使用多异氰酸酯组合物粘合木质纤维素材料的方法技术

一种粘合木质纤维素材料的方法，其包括以下步骤：a)使木质纤维素材料与亚甲基桥连的多苯基多异氰酸酯组合物接触，和b)随后使所述材料粘合，其中所述多异氰酸酯组合物的表面张力低于或等于46 mN/m。

Method for bonding lignocellulosic materials with polyisocyanate composition

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用多异氰酸酯组合物粘合木质纤维素材料的方法本专利技术涉及多异氰酸酯组合物在粘合木质纤维素材料中的用途，所述木质纤维素材料用于制造复合人造板（woodpanels），特别是纤维板，例如高密度纤维板（HDF）、中密度纤维板（MDF）和木纤维绝缘板。中密度纤维板（MDF）是指包含利用胶粘剂（通常为酚醛树脂或脲醛树脂）或聚合二苯基甲烷二异氰酸酯胶粘剂压制并胶合在一起的木纤维的复合产品。MDF板往往还包含蜡。MDF通常被制造成各种厚度（通常为3mm到25mm）和密度（通常为650到800kg/m3）的平面片材或板材，并且可以被供应为具有视觉吸引力的纸质或木质单板或者塑料表面饰面或表面涂层。该板材具有广泛的最终用途应用，例如，在家具、装饰性内部墙衬、门、隔离墙和许多其它典型的室内应用中。在片材或模制体如华夫板、刨花板、纤维板和胶合板的制造中，使用有机多异氰酸酯作为木质纤维素材料的粘合剂是众所周知的，并且是商业上所期望的，因为所得的复合材料具有高胶粘强度和内聚强度、对木材品种变化的灵活性、在固化温度和速率方面的通用性、所得复合材料的优异结构性质和与木质纤维素材料（其具有与通常用于缩合树脂（如酚醛树脂）的水含量相比更高的水含量）粘结的能力。在典型的方法中，将任选地为溶液、分散体或水性乳液形式的有机多异氰酸酯施加到木质纤维素材料上，然后对该木质纤维素材料施以热和压力。优选的异氰酸酯是官能度为二或更高的芳族多异氰酸酯，例如纯二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）或含有二官能、三官能和更高官能度的多异氰酸酯的亚甲基桥连的多苯基多异氰酸酯的混合物。亚甲基桥连的多苯基多异氰酸酯是本领域熟知的。它们通过由苯胺和甲醛的缩合得到的相应多胺混合物的光气化来制备。为方便起见，在下文中含有二官能、三官能和更高官能度的多异氰酸酯的亚甲基桥连的多苯基多异氰酸酯的聚合混合物称为聚合MDI。除了热压和所用胶粘剂的量和种类之外，纤维质量（纤维尺寸和形态、表面特性、化学性质、机械行为）是影响制造工艺和板材性质的最重要的变量。MDF制造的主要原料——热磨机械浆（TMP）——通常由纤维分离工艺获得。在蒸煮器中软化木材基质物质木质素之后，通过精磨机的磨盘将木刨花或锯木厂残余物（锯屑）碾磨成纤维。汽蒸温度，分别为汽蒸后的木刨花温度，决定了如何将天然木材结构加工成纤维。在低于木质素软化的温度下，纤维从木材结构中被拉出并因此遭到破坏，而在高于木质素软化的温度下，木材物质在胞间层分离成单纤维。因此，纤维分离工艺的参数决定了所获得的纤维质量。在任何精磨工艺中，产生一系列不同质量的纤维，其可以分类为细小纤维、单纤维、小纤维束、截短束和大束。精磨条件可以试图使这些类型的组中的任何一组的分数最大化，但是应当注意，即使初始条件被设定为使一种类型的纤维相比其它类型的纤维更有利，但由于精磨叶片的磨损，纤维质量的分布也会在工艺的运行过程中改变。因此，精磨参数（例如，磨片距离、汽蒸温度、停留时间）的选择是非常关键的，并且限定了纤维（单纤维/纤维束）的浓度和尺寸/几何构型以及不同几何构型之间的比率。已知纤维板的性质与制备其所用的木纤维的质量（尺寸和表面化学）相关。不同尺寸/几何构型的纤维（单纤维和纤维束）对于水、树脂和蜡（通常为液体物质）表现不同，因此会不同地影响纤维板的最终性质。在文献中有许多研究，其中测量了精磨参数和纤维尺寸之间的关系，并且其与纤维板的性质相关。开发了几种筛分分析和纤维表征的方法。大多数现有技术涉及使用一定范围尺寸的颗粒或纤维来生产板材，以便在最终产品中获得所需的性能。刨花和纤维的尺寸有时与最终板材的水分吸收相关。通常，标明颗粒/纤维的长度或宽度的优选上限和下限以获得良好的性能。在一些情况下，假定不同尺寸的颗粒和纤维对于树脂和水表现不同。Wenderel和Krug（InvestigationoftheinfluenceofpulpingparametersonmorphologicalcharacteristicsofTMP-pulpmadefromScotspine,Eur.J.WoodProd.(2012),70:85-89）假定在增加的制浆压力下造成板材性质劣化的原因不是纤维尺寸，而是纤维和树脂之间的相互关系（纤维表面特性）受到阻碍。