專利名稱：含有交聯劑的粘合劑組合物的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于粘結木質纖維基材的粘合劑組合物。本發明還涉及利用所公 開的粘合劑組合物生產木質纖維復合材料的方法，并涉及使用所公開的方法生產的木質纖 維復合材料。
背景技術：
由聚酰胺胺_表氯醇樹脂(PAE樹脂)和大豆蛋白質的組合制成的木材粘合劑正 被作為含甲醛粘合劑如脲_甲醛(UF)樹脂、苯酚-甲醛(PF)樹脂和三聚氰胺-甲醛(MF) 樹脂(美國專利申請第10/438，147號)的替代物使用。與含甲醛的材料相比，PAE-大豆 粘合劑的性能相當好。PAE/大豆粘合劑體系已經成功地應用于硬木膠合板的制造(Brown， Valerie J. , " Better Bonding withBeans" in Environmental Health Perspectives, 113(8) :A538-A541，2005 禾口" Columbia Forest Products Launches a Revolution in Plywood Adhesives" , Environmental Building News, 14(6), :9,2005)。然而，用于其它 木材復合材料如碎料板(particle board)、中密度纖維板(MDF)和定向刨花板(OSB)中的 PAE或其它不含甲醛的交聯劑/大豆粘合劑體系要求低粘度的粘合體系。用于碎料板、MDF和OSB時，通常將粘合劑噴涂在需要低粘度粘合體系的木材 原材料上。用更多的水將粘合劑稀釋至低粘度是受限制的選擇，因為加入太多的水會導 致壓制時蒸汽吹起，或者需要較長的壓制時間以除去多余的水。對于大豆/PAE體系，降 低粘度的一種方法是降低PAE樹脂的粘度/分子量(美國專利申請第11/895，122號， US20080050602A1)。保持固態時獲得低粘度的另一種方法是使用脲作為非揮發性的變性劑 /稀釋劑，以大幅降低大豆含量(美國專利申請第11/779，558號，US20080021187A1)。因 此，傳統的體系利用脲以提供良好的性能特征；然而，在市場上還是希望有非脲的替代物。
發明內容
在本發明的一個實施方案中，用于粘結木質纖維基材的粘合劑組合物含有交聯劑 (cross linking agent)和非脲稀釋劑，且其中非脲稀釋劑的存在量為基于組合物總濕重 的約0.01-約75重量％。本發明還涉及一種用于粘結木質纖維基材的粘合劑組合物，其中所述組合物含有 以下組分(a)蛋白的含水混合物，(b)交聯劑，和(c)非脲稀釋劑，其中非脲稀釋劑的存在量為基于組合物總濕重的約0. 01-約75重量％。所述交聯劑是基本上不含甲醛的交聯劑，其優選選自由聚酰胺胺-表氯醇樹脂、 聚胺-表氯醇樹脂、異氰酸酯、環氧、醛淀粉(aldehyde starch)、醛、醛樹脂及其混合物組 成的組。
本發明還涉及一種利用本發明的粘合劑組合物生產木質纖維復合材料的方法。所 述方法包括將本發明的粘合劑組合物涂敷到木質纖維基材上，并通過固化粘合劑組合物而 形成復合材料。粘合劑組合物的涂敷型和成形方法根據生產的木質纖維復合材料的類型而 不同。所述粘合劑組合物通過加熱固化。本發明還涉及通過本發明的方法生產的木質纖維復合材料。出人意料地，已經發現向包含基本上不含甲醛的交聯劑的粘合劑配方中加入選定 的非脲的添加劑，可以在提供低配方粘度的同時，保持良好的粘合劑性質，這在許多用途上 都是很有用的。
