CN101563433A

CN101563433A - 生产木基产品的方法

Info

Publication number: CN101563433A
Application number: CN200780047061.1A
Authority: CN
Inventors: F·考鲍兹; P·A·埃里克松; J·法勒; A·K·富尔贝里
Original assignee: Akzo Nobel Coatings International BV
Current assignee: Akzo Nobel Coatings International BV
Priority date: 2006-12-20
Filing date: 2007-12-07
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2027-12-07
Also published as: CN101563433B; RU2009127784A; TW200900477A; RU2469059C2; MY154964A; CL2007003655A1; BRPI0720687A2; AR064351A1

Abstract

本发明涉及一种生产木基产品的方法，包括将包含非胶化淀粉的水基粘合剂组合物施加至一片或多片木基材料上，并将所述一片或多片与一片或多片其它木基材料片粘合，其中所述组合物进一步包含0.1－50重量％的一种或多种含有胺或酰胺基团的聚合物(P)。

Description

生产木基产品的方法

本发明涉及一种生产木基产品的方法。

引言

甲醛基树脂如酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂和脲甲醛树脂广泛用作木基产品生产中的粘结剂。这类木基产品的实例为包含胶合在一起的层的复合产品如例如家具中使用的胶合板、层压地板产品和单板产品。其它实例为木板产品如碎料板、粗纸板和纤维板，其中木屑和/或木纤维与粘结剂一起压制成木板。

在固化甲醛基树脂时，甲醛既可以在制造木基产品过程中又可以之后在该产品的使用过程中释放。多年来出于健康原因所主要关注的是甲醛向室内空气的释放。

对于提供足够的粘合强度和最终产品总质量以使其适于作为现有技术含有甲醛基树脂的粘合剂的替代品的无甲醛木材粘合剂的需要不断增加。

通常防水性和粘合强度是反应木基产品质量的重要特性。通常存在具体的质量参数以满足具体最终产品设定标准的要求。例如，碎料板需要满足特定标准如内部结合、厚度膨胀和吸水性，而层压地板产品需要满足特定标准如脱层和纤维撕裂。

作为包含甲醛基树脂的粘合剂组合物的另一选择，基于聚合物分散体如聚乙酸乙烯酯分散体的粘合剂是适合的。然而，当通过将单板层胶合在一起并将该结构压制成特定形状而制造压模产品时，重要的是使该胶合结构在从模中释放时的所谓的“回弹”最小化。聚乙酸乙烯酯基粘合剂通常给出差的回弹结果。

还重要的是压模产品在使用过程中(即当经受负载时)基本上保持其形状。该特性可以通过在例如家具产品中使用的所谓的“疲劳试验”测量，其中压模产品经受许多负载循环。

作为木材粘合剂组合物中甲醛基树脂的又一选择，提出了淀粉基粘合剂。Imam等人在“来自交联聚乙烯醇和部分胶凝淀粉的木材粘合剂：制备和性能”，51(1999)Nr.6，S.225-229中公开了包含淀粉和聚乙烯醇的粘合剂组合物，该组合物进一步包含三聚氰胺树脂。US2,051,025、US 2,102,937、US 3,487,033、US 3,355,307公开了用于制造瓦楞纸板的淀粉基粘合剂。WO 03/069061A1公开了在制造纸板产品中使用的淀粉基粘合剂。

仍然需要使用淀粉基粘合剂组合物胶合木基材料的其他方法。

因此，本发明提供了一种通过使用基于淀粉的粘合剂组合物胶合木基材料而得到优异胶合质量的方法。

本发明

本发明提供一种生产木基产品的方法，包括将包含非胶化淀粉的水基粘合剂组合物施加至一片或多片木基材料上并将该一片或多片与一片或多片其它材料(优选木基材料)片粘合，其中所述组合物进一步包含约0.1-50重量％的一种或多种含有胺或酰胺基团的聚合物(P)。