在DE102014119242中声称单纤维和纤维束的长度需要在2和15mm之间，并且横截面小于0.7mm，但优选为0.5mm。此外，据称可以容许较厚的木纤维或木纤维束占经干燥纤维毡的重量的至多15%的比例。在WO201345551中宣称板材的性能与板材中的纤维取向相关。此外，据称为了在最终的板材中获得充足的纤维取向，长度小于7mm的木纤维是必要的。EP2347874声称在颗粒板的生产中，由于体积与表面的关系，小颗粒相比大颗粒消耗更多的胶粘剂。所提出的方法包括将胶粘剂施加在不同（先前分离的）尺寸的木质颗粒上，根据颗粒的尺寸调节其量。WO200756839涉及一种高性能木质纤维素纤维复合材料的制造方法。关键点在于要产生平均长度不低于0.2mm的木纤维。这使得能够生产具有高于55MPa的拉伸强度和高于80MPa的挠曲强度的复合材料。在由德国汉堡市的ThunenInstituteofWoodResearch的J.T.Benthien、S.Heldner和M.Ohlmeyer于2016年发表的期刊论文（Investigationoftheinterrelationsbetweendefibrationconditions,fibersizeandmedium-densityfiberboard(MDF)properties）（Eur.J.WoodProd.,DOI10.1007/s00107-016-1094-2）中，改变不同的精磨参数（如汽蒸时间和温度、磨盘距离和木材品种）来精磨木纤维。分析所获得的纤维并将其用于MDF板中，以使纤维尺寸与性能相关联。发现磨盘距离和木材品种是对纤维长度特性影响最大的参数。尤其是发现未纤维化的纤维束（碎片）的含量与磨盘距离强烈相关。发现纤维尺寸是影响板材性质的参数之一。然而，其它纤维特性——特别是纤维的化学性质（其决定纤维对水（膨胀厚度）和胶（机械性质）的可润湿性）——必须被认为是板材性质的重要影响参数。因此，清楚的是纤维质量的变化对于最终板材的性质具有相当大的影响。克服纤维质量变化的方法是未知的。对于特定类型的树脂，完全可以选择特定的纤维质量，但是它没有解决在进行生产时纤维质量浮动的问题。因此，本专利技术的目的是克服在纤维板制造中纤维可变性的问题。特别地，本专利技术的目的是确定一类树脂，特别是亚甲基桥连的多苯基多异氰酸酯（pMDI），以用作纤维板中的粘合剂，所述树脂对所生产的纤维的质量范围最不敏感，从而允许纤维的可变性，并且克服最终板材与纤维质量相关的性能参差。本专利技术提供了粘合木质纤维素材料的方法，其包括步骤a）使木质纤维素材料与亚甲基桥连的多苯基多异氰酸酯组合物接触，和b）随后使所述材料粘合，其特征在于所述多异氰酸酯组合物的表面张力低于或等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.粘合木质纤维素材料的方法，其包括以下步骤：a)使木质纤维素材料与亚甲基桥连的多苯基多异氰酸酯组合物接触，和b)随后使所述材料粘合，其特征在于所述多异氰酸酯组合物的表面张力低于或等于46 mN/m、优选低于40 mN/m、且最优选低于30 mN/m。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170829 EP 17188270.71.粘合木质纤维素材料的方法，其包括以下步骤：a)使木质纤维素材料与亚甲基桥连的多苯基多异氰酸酯组合物接触，和b)随后使所述材料粘合，其特征在于所述多异氰酸酯组合物的表面张力低于或等于46mN/m、优选低于40mN/m、且最优选低于30mN/m。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述表面张力的极性贡献为至少6mN/m、优选至少10mN/m、更优选至少20mN/m。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述多异氰酸酯组合物包含通过加入一元醇或二元醇、支链多元醇、胺、润湿剂和/或表面活性剂改性的亚甲基桥连的多苯基多异氰酸酯。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将聚乙二醇的单烷基醚以至少10pbw、优选至少20pbw、最优选至少30pbw的量加入到亚甲基桥连的多苯基多异氰酸酯中。


5.根据前述权利要求中任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：G潘斯，D普拉特里，C法诺普罗斯，
申请(专利权)人：亨茨曼国际有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US