具體實施例方式在文中所使用的術語含有(comprising)及其語法上的變化，是用于表達“含有 (having) ”或“包括(including) ”的開放式含義，而非表達“僅由...組成”的封閉式含義。 在文中所使用的術語“一種(a)”和“該(the)”應該理解為包括復數和單數形式。術語木質纖維基材是指任何類型的包含木質素的產品。非限制性的示例包括磨碎 的木漿、鋸屑、木顆粒、木質束(wood strand)、薄木片(woodvaneer)、木板(wood borad)、木 片(wood wafer)、木鋪板(wood sheathing)。在本發明的一個實施方案中，用于粘結木質纖維基材的粘合劑組合物含有交聯 劑(交聯試劑)和非脲的稀釋劑，且其中非脲稀釋劑的存在量為基于組合物總濕重的約 0. 01-約75重量％。在本發明的另一個實施方案中，用于粘結木質纖維基材的粘合劑組合物含有(a)蛋白質的含水混合物，(b)交聯劑，和(c)非脲稀釋劑其中所述交聯劑是基本上不含甲醛的交聯劑，且其中所述非脲稀釋劑的存在量為基于組合物總濕重的約0. 01-約75重量％。所述蛋白的存在量為基于組合物總濕重的約0.01-約50wt. %，優選為 0. l-20wt. %，更優選為l_15wt. %。當計算蛋白質的百分含量時，所述蛋白質是以蛋白質 來源中含有的蛋白的實際量計，例如，大豆粉通常為約50wt. %的干基蛋白質。在本領域中 基于蛋白質的粘合劑是為大家所熟知的。用于本發明的合適的蛋白質來源包括酪蛋白、血 粉、羽毛粉、角蛋白、明膠、膠原蛋白、谷蛋白、小麥面筋(小麥蛋白)、乳清蛋白、玉米膠(玉 米蛋白)、菜籽粉、向日葵籽餅粉和大豆。大豆是用于本發明的特別有用的蛋白質來源。大豆可以以大豆蛋白分離物、大豆 粉(soy flour)、大豆粗粉(soy meal)或烘烤大豆(toasted soy)的形式使用。大豆蛋 白通常是以大豆粉(約50wt. %的干基蛋白)的形式獲得的，通過研磨工序將大豆片磨成 100-200目。大豆粉可以進一步純化(通常通過可溶性碳水化合物的溶劑萃取)，以得到含 有約65wt. %干基蛋白質的大豆蛋白濃縮物。脫脂大豆可進一步純化以生產大豆蛋白質分 離物(SPI)，其含有至少約85wt. %干基的蛋白質含量。適用于粘合劑的大豆粉可通過以下方法獲得除去大豆中的一些或大部分油類， 回收殘余的大豆粗粉，隨后將殘余的大豆粗粉磨碎成極細的大豆粉。雖然擠出/萃取方法也是除去油類的合適方法，但優選使用己烷從碾碎的大豆中萃取非極性的油類。在萃取的 大豆渣中殘余的己烷一般通過以下兩種方法中的一種除去脫溶烘機(DT)的方法或通過 使用閃蒸脫溶體系(FDS)。使用DT方法(最高溫度約120°C;停留時間45-70分鐘)與FDS 方法(最高溫度約70°C，停留時間1-60秒)相比會導致更苛刻的大豆熱處理。DT方法會 產生更深色的制品，一般稱為大豆粗粉或烘烤大豆。大豆粗粉或烘烤大豆可互換使用，其意 指通過DT方法生產的大豆產品。溶解或分散在水中的大豆產品的蛋白部分的性能通過蛋白質分散度指數(PDI) 試驗來測量。該試驗描述如下將大豆樣品磨碎，與水以給定的比例混合，以及在給定的速 度(7，500rpm)下混合給定的時間(10分鐘)。使用燃燒方法確定磨碎的大豆和萃取物的含 氮量。PDI值為萃取物的含氮量除以原先的大豆的含氮量的商值。與通過FDS加工的大豆產品的蛋白質部分相比，DT-加工的大豆產品的蛋白質部 分在水中具有較低的溶解度/可分散度，以較低的PDI值表示。大豆粗粉(烘烤大豆)的 PDI值通常小于20，而FDS-加工的大豆產品的PDI值則為20-90。用于本發明的蛋白質可預處理或改性，以改善其溶解性、可分散性和/或活性。例 如，大豆蛋白可以按生產得到的形式使用，或者可進一步改性以增強性能。