[发明专利]降低由木基材料排放醛和挥发性有机化合物的量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及由包含木质纤维素的粉碎产品制备木基材料的方法，其 中该木基材料具有降低的挥发性有机化合物(VOC)及在此特别是醛类 如甲醛的排放量。更具体而言，本发明涉及具有降低的挥发性有机化合 物和任选的甲醛的排放量的木基材料的制备方法，其中使用化合物的特 定组合，其防止挥发性有机化合物和甲醛由所制备的木基材料中排放出 来。此外，本发明还涉及由该方法制得的木基材料，尤其是OSB板、颗 粒板和MDF板。最后，本发明提供适用于在木基材料的处理中降低甲醛 和挥发性有机化合物的排放量的组合物，及其相应的用途。

背景技术

木质纤维素或含木质纤维素的材料，例如木材和木材粉碎产品以及 由它们制得的木基材料，如木基材料板，尤其包含挥发性有机化合物 (VOC)和非常易挥发性有机化合物(VVOC)，如甲醛。所有在气相色 谱法中保留时间在C6(己烷)至C16(十六烷)之间的挥发性有机物质 都被归入挥发性有机化合物中。所述非常易挥发性有机化合物也尤其包 括甲酸和甲醛。除非另有说明，本发明中所用的表述“醛类”不仅包括 所述挥发性化合物，还包括所有其他醛类，尤其是甲醛。

挥发性有机化合物和非常挥发性有机化合物以各种不同的化学组成 和量存在，取决于木质纤维素的种类和形态，例如木材的种类、储存时 间、木材或木质纤维素粉碎产品的储藏条件。在此，VOC基本上来自木 质纤维素如木材或转化产品的提取物。它们的主要代表是诸如α-蒎烯、 β-蒎烯、δ-3-蒈烯的物质。这些组分尤其存在于针叶树木材中。例如在 木材和粉碎产品的储存和加工期间产生的转化产品例如是戊醛和己醛。 尤其是主要用于制备颗粒板、中密度纤维板(MDF)或OSB板的针叶树 木材包含大量导致形成挥发性有机萜烯化合物和醛类的树脂和脂肪。有 时候，这些物质也通过木材的主要成分如木质素、纤维素和半纤维素的 降解而形成。VOC和醛类如甲醛还可以在使用特定的粘合剂以制备木基 材料时而产生。

通常已知的事实是，所有木基材料，包括颗粒板、纤维板和OSB板， 会向房间空气中排放甲醛和VOC和醛类。如上所述，这些排放物通过木 材内部的化学降解以及通过所用的含甲醛的粘合剂的化学降解而产生。 与此不同，就VOC排放而言，仅存在取决于木材的释放，其分为所谓的 初级排放易挥发木材成分，如萜烯，或化学降解产物，如乙酸，以及所 谓的二级或三级排放例如更高级的醛类如戊醛，或更高级的羧酸。这些 降解产物是由木材成分如脂肪酸以及木质素、纤维素和半纤维素的长期 持续氧化过程而形成的。

目前用于制备木基材料，如OSB板、中密度纤维板等的粘合剂包括 氨基塑料粘合剂，如脲-甲醛粘合剂(UF粘合剂)、三聚氰胺-脲-酚-甲醛 粘合剂(MUPF粘合剂)或三聚氰胺-脲-甲醛粘合剂(MUF粘合剂)。通 常用于木基材料的其他粘合剂包括二异氰酸酯基粘合剂(PMDI)、聚氨 酯粘合剂、酚-甲醛粘合剂(PF粘合剂)和/或鞣酸-甲醛粘合剂(TF粘 合剂)或它们的混合物。在纤维板区域中例如主要使用氨基塑料粘合剂。 在木基材料制备期间以及制备之后或使用期间都会排放VOC和甲醛。在 纤维板制备期间，例如在含木质纤维素材料的热水解处理期间木材会发 生部分化学降解。然后在此产生的易挥发性化合物如醛类和酸在后续制 备方法中或者在所制木基材料的后期使用中排放出来。它们同样会对粘 结强度产生不利影响，从而对所制木基材料的性能产生不利影响。

发明内容

为此，本发明的目的就在于使用化学添加剂来限制木基材料的VOC 排放量(特别是醛类)优选甲醛的排放量至低的水平。在此应当尽可能 小地影响木基材料的制备工艺，以避免复杂的技术适配或改变措施。此 外，同样必须避免对该过程的化学干扰。在使用通常的含甲醛的粘合剂 时，在高温和高压下对它们进行硬化。其他重要的特征是作为酸或碱存 在的度量的pH值和作为耐抗pH值变化(例如通过添加硬化剂)的度量 的缓冲能力。因此，应当尽量避免对以下所需的pH值和存在的缓冲能 力的干扰，例如对于酸硬化氨基塑料粘合剂所需pH值为5至6；或者对 于碱硬化PF粘合剂所需pH值在8至9的范围内；或者对于中性硬化 PMDI粘合剂所需pH值在6至8的范围内。此外，本发明的一个目的是 在整个时间段内，即在所制木基材料的制备和后续更长时间的使用期间 保持醛类和VOC的排放量低。