерения проводили при помощи прибора Mastersizer 2000 или Mastersizer 3000 производства Malvern Instruments Ltd. (работающего с версией 1.04 системного программного обеспечения). В качестве альтернативы, измерения могут быть проведены при помощи анализатора размеров частиц HELOS производства Sympatec, Германия.

Метод измерения и приборы известны специалистам и широко используются для определения размера частиц наполнителей и пигментов. Измерения проводили в водном растворе 0,1% вес. Na₄P₂O₇. Образцы диспергировали при помощи высокоскоростной мешалки и воздействия ультразвуковых частот.

Размер волокон

Размер волокон измеряли путем ситового анализа. Измерения проводили при помощи воздуходувного сита Alpine e200 LS производства HOSOKAWA ALPINE AG, Германия.

Измерения осуществляли путем воздействия потоком воздуха на волокна, помещенные на сито и вращения щелевой насадки, расположенной под ситом. Таким образом, в результате рассеивания в воздухе и одновременного всасывания волокон через сито в течение 5 минут происходило фракционирование волокон. На основании соотношения между количеством волокон до помещения на сито и после фракционирования рассчитывали количество в граммах материала, прошедшего сквозь сито. В зависимости от количества выбранных размеров ячеек сит, фракционирование повторяли, начиная с минимального размера ячейки до сита с самыми большими ячейками. Таким образом, для каждого размера ячейки сита рассчитывали процентную долю общего количества отделенных на этом сите волокон. Размер ячеек сит выбирали из следующих размеров (в мм): 0,05-0,063-0,08-0,1-0,125-0,2-0,315-0,4-0,5-0,63-0,8-l,0-1,6-2,0-3,0-3,15-4,0-5,0. Для каждого анализа использовали, по меньшей мере, три сита с разным размером ячеек, выбранным так, чтобы в достаточной степени охватывать размер волокон. Если не указано иное, размер волокон измеряли на ситах с размером ячеек 0,05 мм, 1,0 мм и 3,0 мм.

Удельная площадь поверхности материала по ВЕТ

Во всем настоящем документе указана удельная площадь поверхности (в м²/г) минерального наполнителя, определенная методом ВЕТ (по адсорбции газообразного азота), который хорошо известен специалистам (ISO 9277:1995). Путем умножения удельной площади поверхности на массу (в г) минерального наполнителя получали общую площадь поверхности (в м²) минерального наполнителя до проведения обработки.

рН водной суспензии

рН водной суспензии измеряли при помощи стандартного рН-метра при комнатной температуре, приблизительно, 22°С.

Плотность

Измерения плотности проводили в соответствии с DIN EN 323.

Разбухание по толщине

Измерения разбухания по толщине проводили через 24 ч выдерживания в воде в соответствии с DIN EN 317.

Прочность внутреннего сцепления

Измерение прочности внутреннего сцепления проводили в соответствии с DIN EN 319.

Прочность на изгиб и модуль Юнга

Измерение прочности на изгиб и модуля Юнга проводили в соответствии с DIN EN 310.

Содержание твердой фазы

Содержание твердой фазы измеряли при помощи измерителя влажности HP43 производства Mettler-Toledo. Метод измерения и соответствующий прибор известны специалистам.

с\с

Термин «с/с» (сухой вес/сухой вес) означает количество сухого материала относительно сухого количества определенного твердого материала.

Содержание карбоната кальция

Для измерения содержания карбоната кальция в волокнистой плите чистые тигли помещали в предварительно разогретую муфельную печь и выдерживали при 560°С, приблизительно, 1 час. Тиглям давали остыть в сушильном шкафу, примерно, от 20 до 30 минут, после чего взвешивали с точностью до 0,0001 г. Затем, волокнистую плиту размельчали и точно отвешивали в тигель. Органический материал медленно выжигали, для чего тигель с материалом волокнистой плиты помещали в охлажденную муфельную печь (примерно, 23-100°С), температуру устанавливали равной 560°С, при этом, отверстие в верхней части печи оставляли закрытым, приблизительно, на три четверти, для проведения медленного выжигания. Спустя, примерно, 1 час отверстие в верхней части печи открывали полностью, обеспечивая больший приток воздуха для более быстрого горения. Образцы оставляли в печи до тех пор, пока зола в тиглях не становилась белой, что указывало на удаление всего углерода. После охлаждения в сушильном шкафу каждый тигель с полученным остатком взвешивали. Приведенные величины являются усредненными для двух измерений с использованием независимо приготовленных образцов.