其全文通過引用 結合在此的US 7，060, 798教導了修飾蛋白質的方法和將它們引入粘合劑的方法。交聯劑(b)是基本上不含甲醛的交聯試劑。所述交聯試劑可以是選自聚酰胺 胺_表氯醇樹脂(PAE樹脂)、聚胺-表氯醇樹脂、異氰酸酯、環氧化物、醛淀粉、醛、醛樹脂 以及它們的混合物中的至少一種。醛淀粉包括雙醛淀粉以及其它包含醛官能團的淀粉。 醛樹脂包括基于乙二醛的交聯劑和乙醛酸化的聚丙烯酰胺。可用的醛的實例為乙二醛和 戊二醛。醛官能樹脂的交聯劑的實例包括Sequarez 755(RohmNova，Mogadore, Ohio), PPDM-5054 (Hercules Incorporated, Wilmington, DE)和乙醛酸化的聚丙烯酰胺如 Hercobond 1000 (Hercules Incorporated, Wilmington, DE)。所述交聯劑的存在量為基 于組合物總重量的約0. 01-約50wt. %。PAE樹月旨可以從包括Hercules Incorporated^ Wilmington DE的眾多供應商處 商購得到。PAE樹脂可按兩步法生產，其中，首先通過聚烯聚胺與多聚羧酸的縮聚反應制備 聚酰胺胺，如通常包括二乙撐三胺(DETA)與己二酸的反應。一些制備聚酰胺胺的方法已 經公開，這些方法提供了對聚酰胺胺的分子量和結構的控制。這包括在US 5，786，429、US 5，902，862和US6，222，006中公開的利用單官能團封端劑控制分子量，這些專利都通過引 用結合在此。控制聚酰胺胺分子量的另一種方法是在US 6，908，983和US6，554，961中論 述的方法。然后使聚酰胺胺在水溶液中與表氯醇反應，從而生成PAE樹脂。US4，853，431、US 5，019，606、US 5，171，795、US 5，189，142、US 5，189，142 和 US5, 614，597 中描述了熱固性 PAE樹脂的制備。基于乙二醛的交聯樹脂在本領域中是已知的，例如參見US 3,869, 296, US 3，917，659和US 4，471，487。US 5，435，841中描述了一種乙二醛-脲粘結劑組合物。US 5，395，440描述了一種還包含硼氧酸的堿金屬鹽和氫氧化鈣的乙二醛-脲粘結劑。US 4，284，758公開了一種烷基化的乙二醛/環脲縮合物，其是極好的用于紡織纖維的不含甲 醛的交聯樹脂。US 4，343，655描述了一種樹脂，其中乙二醛與環脲反應。
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US 5，114，999中描述了一種由乙二醛與多羥基化合物制備的粘結劑。US 4，455，416中描述了環脲/乙二醛/多元醇的縮合物以及它們在處理紡織纖維和紙張中的 應用。US 4，537，634中描述了紙張涂層組合物，其包含由乙二醛和鄰近的(vicinal)多元 醇制備的可用于粘結劑的不溶粘料。非脲稀釋劑(C)是低揮發性、在水中產生低粘度的水溶性或水可分散性化合物。 非限制性的化合物包括二甘醇、丙二醇、2-甲氧基乙醇、甘油和甘油衍生物、碳酸亞乙酯、碳 酸亞丙酯、甲基吡咯烷酮、低分子量的聚乙二醇及其衍生物如甲氧基聚乙二醇、蔗糖、乳糖、 山梨糖醇、麥芽糖糊精、環糊精、碳水化合物、糖漿和水解的低分子量多糖或寡糖、無機鹽如 硫酸鈉、磷酸鈉、氯化鈉和明礬、膨潤土、鋁硅酸鹽、堿金屬鋁硅酸鹽，水溶性的有機化合物 例如甲酰胺和乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、表面活性劑、乳化劑、油類，如植物油、硅油、礦物油 及其它油類、以及上述物質的混合物。