这里“非胶化淀粉”的意思是在水相中仅经受小于50℃，合适地小于约45℃，优选小于约40℃的温度，并因此未胶化。

淀粉与聚合物(P)在该方法中所用粘合剂组合物中的重量比合适地为约1∶2-25∶1，优选为约1∶1-15∶1，最优选为约3∶1-8∶1。

该方法中所用粘合剂组合物合适地包含约10-50重量％的淀粉，优选为约15-45重量％，更优选为约20-40重量％，最优选为约25-35重量％。

该方法中所用粘合剂组合物合适地包含约1-40重量％的一种或多种聚合物(P)，优选为约1.5-25重量％，最优选为约2-15重量％。

该方法中所用粘合剂组合物中的固体含量合适地为约20-70重量％，优选为约35-60重量％，最优选为约40-50重量％。

该方法中所用粘合剂组合物的“固体含量”在这里的意思是粘合剂组合物的非水部分。

该方法中所用粘合剂组合物中合适淀粉的实例为天然淀粉和由例如马铃薯、玉米、小麦、大米、豌豆等制备的改性淀粉如乙酰化降解淀粉、烷基琥珀酸改性淀粉、氧化淀粉、羟丙基化淀粉、阳离子淀粉、支链淀粉、高直链乙酰化淀粉、木薯淀粉、天然马铃薯淀粉、天然玉米淀粉、天然小麦淀粉、天然大米淀粉和天然豌豆淀粉。

该方法中所用粘合剂组合物中一种或多种聚合物(P)合适地包含含有胺或酰胺基团的单体单元。合适地，该一种或多种聚合物(P)中约5-100％的单体单元含有胺或酰胺基团，优选约25-100％，更优选约50-100％，甚至更优选约90-100％。最优选该一种或多种聚合物(P)中的所有单体单元均含有胺或酰胺基团。

该一种或多种聚合物(P)合适地含有伯胺或酰胺基团。该一种或多种聚合物(P)优选包括一种或多种聚乙烯胺、聚(乙烯醇-乙烯胺)、聚(乙烯醇-乙烯基甲酰胺)、聚烯丙胺、聚乙烯亚胺、聚酰胺基胺和聚乙烯基甲酰胺。更优选该一种或多种聚合物(P)包括一种或多种聚乙烯胺和聚(乙烯醇-乙烯胺)。最优选聚合物(P)为聚乙烯胺。

在一个实施方案中，该一种或多种聚合物(P)合适地属于乙烯基聚合物类。在这种情况下，该一种或多种聚合物(P)优选包括一种或多种聚乙烯胺、聚(乙烯醇-乙烯胺)、聚(乙烯醇-乙烯基甲酰胺)、聚烯丙胺和聚乙烯基甲酰胺。更优选该一种或多种聚合物(P)含有伯胺基团。最优选的乙烯基聚合物(P)为聚乙烯胺。

在一个实施方案中，该一种或多种聚合物(P)合适地包含伯胺或侧酰胺基团。该一种或多种聚合物(P)优选包括一种或多种聚乙烯胺、聚(乙烯醇-乙烯胺)、聚(乙烯醇-乙烯基甲酰胺)、聚烯丙基胺、聚乙烯亚胺和聚乙烯基甲酰胺。最优选的聚合物(P)为聚乙烯胺或聚乙烯亚胺。

聚乙烯胺通常通过将聚乙烯基甲酰胺水解至特定程度而制备。这里“聚乙烯胺”意思是其中胺与甲酰胺基团的摩尔比为5∶95-100∶0的聚乙烯胺。如果胺与甲酰胺基团的摩尔比小于5∶95，则该聚合物定义为聚乙烯基甲酰胺。聚乙烯胺中胺与甲酰胺基团的摩尔比优选为约10∶90-100∶0，更优选为约50∶50-100∶0，最优选为约80∶20-100∶0。

聚(乙烯醇-乙烯胺)通常通过使乙酸乙烯酯与乙烯基甲酰胺共聚随后通过水解产生具有乙烯醇和乙烯胺单元的共聚物而制备。在该共聚物中还可以保留有甲酰胺基团以及保留有乙酸酯基团。聚(乙烯醇-乙烯胺)中胺与甲酰胺基团的摩尔比为5∶95-100∶0。如果胺与甲酰胺基团的数量比小于5∶95，则该聚合物定义为聚(乙烯醇-乙烯基甲酰胺)。聚(乙烯醇-乙烯胺)或聚(乙烯醇-乙烯基酰胺)中羟基与乙酸酯基团的摩尔比合适地为约25∶75-100∶0，优选为约75∶25-100∶0。聚(乙烯醇-乙烯基甲醛胺)或聚(乙烯醇-乙烯基甲酰胺)中胺和甲酰胺基团与羟基和乙酸酯基团的摩尔比合适地为约3∶97-100∶0，优选为约10∶90-100∶0，最优选为约25∶75-100∶0。