Примерно, 10,000 граммов полученного остатка отвешивали в колбу/мензурку и добавляли небольшое количество деминерализованной воды. Если нужно было определить содержание карбоната кальция в содержащем карбонат кальция материале в форме частиц, 10,000 г сухого образца (высушенного при 110°С в течение 5 часов в печи) отвешивали в колбу/мензурку и добавляли небольшое количество деминерализованной воды. Затем к соответствующему образцу добавляли 40 мл соляной кислоты (25% pA) и после прекращения образования СО₂ смесь кипятили около 5 минут. После охлаждения смесь фильтровали через 0,8 мкм фильтр из ацетата целлюлозы и тщательно промывали. Фильтрат смывали в мерную колбу дистиллированной водой, учитывая ее количество, и доливали до 1000,0 мл при 20°С.

Затем полученный таким образом фильтрат медленно титровали отмеривая пипеткой 10,00 мл полученного фильтрата (примерно, при 20°С) в прибор для титрования Memotitrator с 1,0 г (±0,2 г) чистого триэтаноламина и 3,0 г MgSO_4×7Н₂О. Смесь разбавляли деминерализованной водой до 70 мл, после чего, перед титрованием, в смесь добавляли 10,0 мл 2Н гидроксида натрия и от 7 до 9 капель раствора HHSNN-метанол (0,2% вес. HHSNN в метаноле). После предварительного дозирования смесь в титраторе перемешивали 60 сек, затем напряжение фототрода на время титрования устанавливали равным от 900 до 1150 мВ. Содержание карбоната кальция на дисплее прибора получали в процентах.

Примеры

В данных примерах, не имеющих ограничительного характера, описывается приготовление сравнительного образца плиты из волокон средней плотности (MDF) в соответствии с известным уровнем техники, а также плиты из волокон средней плотности (MDF) в соответствии с настоящим изобретением.

Испытание 1

В данном испытании продемонстрировано влияние замены волокон содержащим карбонат кальция материалом на механические свойства плиты из волокон средней плотности (MDF).

Сравнительный образец плиты из волокон средней плотности (MDF) отличается тем, что плита включает только волокна, т.е., волокна в ней не заменены содержащим карбонат кальция материалом.

Волокна, изготовленные из 100% сосновых стружек, измельчали в устройстве измельчения при 9 бар. После измельчения провели ситовый анализ волокон. Состав волокон отражен в таблице 1.

Таблица 1: Состав волокон

Затем полученные волокна смешивали в лопастной мешалке с 10,0 вес. частями (с/с) относительно общего сухого веса волокон мочевиноформальдегидного связующего (Kaurit 350 производства BASF AG, Германия) и 0,5 вес. частей (с/с) относительного общего сухого веса волокон воска (Hydrowax 138 производства SASOL GmbH, Германия). Пропитанные смолой волокна затем выкладывали слоем и предварительно прессовали при комнатной температуре. После предварительного прессования слой подвергали прессованию с получением твердой плиты толщиной 17,5 мм при температуре 220°С с коэффициентом времени прессования 12 с/мм. Полученный слой обрабатывали песком до достижения толщины 17 мм.

В противоположность этому, плита из волокон средней плотности (MDF), соответствующая изобретению, отличалась тем, что количество, равное 3,0 вес. частей (с/с) и 10,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон в сравнительном примере, соответственно, было заменено на содержащий карбонат кальция материал в количестве 3,0 вес. частей (с/с) и 10,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон в сравнительном примере, соответственно. Таким образом, смесь волокон и содержащего карбонат кальция материала, используемая для производства плиты из волокон средней плотности (MDF), соответствующей изобретению, состояла из 90,0 вес. частей (с/с) волокон и 10,0 вес. частей (с/с) содержащего карбонат кальция материала относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц; либо, смесь волокон и содержащего карбонат кальция материала, используемая для производства плиты из волокон средней плотности (MDF), соответствующей изобретению, состояла из 97,0 вес. частей (с/с) волокон и 3,0 вес. частей (с/с) содержащего карбонат кальция материала относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц.

