專利名稱：固化速率提高的粘合劑組合物的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種粘合劑組合物及其制備方法，其中粘合劑組合物是以固化速率提高的含甲醛的氨基塑料樹脂為基礎的。此外，本發明還涉及一種使用獲得的粘合劑組合物制得板材的制備方法。
EP-A-436485公開了固化速率提高的粘合劑組合物及其制備方法，其中粘合劑組合物以含甲醛的氨基塑料樹脂為基礎。在此專利文獻中，公開了一種加速固化氨基塑料粘合劑的方法和由此制造的木基材料。為了加速氨基塑料粘合劑的固化，使用促進劑—接受器(accelerator-catcher)系統，其中將作為促進劑的脲甲醛混合物和甲醛清除劑加入粘合劑中。加入甲醛清除劑是為了為避免甲醛釋放量的增長。同樣地，在EP-A-436485中已經使用了甲醛清除劑脲。在脲甲醛促進劑中，脲與甲醛的摩爾比在1∶3到1∶6之間。所使用促進劑相對于粘合劑的量為0.1-5wt.％。甲醛清除劑相對于粘合劑的量最高可達到10wt.％。
實際上，隨后加入脲以結合甲醛的方法的不利之處在于使方法不必要地復雜化。隨后加入脲帶來的另一個缺點是該樹脂必須在較低溫度下固化，以防止脲的分解以及在固化過程中產生煙霧。隨后加入脲對樹脂的穩定性也有不利的影響。
現已發現，在由氨基塑料制得的粘合劑組合物中，游離甲醛類化合物也存在，并且游離甲醛類化合物的含量相對于粘合劑制備中使用的甲醛總量為1到50wt％，則氨基塑料粘合劑的固化速率將顯著提高。甲醛類化合物表示能作為甲醛參加反應的化合物。如果將甲醛作為游離甲醛類化合物，優選含量相對于在粘合劑制備過程中加入的甲醛總量為2到15wt.％之間。
現已特別發現用由氨基塑料樹脂組成的其中也包含游離甲醛類化合物和總粘合劑組合物的F/(NH2)2比例在0.8到1.6之間的粘合劑組合物，明顯提高粘合劑的固化速率。F/(NH2)2的比例為甲醛當量與NH2基團的摩爾比。
優選總粘合劑組合物中F/(NH2)2的比例為0.9到1.5。
用于本發明的氨基塑料樹脂為氨基化合物和游離甲醛類化合物的縮聚產物。
可使用的氨基化合物為脲、蜜胺、蜜白胺、蜜勒胺、脲基蜜胺和它們的混合物。優選使用脲和/或蜜胺，更特別是脲和蜜胺的混合物，其中蜜胺和脲的摩爾比在0.01到2之間變化，特別是在0.02到1之間。
作為可作為甲醛類化合物可使用可作為甲醛參加反應的化合物。例如甲醛和低聚甲醛。低聚甲醛為多聚體或低聚物形式的甲醛，其在解聚作用中分解出甲醛。聚合度為n的低聚甲醛能夠產生n個甲醛分子，因此相當于n個甲醛當量。
令人驚訝的發現是，在粘合劑的制備過程中盡管加入了甲醛類化合物，制備出的最終產品板材的甲醛排放量仍然在國際適用的標準內。
本發明還涉及一種固化速率提高的氨基塑料粘合劑的制備方法通過將氨基化合物與甲醛類化合物反應形成樹脂，通過加入甲醛類化合物和催化劑將樹脂轉化為氨基塑料粘合劑，直到獲得F/(NH2)2的比為0.8-1.6。
和樹脂形成粘合劑的催化劑為金屬鹽，優選鈉鹽、鉀鹽、銨鹽、鋁鹽、鎂鹽和鋅鹽。合適的鹽的例子為硝酸鈉、硫酸鋁、磷酸氫胺、過硫酸銨、氯化銨、硫酸銨和硝酸銨。優選使用銨鹽，特別是氯化銨或硫酸銨。
此外，本發明還涉及板材的制造方法，通過將含纖維素的材料和粘合劑在壓機上結合，并在壓機中將這些物質在高溫和加壓下加工為板材，其中用作粘合劑的粘合劑組合物由氨基樹脂組成，在該粘合劑組合物中還存在甲醛類化合物以使總粘合劑組合物的F/(NH2)2比為0.8-1.6。
該方法優選用于生產復合板(multiplex)、顆粒板(particle board)、MDF板(中等密度纖維板)、HDF板(高密度纖維板)或OSB板(定向線板(oriented-strand board))。
在通過將甲醛類化合物和催化劑加入樹脂中制備本發明粘合劑之后，立刻生產板材。這兩種組份加入樹脂的順序并不重要。催化劑和甲醛類化合物也能夠同時加入到樹脂中。該樹脂有足夠的室溫穩定性，能夠儲存數天。加入甲醛類化合物和催化劑之后，在10秒到1小時之內使用粘合劑用于制備板材，優選30秒到30分鐘。
在制備板材過程中，壓制的條件視板材的情況而定。因此，復合板的生產適用壓力為1-2MPa，顆粒板適用的壓力為1-5MPa，優選2-4MPa，MDF適用的壓力為2-7MPa，優選3-6MPa。制造板材的溫度通常是，對復合板為100-140℃，對顆粒板和OSB情況下為180-230℃，對MDF情況下為170-230℃。在復合板的情況下，板在所述的條件下保持5-10分鐘(加壓時間)。適用于顆粒板、MDF和OSB的加壓時間，用s/mm板厚表示。適用于OSB板的加壓時間為4-12s/mm，優選6-10s/mm。顆粒板的加壓時間通常采用4-12s/mm，優選5-10s/mm。制造MDF板的加壓時間為5-17s/mm，特別是8-14s/mm。
