具有改进的冷黏着性的木质纤维素材料的冷压毯及其制造方法技术

推开测试伸长率等于以脲甲醛树脂制得的毯的至少85%的木质纤维素材料的冷压毯由木质纤维素材料和黏合剂体系制成。这些毯是在环境温度下如下制造：将黏合剂体系各成分分别加入木质纤维素材料中、掺混木质纤维素材料与黏合剂体系，使黏合剂体系涂覆木质纤维素材料、将已涂覆木质纤维素材料制成预定形式、以及施加压力至制成的木质纤维素材料而得到预定厚度。黏合剂体系包括(i)至少一种多官能异氰酸酯、和(ii)至少一种黏着或增黏剂的水性分散体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及由木质纤维素材料和黏合剂体系制成的毯及此毯的制造方法，黏合剂体系包括增黏剂与聚异氰酸酯。本专利技术的黏合剂体系提供绝佳的冷黏着性能。在此，“绝佳的冷黏着性能”指由木材颗粒或“配料(furnish) ”与黏合剂体系在环境温度下制成的毯具有足够的黏着力，以当其在最后压机压缩前沿着运送机移动时，维持其形状和完整性。根据本专利技术制成的毯随后加工成复合产品，例如夹板、定向粒片板、中密度纤维板或粒塑板。
技术介绍
多年来，通常用于制造诸如夹板、定向粒片板(OSB)、粒塑板或中密度纤维板的工程复合木制品的黏合剂为基于脲甲醛、酚甲醛或三聚氰胺甲醛的树脂。这些基于甲醛的树脂的成本较低，并在以不同类型生产线构造铣切方面提供宽广的加工容裕度。在许多已知制造木材复合物的方法中，木块、木屑、颗粒或纤维经黏合剂处理，然后“冷压”成毯或饼，其沿着运送机移动到高温加压组件，在此进一步将松散的毯压缩成薄板，及活化黏合剂的黏着性。基于甲醛的树脂的缺点在于这些树脂会随时间释放甲醛到大气中，当其用于通风有限的密闭区域时，可能会有害健康。2007年，加州空气资源局(CARB)通过复合木制品黏合树脂而制成木料板供内部使用时的“有毒空气污染物控制措施(Airborne Toxic Control Measure ;ATCM) ”要求。ACTM规定硬木/夹板复合物、粒塑板和中密度纤维板的要求，其中主要黏合剂是基于甲醛的树脂。2009年I月的第一阶段开始，ACTM限制诸如家具、橱柜、门或其它建造新房所用品项等成品的甲醛释放量。2011年I月起，将对粒塑板和中密度纤维板全面执行ACTM。视铣切操作形式而定，例如实行连续或不连续方法来制造粒塑板，由木材颗粒或“配料”制成的毯在压缩步骤前沿着运送机移动时，维持其形状和完整性所需的黏着程度可能不尽相同。传统脲甲醛黏合剂已知对毯有足够的冷黏着或木材粒片黏着力，其可达较高的生产速率。然而，异氰酸酯黏合剂的黏着性无法与现有商业体系相比，故在一些更严峻的连续铣切加工条件下，无法维持毯的完整性。在此情况下，当毯沿着运送机往最后压机行进而从某一高度降至另一高度时，会有间隙产生。毯必须够强韧，才不会在接触下一传送带前跨越间隙时，因自身重量而崩塌。已尝试各种方式来解决以异氰酸酯黏着剂取代木材复合物中的脲甲醛黏合剂所引起的黏着性不足问题。美国专利第3，931，088号教示由聚乙烯醇(PVA)水溶液与疏水性异氰酸酯化合物溶液组成的组合物可用作制造夹板或粒塑板的粘着剂。此专利所述粘着剂混合物据称可提供“绝佳的初始黏着强度”。在美国专利第3，931，088号中采用溶剂来溶解异氰酸酯化合物，使异氰酸酯化合物均匀分散于PVA乳液，及防止异氰酸酯基在热压步骤前直接接触水。此专利未提及“黏着性”，亦无所述含异氰酸酯粘着剂的“初始黏着强度”与任何甲醛树脂体系的比较数据。美国专利第4，279，788号揭露另一使用异氰酸酯黏合剂取代脲甲醛树脂的方式，其教示水性聚异氰酸酯-木质粘着剂可用于制造木材复合物。根据美国专利第4，279，788号的教示，粘着剂组合物中的水提供重要的塑化功能、促进碎屑表面间紧密接触及提供“冷压毯固化所需的预压黏着性”。然而，并无实施例或数据来证明这些优点。另外，也不清楚所述聚异氰酸酯-木质粘着剂的冷黏着性是否比拟或优于常规脲甲醛树脂到什么程度(若有)。美国专利第5，180，770号和第5，214，081号分别讨论聚异氰酸酯黏合剂用于木材复合物制造所缺乏的足够“生胶黏着性(green tack)”。这些专利各自揭露由含至少一种聚异氰酸酯的乳液和至少一种乙酰乙烯类树脂的水性分散体(玻璃转化温度低于5° C)组成的黏合剂组合物。在此专利所述的一方法具体实例中，将聚异氰酸酯加入水性乙酰乙烯类聚合物分散体内，以制造应用到木材颗粒的乳液。在一替代方法中，将聚异氰酸酯乳液和水性乙酰乙烯类聚合物分散体分别加到木材颗粒内。在任一方法中，聚异氰酸酯乳液与水性乙酰乙烯类聚合物分散体的用量和加工条件为使制成的毯具有大于I公斤的生胶黏着性黏着值。使用30克、经乳液处理的木块或颗粒来形成直径50毫米的丸剂，及施加500公斤的负载至已处理丸剂、历经30秒，以测量生胶黏着性。以测力计测试丸剂，并观察断裂负载。然而，没有所述聚异氰酸酯/乙酰乙烯类黏合剂与已知脲甲醛树脂的比较实施例。因此，先前技术尚未揭露聚异氰酸酯黏合剂组合物，其可用来取代制造复合木制品的含甲醛树脂，且等同于或优于已知含甲醛树脂的冷黏着性能。