Волокна, изготовленные из 100% сосновых стружек, измельчали в устройстве измельчения при 9 бар, как описано выше в связи со сравнительным образцом плиты. Подробности в отношении волокон приведены в таблице 1, размещенной выше. Волокна в количестве 97,0 или 90,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон в сравнительном образце плиты смешивали в лопастной мешалке с 10,0 вес. частями (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц мочевиноформальдегидного связующего (Kaurit 350 производства BASF AG, Германия) и 0,5 вес. частей (с/с) относительного общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц воска (Hydrowax 138 производства SASOL GmbH, Германия).

Следует отметить, что количество связующего и воска в плите настоящего изобретения дано относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц. Поскольку количество волокон и содержащего карбонат кальция материала в плите настоящего изобретения равно количеству волокон в сравнительной плите, используемое количество связующего и воска, таким образом, одинаково для плит из волокон средней плотности (MDF) сравнительного примера и настоящего изобретения.

Затем к пропитанным смолой волокнам добавляли содержащий карбонат кальция материал в количестве 3,0 вес. частей (с/с) или 10,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон для сравнительной плиты, соответственно, и тщательно перемешивали в лопастной мешалке. Как было описано для сравнительной плиты, смесь пропитанных смолой волокон и содержащего карбонат кальция материала затем выкладывали слоем и предварительно прессовали при комнатной температуре. После предварительного прессования слой подвергали прессованию с получением твердой плиты толщиной 17,5 мм при температуре 220°С с коэффициентом времени прессования 12 с/мм. Полученный слой обрабатывали песком до достижения толщины 17 мм.

Соответствующие изобретению образцы, описанные выше, готовили с использованием трех разных содержащих карбонат кальция материалов:

СаСО₃ А: Omyacarb® 1AL в порошкообразной форме (99% вес. карбоната кальция), известняк из месторождения Blaubeuren (Германия), полученный от компании Omya. Omyacarb® 1AL характеризуется величиной срединного по весу размера частиц d₅₀, равной 2,0 мкм.

СаСО₃ В: Omyacarb® 10AL в порошкообразной форме (98,5% вес. карбоната кальция), известняк из месторождения Blaubeuren (Германия), полученный от компании Omya. Omyacarb® 10AL характеризуется величиной срединного по весу размера частиц d₅₀, равной 7,2 мкм.

СаСО₃ С: Omyacarb® 40AL в порошкообразной форме (97,1% вес. карбоната кальция), известняк из месторождения Blaubeuren (Германия), полученный от компании Omya. Omyacarb® 40AL характеризуется величиной срединного по весу размера частиц d₅₀, равной 30 мкм.

Подробное описание волокон и количества заменяющего волокна компонента для плит MDF сравнительного примера и настоящего изобретения приведено в таблице 2.

Таблица 2: Содержание волокон и заменяющего волокна компонента в сравнительном образце (СЕ) и образцах 1-6, соответствующих изобретению (IE1 - IE6)

*FR, количество заменяющего волокна компонента в вес. частях (pbw) относительно 100,0 вес. частей сухих волокон до замены

Результаты сравнительных испытаний плит MDF сравнительного примера и настоящего изобретения в отношении прочности на изгиб, прочности внутреннего сцепления и разбухания по толщине приведены на фиг. 1-3.