發現得到的固化速率的增長最高達到40％。
在粘合劑的制備過程中，為了使最終的板材具有更好的抗吸濕性，通常在粘合劑組合物中加入蠟。該蠟通常為乳液狀蠟或固體蠟，例如來自于石油工業。
通過下述實施例，將對本發明進行進一步的說明。
實施例I室溫下，在反應器中加入269.2g甲醛/脲(F/U)摩爾比為5.0和固含量為80％的脲-甲醛預縮聚物，然后加入99.6g水。升溫至65℃，然后用2N的NaOH中和溶液，直至PH值達到7.3。然后加入91.5g脲，獲得甲醛/脲(F/U)的摩爾比為2.0。在10分鐘內，溫度逐漸地由65℃升至100℃，然后將其羥甲基化5分鐘。接著加入2N的乙酸，直至PH值達到5.5。將獲得的混合物在100℃濃縮，直至粘度值達到450MPa.s。加入2.5ml 2N的NaOH，使得PH值為8。然后將溫度降為90℃，接著加入240g蜜胺(m)，然后加入166g福爾馬林(50wt.％甲醛的水溶液)，得到F/(NH2)2為1.452。此后，在每10分鐘加入1ml 2N的NaOH的情況下，將縮聚反應進行58分鐘。然后將獲得的樹脂組合物降溫至25℃。當溫度達到60℃時，開始加入120g脲，后來得到1000gF/(NH2)2為1.6的蜜胺-脲-甲醛(MUF)樹脂。通過加入2mol％的硫酸銨溶液(20wt％的水溶液)和18g福爾馬林(50wt.％的水溶液)，將MUF樹脂轉化為最終F/(NH2)2為1.10的MUF粘合劑。獲得的粘合劑含有24wt.％蜜胺和27wt.％脲。
測定最終的MUF粘合劑的凝膠時間。凝膠時間為粘合劑固化速率的量度。
凝膠時間按如下進行測定。將樹脂用水稀釋至固含量為50％，然后在室溫下加入催化劑。將5g樹脂和催化劑的混合物倒入試管中，將試管置于100℃的水浴中。凝膠時間為將試管放入水浴中和在試管中出現凝膠之間的時間。反應的最終點非常明確，并且是可重復的。
在表1中，列出了在粘合劑中使用的蜜胺的量、加入甲醛類化合物(FH)前后F/(NH2)2的比例、催化劑的量和凝膠時間。
實施例II-XVII改變蜜胺的量、在樹脂中額外加入甲醛的量和催化劑的量，制備與實施例I相似的粘合劑組合物，并且測定其凝膠時間。將組合物和測定的時間顯示在表1中。
對比實施例IA-XVIIA與實施例1類似，通過將催化劑加入到樹脂，但不在樹脂中加入額外的甲醛，制備粘合劑組合物。將組合物和凝膠時間顯示在表1中。
表權利要求
1.由含甲醛的氨基塑料樹脂制備的粘合劑組合物，其特征在于存在游離甲醛類化合物，并且游離甲醛類化合物的量相對于在粘合劑制備過程中的甲醛總加入量為1到50wt.％。
2.根據權利要求1的粘合劑組合物，其特征在于在粘合劑的制備過程中，將甲醛作為游離甲醛類化合物使用，甲醛的加入量相對于甲醛總加入量為2到15wt.％。
3.根據權利要求1-2的粘合劑組合物，其特征在于存在游離甲醛類化合物，使得全部粘合劑組合物中F/(NH2)2比為0.8-1.6。
4.根據權利要求3的粘合劑組合物，其特征在于全部粘合劑組合物中F/(NH2)2比為0.9-1.5。
5.根據權利要求1-4的粘合劑組合物，其特征在于將脲和蜜胺的混合物用作氨基塑料樹脂中的氨基化合物。
6.根據權利要求5的粘合劑組合物，其特征在于蜜胺/脲的摩爾比為0.01-2。
7.通過氨基化合物與甲醛類化合物的反應形成樹脂，制備固化速率提高的氨基塑料粘合劑的方法，其特征在于通過加入甲醛類化合物和催化劑直至達到F/(NH2)2比為0.8-1.6為止，將該樹脂轉化為氨基塑料粘合劑。
8.通過將含纖維的材料和粘合劑在壓機中結合，并在該壓機中將這些物質在高溫和加壓下加工為板材而制備板材的方法，其特征在于作為粘合劑使用的粘合劑組合物由氨基塑料樹脂組成，在該粘合劑組合物中還存在游離甲醛類化合物，且全部粘合劑組合物中的F/(NH2)2比例為0.8-1.6。
9.如說明書和實施例中的粘合劑組合物、方法和板材。
全文摘要
含游離甲醛類化合物的氨基塑料樹脂組成的粘合劑組合物。特別是，在由蜜胺－脲－甲醛樹脂組成的粘合劑組合物中加入游離甲醛類化合物使得F/(NH
文檔編號C08G12/00GK1404520SQ01805247
公開日2003年3月19日 申請日期2001年2月5日 優先權日2000年2月18日
發明者A·C·L·M·范德瓦爾斯, G·E·奧斯廷, J·M·J·馬特黑 申請人:Dsm有限公司