该一种或多种聚合物(P)的重均分子量合适地为约1 000-1 000000g/mol，优选为约10 000-800 000g/mol，更优选为约20 000-600 000g/mol，最优选为约50 000-500 000g/mol。

粘合剂组合物的粘度(Brookfield，12rpm，锭子4，20℃)合适地为低于100 000mPa＊s，优选为约1 000-50 000mPa＊s，最优选为约5 000-20000mPa＊s。

该方法中所有粘合剂组合物也可以在使用前立即与交联剂结合。合适的交联剂为对氨基和/羟基呈反应性的那些。交联剂的实例为：异氰酸酯、含有己二酸的单体或聚合物、三聚氰胺甲醛树脂、脲甲醛树脂、三聚氰胺盐、醛如戊二醛、乙二醛和多醛如二醛淀粉和配位剂如锆盐。它可以加入该粘合剂组合物的两种组分的任意组分中。如果使用交联剂，其在粘合剂组合物的组分中的量合适地为至多约30重量％，或者约0.1-30重量％。

该方法中所有粘合剂组合物合适地进一步包含一种或多种含乙酰乙酰氧基的聚合物(P1)。该一种或多种聚合物(P1)中乙酰乙酰氧基的含量合适地为约0.05-15摩尔％，优选为约1-10摩尔％。该一种或多种聚合物(P1)优选包括乙酰乙酰基化聚乙烯醇(AAPVA)。

该一种或多种聚合物(P1)的重均分子量合适地为约1 000-5 000000g/mol，优选为约10 000-2000 000g/mol。

该方法中所用包含淀粉、聚合物(P)和聚合物(P1)的粘合剂组合物的一种或多种组分可以各自进一步包含添加剂如粘度调节剂和填料如高岭土、小麦粉、大豆粉、胡桃壳粉或其它已知适合用在木材粘合剂配制剂中的添加剂。

本方法中所用粘合剂组合物还可以包含可以源自制备淀粉基粘合剂组合物时所用一种或多种聚合物(P)或(P1)溶液的无机或有机盐。一种或多种聚合物(P)和/或(P1)的一部分可以带离子电荷，优选带阳离子电荷。粘合剂组合物中该盐的负抗衡离子的量可以为0-10重量％或约0.1-5重量％或约0.2-1重量％。

该方法中所用粘合剂组合物还可以包含不同于该一种或多种聚合物(P)的一种或多种烯键式不饱和单体的聚合物或共聚物(P2)。聚合物或共聚物(P2)合适地不包含任何乙酰乙酰氧基。聚合物或共聚物(P2)在粘合剂组合物中的含量合适地为约1-50重量％，优选为约3-40重量％，最优选为约5-30重量％。

聚合物或共聚物(P2)的分散体除了混入淀粉和该一种或多种聚合物(P)而形成粘合剂组合物之外还可以用作单独组分与粘合剂组合物结合形成本发明粘合剂组合物和一种或多种不饱和单体的聚合物或共聚物(P2)的分散体的组合。然后在本发明方法中使用该组合。在该组合中，粘合剂组合物的量基于该组合物的总重合适地为约25-99重量％，优选为约40-90重量％，最优选为约50-85重量％。聚合物或共聚物(P2)分散体的量基于该组合物的总重合适地为约1-75重量％，优选为约10-60重量％，最优选为约20-50重量％。聚合物或共聚物(P2)在其分散体中的含量合适地为约10-90重量％，优选为约25-75重量％。

合适的一种或多种烯键式不饱和单体的聚合物或共聚物的实例为乙烯基酯均聚物如聚乙酸乙烯酯、乙烯基酯共聚物如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)或乙酸乙烯酯与一种或多种丙烯酸单体如甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸丁酯的共聚物、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)和聚丙烯酸酯。

通常，将上述类型的一种或多种烯键式不饱和单体的聚合物或共聚物包括在该方法中所用淀粉基粘合剂组合物中或与淀粉基粘合剂组合物组合可以改进单板或层压产品的粘合特性如纤维撕裂。