技术实现思路
本专利技术涉及由木质纤维素材料和黏合剂体系制成的冷压毯，其推开测试(PushOff Test)(文中将进行说明)伸长率是以相同木质纤维素材料和脲甲醛树脂制得的毯的至少85%。本专利技术还涉及包括异氰酸酯和增黏剂的黏合剂体系，用以制造由木质纤维素材料制成的毯，其等同于或优于脲甲醛树脂的冷黏着性能，且经济又无添加甲醛(NAF)树脂。本专利技术还涉及制造木质纤维素材料毯的方法，其中使用本专利技术的黏合剂体系来制造复合制品，其内聚力即便同时将水和异氰酸酯加入含木质纤维素的粒片或配料内也不会受到不良影响。具体实施例方式本专利技术现将说明于下且不以此为限。除操作实施例或另行指明外，说明书中表示的量、百分比、官能数等数字应理解为在所有情况下可以“约”字修饰。本专利技术的黏合剂体系包括:(I)至少一种多官能异氰酸酯，和(2)至少一种材料的水性分散体，该材料接触木质纤维素材料时具有黏着或增黏特性。在本专利技术方法中，木质纤维素材料的冷压毯通过以下步骤形成:(a)分别加入至少一种多官能异氰酸酯和至少一种材料的水性分散体，该材料接触颗粒、股线或纤维状木质纤维素材料时将展现黏着或增黏特性；(b)混合多官能异氰酸酯、水性分散体和木质纤维素材料，直到木质纤维素材料涂覆上足够的多官能异氰酸酯与水性分散体，已涂覆木质纤维素材料可制成毯；(C)将已涂覆木质纤维素材料制成毯；以及(d)在环境温度下，施加足够的压力至(C)所制得的已涂覆木质纤维素材料，以得到预定厚度且具有改进的冷黏着性能的毯。本专利技术黏合剂体系所含用于上述方法的水性分散体可为聚合或非聚合材料的水性分散体。然而，分散于水性分散体中的材料必须有足够的黏着或增黏特性，根据本专利技术使用制造毯的毯伸长率在推开测试中(此将说明于后)为以常规脲甲醛树脂制得的毯的毯伸长率的至少85%至超过100%。材料接触木质纤维素材料时是否有足够的黏着或增黏特性可通过本领域技术人员已知的简单方法轻松测定。虽然先前技术教示异氰酸酯乳液和一些水性粘着剂分散体可用作黏合剂，但惊人地发现，以多官能异氰酸酯(即聚异氰酸酯)与增黏/粘着组合物的水性分散体(它们分别加入木材颗粒或其它木质纤维素材料内)制成的毯来制造复合物时，可获得具有更大内聚强度的复合物。内聚强度是以本专利技术黏合剂体系所制冷压毯制成的复合板或嵌板的关键规格，且该值应尽量高。除木材颗粒外，落在本专利技术保护范围内的其它木质纤维素材料包括树皮、稻杆、竹罕坐丁寸ο聚异氰酸酯加入纤维素材料的量按颗粒、股线或纤维的干木材含量计通常为1.5%至10%，较佳为1.6%至6%。水性分散体加入纤维素材料的量按复合物中颗粒、股线或纤维的干木材含量计通常有0.02%至5%的分散固体，较佳为0.30%至3.0%的分散固体。聚异氰酸酯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.30 US 12/894,2591.一种木质纤维素材料的冷压毯，其具有等于以脲甲醛树脂制得的毯的至少85%的推开测试伸长率，该冷压毯是在环境温度下由包含下列步骤的方法制造: (a)分别加入黏合剂体系的各成分，该黏合剂体系包含: (i)至少一种多官能异氰酸酯；以及 ( )至少一种材料的水性分散体，该材料当接触木质纤维素材料时将对该木质纤维素材料具有黏着或增黏特性； (b)掺混该黏合剂体系的各成分与该木质纤维素材料，直到该木质纤维素材料充分地被该黏合剂体系成分涂覆，使该木质纤维素材料得以制成毯； (C)将已涂覆的该木质纤维素材料制成毯；以及 (d)在环境温度下，施加足够的压力至该毯，以制得具有预定厚度的毯。2.如权利要求1所述的毯，其特征在于，所述多官能异氰酸酯是聚合二苯基甲烷二异氰酸酯。3.如权利要求1所述的毯，其特征在于，所述水性分散体包含聚氨酯、卤化乙烯聚合物、乙烯醇聚合物、乙烯酯聚合物、丙烯酸聚合物、丙烯酸酯聚合物、天然橡胶、萜烯酚树脂、松香酯或聚烃树脂的水性分散体。4.如权利要求1所述的毯，其特征在于，所述水性分散体的用量按干木质纤维素含量计为0.02至5重量％。5.如权利要求1所述的毯，其特征在于，步骤⑷中施...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·库姆斯，N·巴克斯比，J·F·多米什，
申请(专利权)人：拜尔材料科学有限公司，
类型：
国别省市：