При взгляде на фиг. 1-3 можно заключить, что замена волокон содержащим карбонат кальция материалом позволяет получить плиты MDF, механические свойства которых не ухудшаются или даже улучшаются по сравнению со сравнительным образом. В частности, показано, что плита MDF, в которой 3 вес. части (с/с) волокон заменены карбонатом кальция, обладает большей прочностью на изгиб, чем сравнительный образец (фиг. 1). Кроме того, можно заключить, что замена волокон содержащим карбонат кальция материалом также ведет к достижению сравнимой или даже большей прочности внутреннего сцепления, чем в сравнительном примере (фиг. 2). Кроме того, на фиг. 3 показано, что разбухание по толщине при замене волокон содержащим карбонат кальция материалом может быть сохранено. Кроме того, на основании фиг. 1 и 2 можно заключить, что, например, прочность на изгиб и прочность внутреннего сцепления могут быть значительно выше, если волокна в плите MDF заменены большим количеством, т.е., 10 вес. частями (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц содержащего карбонат кальция материала с большим срединным по весу размером частиц d₅₀.

Испытание 2

В данном испытании продемонстрировано влияние раздельного или одновременного добавления связующего в ходе изготовления плиты из волокон средней плотности (MDF) в выдувной системе.

Волокна подготовили и измельчили, как описано для испытания 1. Подробности в отношении волокон приведены в таблице 1, размещенной выше.

Для сравнительного образца плиты из волокон средней плотности (MDF), т.е. в которой волокна не заменены содержащим карбонат кальция материалом, мочевиноформальдегидное связующее (Kaurit 350 производства BASF AG, Германия) в количестве 15,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и 0,5 вес. части (с/с) относительного общего сухого веса волокон воска (Hydrowax 138 производства SASOL GmbH, Германия) распыляли на волокна в выдувной системе. Содержание твердой фазы в связующем составляло 50,0% вес. относительно общего веса связующего. Затем пропитанные смолой волокна подвергали предварительной сушке в сушилке непрерывного действия до достижения остаточного влагосодержания 9,0% вес. относительно общего сухого веса волокон и выкладывали слоем, который предварительно прессовали при комнатной температуре. Затем предварительно спрессованный слой подвергали прессованию с получением твердой плиты толщиной 17,5 мм при температуре 220°С с коэффициентом времени прессования 12 с/мм. Полученный слой обрабатывали песком до достижения толщины 17 мм.

Плита из волокон средней плотности (MDF), соответствующая изобретению, напротив, отличалась тем, что волокна в количестве 10,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон в сравнительном образце были заменены содержащим карбонат кальция материалом в количестве 10,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон в сравнительном образце. Таким образом, смесь волокон и содержащего карбонат кальция материала, используемая для производства плит из волокон средней плотности (MDF), соответствующих изобретению, состояла из 90,0 вес. частей (с/с) волокон и 10,0 вес. частей (с/с) содержащего карбонат кальция материала относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц.

Волокна, изготовленные из 100,0% сосновых стружек, измельчали в устройстве измельчения при 9 бар, как описано выше в связи со сравнительным образцом плиты испытания 1. Подробности в отношении волокон приведены в таблице 1, размещенной выше.

Мочевиноформальдегидное связующее (Kaurit 350 производства BASF AG, Германия) в количестве 15,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц, 0,5 вес. части (с/с) относительного общего сухого веса волокон и, по меньшей мере, одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц воска (Hydrowax 138 производства SASOL GmbH, Германия) и 10,0 вес. частей (с/с) относительно общего сухого веса волокон в сравнительном образце содержащего карбонат кальция материала распыляли на волокна в выдувной системе.

Соответствующий изобретению образец приготовили с использованием следующего содержащего карбонат кальция материала:

СаСО₃ D: Omyacarb® 10GU в порошкообразной форме (98% вес. карбоната кальция), мрамор из месторождения Gummern (Австрия), полученный от компании Omya. Omyacarb® 10GU характеризуется величиной срединного по весу размера частиц d₅₀, равной 7,5 мкм.

Содержащий карбонат кальция материал распыляли на волокна до, после или во время распыления связующего в выдувной системе. Если содержащий карбонат кальция материал добавляли к волокнам во время добавления связующего, содержащий карбонат кальция материал и связующее добавляли в виде смеси так, чтобы они одновременно были нанесены на волокна, т.е., в форме водной суспензии. Если содержащий карбонат кальция материал и связующее добавляли в виде смеси, водная суспензия содержащего карбонат кальция материала и связующего характеризовалась содержанием твердой фазы 50,0% вес. относительно общего веса суспензии.