在本發明的一個實施方案中，所述稀釋劑是包含醇官能的化合物。所述稀釋劑優 選在同一分子上包含多醇官能的稀釋劑，例如二醇和多元醇。在本發明的一些實施方案中，優選的非脲稀釋劑是甘油、蔗糖、山梨糖醇、玉米糖 漿和氫化玉米糖漿。非脲稀釋劑的存在量為約0. 01-約75重量％，以粘合劑組合物的總濕重計。通常， 非脲稀釋劑的存在量優選為約5-約60重量％，更優選為約10-約50重量％，以粘合劑組 合物的總濕重計。在另一個實施方案中，與交聯劑一起使用的非脲稀釋劑不存在蛋白質。所述非脲 稀釋劑起交聯劑載體的作用，可增加粘合體系的固含量，同時降低成本。非脲稀釋劑的存在 量為約0. 01-約90重量％，以粘合劑組合物的總濕重計。美國專利申請11/467，669提供 了一種含有脲的氮雜環丁二烯(azetidinium)樹脂的無蛋白質體系。在本發明的其它實施方案中，至少一種輔助添加劑(d)可加入本發明的粘合劑組 合物中。可包含在粘合劑組合物中的輔助添加劑包括膨脹劑、粘度調節劑、消泡劑、殺菌劑 和填料如小麥粉、樹皮粉、堅果殼粉和玉米芯粉。所述粘合劑組合物的組分在適當的混合器中混合并攪拌，直到獲得均勻混合物。 可以使用各種加入順序。例如，可將蛋白質來源如大豆粉加入水中，然后加入稀釋劑。或者， 可將稀釋劑加入到水中，然后加入蛋白質來源。蛋白質來源/水/稀釋劑混合物的熱處理 是任選的。通常在接近涂敷時間時加入交聯劑，因為某些交聯劑在所述配方中的穩定性有 限。優選制備固含量為5_75wt. %、更優選10_65wt. %、最優選20_60wt. %的粘合劑 組合物。粘合劑組合物中交聯劑與蛋白最有效的比取決于被粘合的基材、使用的蛋白質 的類型和交聯劑的物理化學性質。用于粘合劑配方中的蛋白質與交聯劑的重量比優選為 100 1-0.1 1，更優選為25 1-0.5 1，最優選為20 1-1 1 (干重)。當計算蛋 白與交聯劑的比時，所述蛋白質是蛋白質來源中含有的蛋白質的實際量。可調節粘合劑組合物的pH，以控制熱固性的粘合劑組合物的活性。可利用固化溫 度和PH控制固化時間，固化時間可根據不同的用途而變化。pH通常為5-10。例如，在pH6-10 的近中性到堿性范圍中，PAE樹脂更活潑，因而將pH調整至此范圍通常會增大其活性。
如上所述，所述粘合劑組合物是熱固性材料，因而可通過加熱和任選地加壓來固 化。固化粘合劑組合物的溫度優選為50-250°C，更優選為80-200°C，最優選100-180°C。在 這些溫度下的固化時間可為20秒-1小時，更優選為1分鐘-30分鐘，最優選為2分鐘-10分鐘。任選地，所加的壓力為從約大氣壓到約IOOOpsi的范圍。通常壓力優選為約25-約 500psi，更優選為約25-約250psi。所述粘合劑組合物的粘度優選為約10-約100，OOOcp (通過布氏粘度計在30rpm 下以轉軸2測得)，更優選為約20-約20，OOOcp,且更進一步優選為約30-約10，OOOcp0適
當的粘度取決于指定的用途。本發明的另一個實施方案包括生產木質纖維復合材料的方法。所述方法包括將粘 合劑組合物施加到包含木質素的基材上，并固化所述粘合劑組合物，以形成包含木質素的 復合材料。添加到適當基材上的本發明的粘合劑組合物的量為1-25重量％、優選1-12重 量％，最優選為2-10重量％，以粘合劑組合物和基材的總重量計。粘合劑組合物可通過使用輥涂、刮刀涂布、擠出、幕簾涂布、起泡涂布機和噴涂機 進行涂敷，其中的一個示例是旋轉盤樹脂涂敷機。本發明中的低粘度組合物特別適于用噴 涂和轉盤式涂敷，涂敷到例如碎料板、MDF和定向刨花板上。