一种提高木素纤维材料基底的强度和耐水性的方法以及由该方法制成的制品技术

本发明专利技术涉及改善了强度、耐水性和外观的聚异氰酸酯浸渍的木素纤维基底，本发明专利技术还涉及生产这种基底的方法和系统。聚异氰酸酯浸渍的木素纤维基底的生产方法是：用异氰酸酯树脂浸渍木素纤维基底，然后通过在浸渍基底上施加加热液体而聚合异氰酸酯树脂。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及聚异氰酸酯浸渍的木素纤维基底及其生产方法和系统。更具体地说，本专利技术是用异氰酸酯树脂浸渍中和高密度纤维板，然后通过施加热量和/或液体催化剂将树脂聚合的一种方法，因此，这种聚合板能够防潮且耐菌和防蛀。这种聚合板可用于门、门部件等。
技术介绍
空心门主要是内用。空心门可以是平面门，即，在两个主要表面上有或没有模制表面的平面或平板。用于平面门的表皮比较便宜，但是，它们有时候不能提供用户要求的美学特征和物理性能。由中和高密度纤维板表皮生产的空心门一般不能外用，因为会产生吸收水分及由此得来的纤维素纤维的溶胀问题。许多空心门由用木材和/或复合材料形成的门表皮、横木和门边制成。这些木质复合材料可以包括刨花板、碎料板、刚板和中密度纤维板(“MDF”)。为了使木质纤维形成固体形式的复合材料，这些木质复合材料使用通常为热固性树脂的树脂粘结剂。因为这些木质复合材料透水，所以使用这些复合材料的门不适合外用。如果复合材料吸收水分，无论是液体或气体形式的水分，则门部件将溶胀，门将变形。玻璃纤维和钢门不具有这样的吸收水分的性质，因此它们更适合外用。在木质复合材料中用脲甲醛或酚醛树脂作为粘结剂材料在本领域是公知的。这些浸渍的木质复合材料聚合后，这些树脂通过在木质纤维内及其周围形成三维交联结构而强化复合门材料。但是，它们不能对木素纤维素纤维的纤维素分子形成化学键，它们仅仅是将木质纤维包绕在交联树脂的物理网内。一般来说，物理键，如刚才描述的那些键比化学键弱得多。酚醛树脂粘合剂不能令人满意的另一个原因是其交联反应的速度较慢，并且要求350°F以上的温度。树脂浸渍的基底已经公开，但是其生产方法不可取，因为它们需要使用溶剂或蒸汽回收系统，由于烘炉固化而导致长固化时间和较高的生产成本。这些涉及干法固化或不使用加热液体的固化的努力导致表面外观太光滑、有裂纹、有擦伤破损和/或不美观。首先，由于CO2通过形成在基底表面上的树脂膜逸出而在表面上形成小的和大的、破裂的和未破裂的气泡，从而形成粗糙的、有凹坑的和一般破损的外观。第二，固化树脂的表面膜固化后，成为高度抛光。第三，树脂膜在完全固化前可能沉淀和流动，这将在基底表面上形成条痕、细脉和滴痕。从聚异氰酸酯浸渍的基底中清除高光泽的、粗糙的、有凹坑的和破损的表面膜的尝试一直没有成功，因为这些努力生成的是整体上不美观的粗糙、不光滑、高纹理的表面。另外，如果象模制门表皮那样在浸渍前模制基底或者设计成三维图案，则如果除去烘炉固化的表面膜，则固化的浸渍基底上的三维设计或图案将被破坏。这是因为当除去表面膜时，细节、线、曲面、脊及其它三维图案将被刮掉、磨掉、凿掉或者破坏和磨损。本领域普通技术人员将认识到目前需要一种具有适当强度和耐水性从而可以外用的聚异氰酸酯浸渍的木素纤维基底。本领域还需要一种生产这种聚异氰酸酯浸渍的木素纤维基底的方法，该方法不需要昂贵的烘炉固化和附加的表面加工工艺。本领域还需要一种生产这种聚异氰酸酯浸渍的木素纤维基底的系统。本专利技术能够满足本领域的这些需要及其它需要。
技术实现思路
本专利技术涉及一种新型的生产聚异氰酸酯浸渍的木素纤维基底的方法。该方法与现有技术中使用的生产聚异氰酸酯浸渍的木素纤维基底的方法相比更简单、更廉价、更快速、并且更环保。该方法具有这些优点是因为不需要使用溶剂、载体或蒸汽回收系统，也不需要使用用于固化的烘炉。这种新型方法在不使用固化剂或促进剂的情况下也能够快速固化。本专利技术的专利技术人出人意料地发现如果固化是通过在浸渍的基底上施加加热液体进行，而不是在烘炉内固化浸渍的基底，则异氰酸酯树脂的固化，即，浸入木素纤维基底能够更快速、更廉价且更均匀地完成，同时还能够大幅降低废物的产生量。专利技术人还发现如果树脂浸渍的基底通过空气刮刀系统，则异氰酸酯树脂材料可以更快速、更深入且更均匀地浸渍。