Если содержащий карбонат кальция материал добавляли к волокнам до или после добавления связующего, содержащий карбонат кальция материал добавляли в форме водной суспензии так, что связующее и содержащий карбонат кальция материал распыляли на волокна по отдельности. Водная суспензия содержащего карбонат кальция материала характеризовалась содержанием твердой фазы 68,0% вес. относительно общего веса суспензии.

Затем смесь пропитанных смолой волокон и содержащего карбонат кальция материала подвергали предварительной сушке в сушилке непрерывного действия до достижения остаточного влагосодержания 9,0% вес. относительно общего сухого веса волокон и выкладывали слоем, который предварительно прессовали при комнатной температуре. Затем предварительно спрессованный слой подвергали прессованию с получением твердой плиты толщиной 17,5 мм при температуре 220°С с коэффициентом времени прессования 12 с/мм. Полученный слой обрабатывали песком до достижения толщины 17 мм.

Результаты сравнительных испытаний плит MDF настоящего изобретения и сравнительного примера в отношении прочности на изгиб и прочности внутреннего сцепления, наблюдаемых при добавлении связующего и содержащего карбонат кальция материала одновременно или по отдельности, приведены на фиг. 4 и 5.

На основании фиг. 4 и 5 можно заключить, что момент добавления связующего и содержащего карбонат кальция материала в процессе производства плит из волокон средней плотности (MDF) влияет на механические свойства готовой волокнистой плиты. В частности, показано, что добавление содержащего карбонат кальция материала во время или после добавления связующего способствует увеличению прочности на изгиб по сравнению с образцом, в который содержащий карбонат кальция материал добавляли до связующего (фиг. 4). Кроме того, можно заключить, что прочность внутреннего сцепления может быть даже увеличена по сравнению со сравнительным образцом, если содержащий карбонат кальция материал и связующее одновременно распыляются на волокна (фиг. 5).

Реферат

Настоящее изобретение относится к волокнистой плите. Волокнистая плита, включающая : а) волокна в количестве от 50,0 до 99,0 вес.ч. относительно общего сухого веса волокон и по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц, где волокна в количестве 0- 20,0% вес. относительно общего количества сухих волокон имеют размер, соответствующий ситовой фракции сита с размером ячеек 0,05 мм, 50,0-90,0% вес.ч. относительно общего количества сухих волокон имеют размер, соответствующий ситовой фракции сита с размером ячеек 1,0 мм, и 70,0-100,0% вес.ч. относительно общего количества сухих волокон имеют размер, соответствующий ситовой фракции сита с размером ячеек 3,0 мм, b) по меньшей мере один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц в количестве 1,0-50,0 вес. ч. относительно общего сухого веса волокон и по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц, при этом по меньшей мере один содержащий карбонат кальция материал в форме частиц характеризуется срединным по весу размером частицы d0,5-150,0 мкм, и, дополнительно, с) по меньшей мере одно связующее в количестве 0,05-25,0 вес. ч. относительно общего сухого веса волокон и по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц и d) по меньшей мере один воск в количестве 0 - 5,0 вес. ч. относительно общего сухого веса волокон и по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц, при этом сумма количества волокон и по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц составляет 100,0 вес.ч. относительно общего сухого веса волокон и по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц. Способ производства указанной волокнистой плиты, включающий обеспечение волокон в сухой форме или в форме водной суспензии, обеспечение по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция материала в форме частиц, обеспечение по меньшей мере одного связующего и, необязательно, по меньшей мере одного воска, соединение волокон стадии одновременно или по отдельности в любом порядке с по меньшей мере одним содержащим карбонат кальция материалом в форме частиц стадии и по меньшей мере одним связующим и, необязательным, по меньшей мере одним воском с получением смеси пропитанных смолой волокон и содержащего карбонат кальция материала, формирование слоя из смеси пропитанных смолой волокон и содержащего карбонат кальция материала и прессование слоя с получением твердой волокнистой плиты. Технический результат – повышение качества плит. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 табл., 2 пр.

Формула