本發明的粘合劑組合物可用于硬木膠合板、碎料板、MDF和定向刨花板的制造。所 述組合物特別適用于碎料板、MDF和定向刨花板，在這些板中通常使用低粘度配方。例如，為了生產膠合板，可以通過輥式涂布、刮刀涂布、幕簾涂布或噴涂將粘合劑 組合物涂敷到單板的表面上。然后將多個單板疊置，以形成所需厚度的板材。任選在室溫 下壓制形成的板條以壓實結構(冷壓)。這可在25-250psi的壓力下進行1-10分鐘。然后 將片材或板材放到熱壓機中(如壓盤)中，并壓制以進行壓實，以及將材料固化成板。硬木 膠合板也可通過將硬木面板條膠粘到基材例如碎料板、定向刨花板(OSB)、華夫刨花板、纖 維板(包括中密度和高密度纖維板)、平行木片膠合木(PSL)、層疊木片膠合木(LSL)以及 其它類似的產品上來生產。對于碎料板、MDF和定向刨花板，通常通過噴涂或轉盤將粘合劑組合物涂敷到原材 料上，隨后以面-芯-面層疊層，然后在室溫下部分壓實，以及在熱壓機中最后壓實。所述 組合物的粘度應當足夠低，以能夠有效噴霧或轉盤式涂敷到原材料上。用于噴涂或轉盤涂 敷的粘度優選小于10，000厘泊，更優選粘度小于5000厘泊。利用低揮發性的非脲稀釋劑容許在同等的固體量下生產更低粘度的大豆/交聯 劑粘合劑配制品，或在同等的粘度下生產更高固含量的配制品。與脲相比，這樣的添加劑的 優點在于大豆粉無須預煮以除去脲酶，脲酶會導致在配制品中與脲形成氨。此外，某些非脲 添加劑如二醇或多元醇當用于替代脲時，可提供更強的膠粘強度保持力。以下實施例僅用于說明本發明的目的，而非用于限定權利要求的范圍。用于實施例的一般步驟以下步驟/測試用于所述實施例。(1)使用 DV-II 粘度計(Brookfield Viscosity Lab, Middleboro, ΜΑ)測量布氏 粘度。選定的轉軸(編號2)連接在該儀器上，將其調整至30RPM的速度。將布氏粘度轉軸插入到所述配制品中，使其不夾帶任何氣泡，然后在24°C下在上述速度下旋轉3分鐘。單位 為厘泊(cp)。(2)粘合強度使用自動粘結評價體系(ABES, from AES，Inc.，Corvallis, Oregon)測量粘合強度。在儀器上以搭接剪切結構將多個楓木單板條壓到一起 (20mmX 117mm(平行于紋理)XO. 7-0. 8mm(厚度))。重疊區為5mm，在121 °C下固化時間為 2分鐘，重疊區的壓力為2MPa。固化后，在儀器上使樣品空氣冷卻8秒，隨后在儀器上進行 搭接剪切試驗。對于濕式粘合強度，在壓制和固化之后取出樣品，在室溫下在DI水中浸漬1 小時，然后除去水并在儀器上測試濕式粘合強度。發現一個小時的浸漬足以完全潤濕粘合 線。粘附強度按破壞負載/重疊面積給出(Psi)。(3)碎料板板條在實驗室中通過在轉筒(2英尺直徑X 1英尺寬，帶擋板)上放 置芯層原材料(內粘結(internal bond)測試)或表層原材料(斷裂模數-MOR測試)而 制備小板條(10英寸X 10英寸)。使用蠕動泵和空氣霧化噴嘴將粘合劑噴涂到旋轉的原材 料上。以10英寸X 10英寸的有機玻璃形式形成板條，并用金屬板預壓。在12英寸X 12 英寸的Carver壓機上用11/16英寸(芯層)或1/2” (表層)條在兩面上壓實預制的板坯 以收縮厚度。在170°C下固化5分鐘。對于內粘結測試，從冷卻的板條中剪掉3英寸X3 英寸的中心，和切成9個1英寸Xl英寸的碎片(piece)用于內粘結(IB)測試。按類似于 ASTM D1037-99的方法進行IB測試。測量每個碎片的重量、長度、寬度和厚度以得到平均密 度。