在一个实施方案中，该方法合适地包括将粘合剂组合物施加至一片木基材料上，使施加了粘合剂组合物的表面与另一片木基材料表面接触，从而通过在片之间形成胶接而粘合各片。

在该方法的一个实施方案中，将粘合剂组合物施加后干燥并之后通过添加含水组合物活化。

在一个实施方案中，当制造层压产品时，该方法合适地包括将粘合剂组合物施加至表面上使得胶接包含约0.1-500g/m²的原始施加量。施加的量取决于待生产的产品：对于压模单板优选为约50-200g/m²，对于层压地板材料优选为约100-160g/m²，对于叠层梁优选为约180-500g/m²。合适的上限还取决于该溶液施加至哪种类型的木基材料上。该粘合剂组合物可以施加至待粘合的一面或两面。如果施加至两面，则每面的施加量之和对应于规定的整个胶接的优选量。

当制作压模单板时，该方法合适地包括两片以上木基材料的粘合，优选为2-15片。

这里“木基材料”除了固体木材，还包括木质材料如纤维板、粗纸板和碎料板材料。待粘合的表面可以是相同或不同类型的木基材料。

木基材料可以是任何类型和形式的木基材料如碎料、纤维、薄板、薄片、单板和片材等。

在一个实施方案中，该方法包括胶合木基材料片，其中木基材料片为碎木料，其中这里“碎木料”包括碎料、刨花、小片、锯屑粒和任何类似的细碎的木基材料。这种情况下木基产品为复合产品如粗纸板、碎料板或纤维板或者定向刨花板。

待使用的碎木料的含湿量合适地为约0-20重量％，优选为约1-10重量％，更优选为约1.5-5重量％。

该方法中所用碎木料与粘合剂组合物的重量比(以干重计算)合适地为约100∶1-1∶1，优选约50∶1-2∶1，更优选约30∶1-2.5∶1，最优选约15∶1-3∶1。

该方法中所用碎木料和粘合剂组合物的混合物在压制开始时的含湿量合适地为约3-25重量％，优选为约5-20重量％，更优选为约6-18重量％，最优选为约7-15重量％。

优选施加粘合剂组合物后进行压制。压制合适地在高温下进行。压制温度取决于意欲生产的木基产品，但是可以合适地为约0-250℃，优选为约70-200℃。

对于层压或单板产品，当不向粘合剂组合物中添加交联剂时，压制温度合适地为约0-200℃，优选为约20-150℃，甚至更优选为约50-130℃，最优选为约70-130℃。当向粘合剂组合物中添加交联剂时，压制温度有时可以根据交联剂效率而降低。

对于碎料板、粗纸板和纤维板产品，压制温度优选为约100-225℃，最优选为约150-200℃。对于层压产品如胶合板、层压地板或单板地板产品，压制温度优选为约70-175℃，最优选为约90-160℃。

压制时间和压制温度是有联系的，压制温度越低通常要求的压制时间越长。待生产的木基产品也决定合适的压制温度和压制时间。压制时间合适地为至少约10秒，也合适地为约10秒至约60分钟，优选至少约30秒，也优选约30秒至约30分钟，最优选至少约1分钟，也优选约1-15分钟。

在一个实施方案中，木基材料片为薄板或薄片。在这种情况下，木基产品合适地为层压地板材料、单板地板、单板家具材料、墙板、屋面板、胶合板或叠层梁。

本发明木基产品合适地为层压材料或单板材料如层压地板、单板地板、层压家具材料、胶合板、墙板、屋面板、叠层梁或复合产品如碎料板、纤维板、粗纸板或定向刨花板。优选为胶合板、单板家具材料、单板地板、层压地板或碎料板。

本发明进一步借助以下非限制性的实施例进行阐述。份和百分含量指的是重量份和重量百分含量，除非另有说明。

实施例

实施例1：

通过在室温(25℃)下混合65.5g约7.5重量％聚乙烯胺水溶液(来自BASF的

9095)、5.7g水和32.4g玉米淀粉(来自Cerestar的C＊Gum NC 03432，10％含湿量)而制备淀粉基粘合剂。聚乙烯胺中胺与甲酰胺基团的数量比大于90∶10。聚乙烯胺的重均分子量为340 000g/mol。在20℃下测量该组合物的粘度为12 000mPa＊s(Brookfield，12rpm，锭子4)。