空气刮刀系统的一个重要的优点是在成品中能够得到更光滑、光泽低的表面。更具体地说，可以用本专利技术的方法处理预先设计的门表皮、横木、门边和门芯，从而赋予它们适用于门的美学特征。本专利技术还涉及其表面没有光泽、光滑和缎子状的聚异氰酸酯浸渍的木素纤维基底。这种新型物品的强度、耐水性、耐火性、防蛀性和抗菌性都得以提高。更具体地说，本专利技术的物品不需要再加工就具有其外观在美学上适用于门的表面，本专利技术的物品不具有用现有技术的方法生成的不适用的外观。本专利技术还涉及实施本专利技术的方法所使用的新型系统。该系统比本领域传统使用的系统更简单、更廉价、更小，因为聚合是通过在树脂浸渍的基底上施加加热液体进行的，不需要使用昂贵且占空间的溶剂脱除部件和烘炉。本申请中使用的术语“聚合”与“固化”同义，如本领域所理解的那样，包括用单体、二聚物或三聚物形成聚合物。因此，本专利技术的首要目的是提供一种提高木素纤维材料基底的强度和耐水性的方法，其包括下述步骤用异氰酸酯树脂材料浸渍木素纤维材料基底，通过用高速空气冲击浸渍的基底从浸渍的基底上除去多余的异氰酸酯树脂材料。通过在浸渍的基底上施加液体将树脂聚合，液体的温度是足以聚合的温度。然后从聚合的树脂浸渍的基底上除去多余的液体。本专利技术的另一个主要目的是提供一种提高了强度和耐水性的物品，该物品包括用聚异氰酸酯材料浸渍的木素纤维材料基底。该物品具有光滑、低光泽的表面。该基底包括木素纤维材料。本专利技术的再一个主要目的是提供一种形成聚异氰酸酯浸渍的基底的系统，该系统包括用异氰酸酯树脂材料浸渍木素纤维材料基底的浸渍站，从基底上除去多余的异氰酸酯树脂材料的树脂清除站，聚合浸渍在基底中的异氰酸酯树脂材料的聚合站。浸渍站包括加热异氰酸酯树脂材料的设备和将加热的异氰酸酯树脂材料应用在浸渍的基底上的设备。应用加热的异氰酸酯树脂材料的设备是第一浸渍槽和多个喷嘴中的一个。树脂清除站包括空气刮刀站。聚合站包括加热液体的设备和将加热液体应用在浸渍的基底上的设备。应用加热液体的设备是第二浸渍槽和多个喷嘴之一。本专利技术的再一个主要目的是提供一种提高了强度和耐水性的门。这种门包括具有上下横木部件和方向基本相互平行的第一和第二门边的门框及置于门框相对两侧上的两个门表皮。至少一个所述的门表皮包括用聚异氰酸酯材料浸渍的木素纤维材料基底。该至少一个门表皮具有光滑、无光泽的表面。附图简述附图说明图1是本专利技术的系统的示意图。图2是去掉了一个门表皮的本专利技术的门的透视图。图3是在固化前没有经过一组空气刮刀的异氰酸酯浸渍的基底在液体浴中固化后的异氰酸酯浸渍的基底的照片。图4是将其通过一组空气刮刀从浸渍的基底上除去多余树脂后且在液体浴中固化后的异氰酸酯浸渍的基底的照片。图5是已经烘炉固化后的异氰酸酯浸渍的基底的照片。具体实施例方式专利技术人发现通过在异氰酸酯树脂浸渍的木素纤维基底上施加加热液体使其聚合，则得到的产品与现有技术相比，不仅提高了强度、耐水性、防霉性和耐白蚁性，而且还具有光滑、较低的光泽、缎子状抛光层。专利技术人还发现如果异氰酸酯树脂浸渍的木素纤维基底通过空气刮刀系统，则树脂可以更深入且更均匀地浸渍到木素纤维基底中，同时还能除去基底表面上多余的树脂。用于生产本专利技术的物品的木素纤维基底由木素纤维材料制成，木素纤维材料是既含有纤维素又含有木质素的材料。这样的木素纤维材料通常是纤维形式。合适的木素纤维材料包括刨木花、木纤维、秸秆、大麻、剑麻、棉杆、小麦、竹子、黄麻、海水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高木素纤维材料基底的强度和耐水性的方法，其包括下述步骤：用异氰酸酯树脂材料浸渍木素纤维材料基底；通过用高速空气冲击浸渍的基底从浸渍的基底上除去多余的异氰酸酯树脂材料；通过在浸渍的基底上施加液体将树脂聚合，液体的 温度是足以聚合的温度；和　从聚合的树脂浸渍的基底上除去液体。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J科尔文，C比尼亚尔，PE蒂索，LR克罗，
申请(专利权)人：休斯敦高级研究中心，
类型：发明
国别省市：US[美国]