用熱熔膠(Cool-Lok 34-250A, National Starch, Bridgewater, NJ)將鋁片粘到所述 碎片上，并使其冷卻。用Shimpo測力計進行IB測試，并計算9個樣品的平均值。對于MOR 測試，切出(8)8英寸Xl英寸碎片，并按類似于ASTM D1037-99的方法進行MOR測試。間 距為6英寸，并用Shimpo測力計進行測試。測量每個碎片的重量、長度、寬度和厚度以得到 平均密度。對于每種配方，用MOR對密度作圖，將數據擬合為直接，并歸一化至44pcf。實施例1-15對于實施例1-13，將 20g 大豆粉(Prolia 200/20 或 Prolia 100/90)與 90g 水混 合。然后使樣品經熱處理或不熱處理。熱處理由將大豆混合物在80°C下加熱30分鐘，冷卻 至50°c和在50°c下保持1小時構成。然后將稀釋劑(40g)與0.的Proxel GXL防腐 劑一起加入所述大豆混合物中(除實施例1外)。除非另有說明，這些實施例中的總固體 為40%。含有大豆油的大豆粉配制品(實施例13)通過在23°C下攪拌混合物5分鐘以形 成穩定的乳液來制備。用布氏粘度計以轉軸2在30rpm下測量粘度。數據列在表I中。表I中列出的粘度是顯示了實施例1-13的低粘度、可流動配方。本發明的全部粘 合劑組合物可以通過加入交聯劑來簡單地生產，全部都得到了低粘度。相反，僅僅是大豆粉 和水(實施例14，沒有稀釋劑)的40%固體混合物是粘稠的，并且完全不流動。為了在沒 有稀釋劑的情況下得到類似的粘度，其固體水平必須接近13. 3% (實施例15)。與使用脲 作為稀釋劑(實施例1)相比，使用本發明的稀釋劑的粘度更低(實施例2-13)。表I-稀釋劑粘度數據 實施例16-28實施例16-27使用實施例1-11和15的大豆+稀釋劑混合物。實施例16是脲的 對照樣，而實施例27是沒有稀釋劑的對照樣。對于除了 28 (沒有PAE)之外的每個實施例， 在進行 ABES 測試的當天，使 10% PAE 樹脂交聯劑(Chemvisions CA1000, IOOcps,Hercules Incorporated)(基于樹脂固體比大豆+稀釋劑固體)與大豆+稀釋劑的混合物混合。例如， 對于每100克的大豆+稀釋劑固體，加入10克PAE固體。使用前用10%的NaOH將CA1000 的PH調節至6. 5-7. 0。監測強度直到11天，以作為大豆+稀釋劑混合物的穩定性的指標。 干式和濕式的粘合結果(ABES)在表II中以psi給出。實施例28顯示，在沒有交聯劑的情 況下，由大豆粉產生的濕式粘合力微乎其微。其它的實施例中都含有交聯劑(PAE)。表II-ABES粘合強度，以psi為單位
9 SD =標準偏差與沒有添加劑的對照相比，表II中列出的數據表明，除脲之外的稀釋劑都可以保 持干式和濕式粘合力，與脲一樣或比脲的更好。這樣的結果是出乎意料的，因為傳統方法依 靠使用脲以降低粘度并保持強度。蔗糖和甘油適于與200/20大豆粉(加熱和不加熱的)， 以及與100/90粉(不加熱的)一起使用。氯化鈉會導致粘合力大大減小，而其它鹽例如硫 酸鈉可以保持粘合力。蔗糖和甘油與大豆的混合物的粘附可在至少10天時間內保持良好 的性能。這是除為作為高固含量(表I)下的低粘度溶液以外的優點。實施例29-33實施例29-33使用大豆油和甘油與作為稀釋劑的硫酸鈉或氯化鈉的組合。實施例 29是脲，如實施例1中制備的。對于實施例30，使13. 3g Prolial00/90與26. 7g大豆油和 60g水混合。對于實施例31，使13. 3g Prolia 100/90與13. 3g甘油、13. 3g NaCl和60g水 混合。對于實施例32，使13. 