实施例2：

通过使75重量份实施例1的粘合剂组合物与25重量份丙烯酸酯/PvAc分散体(聚合物含量为50重量％)混合而制备淀粉基粘合剂。

实施例3：

通过将0.6mm的山毛榉单板面板胶合至15×15cm碎料板一侧上制造单板产品。该碎料板施加有3.7g实施例1和2的粘合剂组合物，将该单板分别在90℃和130℃下在1分钟内直接压制在该碎料板上。测试纤维撕裂(抗凿性)。

表1.(压制时间1分钟)

重复该测试，但是分别使用90℃下10分钟的压制时间和130℃下5分钟的压制时间代替。结果示于表2中。

表2.(压制时间10分钟)

实施例4：

通过使用实施例1和2的粘合剂组合物将13层山毛榉单板胶合在一起并在120℃下模压8分钟而分别制造两个产品。测定两个产品的回弹。两个产品的回弹都非常低。

实施例5：

通过使864g含湿量为1.7重量％的碎木料与216g通过使131g约7.5重量％的聚乙烯胺水溶液(来自BASF的

9095)、75g玉米淀粉(来自Cerestar的C＊Gum NC 03432，10％含湿量)和10g水在室温下混合而制备的粘合剂组合物混合而生产碎料板。该混合在室温(22℃)下进行5分钟。碎料混合物形成30×30cm的薄板并在189℃下压制3分钟成16mm厚的板。施压顺序为30秒内150kg/cm²，2分钟内40kg/cm²，最后30秒内2kg/cm²。通过将5×5cm片胶合至两块金属块上并将它们撕开而测试拉伸强度(内部结合，IB)。还测量厚度膨胀(TSW)和吸水性(ABS)。通过测定将5×5cm片浸入水中(20℃，24小时)后的膨胀程度而测量厚度膨胀。通过测定将5×5cm片浸入水中(20℃，24小时)后的重量增加而测量吸水性。

IB值为690kPa，TSW为53％且ABS(24小时)为121％。

Claims

1.一种生产木基产品的方法，包括将在水相中包含非胶化淀粉的粘合剂组合物施加至一片或多片木基材料上，并将所述一片或多片与一片或多片其它材料片粘合，其中所述组合物进一步包含约0.1-50重量％的一种或多种含有胺或酰胺基团的聚合物(P)。

2.根据权利要求1的方法，其中淀粉在粘合剂组合物中的量为约15-40重量％。

3.根据权利要求1或2的方法，其中所述一种或多种聚合物(P)在粘合剂组合物中的量为约2-25重量％。

4.根据权利要求1-3中任一项的方法，其中所述一种或多种聚合物(P)属于聚乙烯胺、聚(乙烯醇-乙烯胺)、聚烯丙胺、聚乙烯亚胺和聚乙烯基甲酰胺的组。

5.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中所述聚合物(P)为聚乙烯胺。

6.根据权利要求1-5中任一项的方法，其中所述粘合剂组合物进一步包含一种或多种含有乙酰乙酰氧基的聚合物(P1)。

7.根据权利要求1-6中任一项的方法，其中所述粘合剂组合物进一步包含不同于所述一种或多种聚合物(P)的一种或多种烯键式不饱和单体的聚合物或共聚物(P2)。

8.根据权利要求7的方法，其中聚合物(P2)为乙烯基酯均聚物或乙烯基酯共聚物。

9.根据权利要求7或8的方法，其中聚合物(P2)为乙酸乙烯酯与一种或多种丙烯酸单体的共聚物。

10.根据权利要求1-9中任一项的方法，其包括胶合木基材料片，其中所述木基材料片为薄板或薄片。

11.根据权利要求1-9中任一项的方法，其包括胶合木基材料片，其中所述木基材料片为碎木料。

12.根据权利要求1-10中任一项的方法，其中所述木基产品为层压地板材料、单板地板材料、单板家具材料、墙板、屋面板、胶合板或叠层梁。

13.根据权利要求1-9或11中任一项的方法，其中所述木基产品为粗纸板、碎料板或纤维板或定向刨花板。