3g Prolial00/90與13. 3g甘油、13. 3g硫酸鈉和60g水混合。 對于實施例33，使22gProlia 100/90與12g甘油、12g硫酸鈉和54g水混合。對于實施例 29-33，使 IgPAE 樹脂交聯劑固體(Chemvisions CA1000, Hercules Incorporated)與 IOg 大豆+稀釋劑固體在ABES測試的當天混合。干式和濕式的粘合力結果(ABES)在表III中 以Psi (為單位)給出。表III. -ABES粘合強度 在這組評價中，與脲/大豆粉組合物(實施例29)的濕式粘合力相比，實施例30 顯示其大豆粉/大豆油乳劑的濕式粘合力提高。實施例31顯示在氯化鈉的存在下由大豆 粉與甘油所產生的濕式粘合力微乎其微。實施例32和33表明，與甘油-氯化鈉的組合相 比，甘油-硫酸鈉的組合得到了好得多的粘合性能。實施例34-39實施例34-39用來說明用本發明的各種配方以及含脲的對照樣生產碎料板板條。 表IV顯示了出粘合劑配方，以及得到的板條密度和IB數據。對于每種板條，將7. 25%的粘 合劑(固體比固體基)噴涂到木材原材料上。在每種情況下稀釋劑/大豆為2 1 (固體 比固體基)。對實施例34-35進行熱處理(如實施例16中)，而使用Prolia 100/90大豆 粉的實施例36-39沒有熱處理(如在實施例24中)。不對粘合劑配方或交聯劑進行pH調 節，除了在實施例39中調節粘合劑至pHIO。該表表明，利用甘油稀釋劑可以在高固含量下生產碎料板。無需熱熬/熱處理配 方。出人意料地，在類似的板條密度下，使用甘油配方的內粘結強度比使用含脲配方的高。表IV-碎料板板條的IB 實施例40實施例40(表V)所示為沒有蛋白質的本發明的實施方案。粘合劑混合物是200gPAE樹脂(CA1300，30%固體)加180g甘油。粘度是用轉軸#2、30rpm測得。碎料板是用 表層原材料制得，隨后進行MOR測試。將10. 8%粘合劑噴涂到所述原材料上。獲得MOR與 脲-甲醛樹脂+催化劑的對照樣同樣良好的板條(1855psi)。表V-用于MOR的碎料板板條 實施例41本實施例所示為使用低PDI的粉與非脲稀釋劑制備能與交聯劑一起使用的高固 含量混合物。使甘油、水和ADM Kaysoy (燒烤大豆)以2/1的甘油/大豆比以及66%的固 體總量下混合，得到了粘度(轉軸4，30rpm)為6160cp的均質產品。上述描述闡明和描述了本發明。此外，本發明僅顯示和描述本發明的優選方案，但 是，如上所述，應當理解，其可以根據上述教導和/或相關領域的技能或知識，在本發明表 達的宗旨的范疇內變化或修飾。上文中描述的實施方案是用于進一步解釋實踐本發明的最 佳方式，并使本領域的其它技術人員能夠根據具體的應用或用途的需要按本文中公開的內 容以這些或其它的實施方案或各種修改來應用本發明。因此，這些說明并非用于將本發明 限制到本文公開的形式。此外，后附的權利要求應理解為包括可相互替代的方案。在本說明書中引用的所有出版物、專利和專利申請都通過引用結合在此，并且為 了任何以及所有的目的，如每個單獨的出版物、專利或專利申請都逐一地和個別地表明通 過引用結合在此。在不一致的情況下，以本發明為準。
權利要求
一種粘合劑組合物，其含有交聯劑和非脲稀釋劑，其中所述非脲稀釋劑的存在量為基于組合物總濕重的約0.01-約75重量％，且其中所述交聯劑基本上不含甲醛。
2.權利要求1的粘合劑組合物，其還含有蛋白質來源的含水混合物。
3.權利要求2的粘合劑組合物，其中所述蛋白質來源的含水混合物由水和選自以下組 中的至少一種產品的混合物得到大豆粉、大豆蛋白濃縮物、大豆蛋白分離物、及它們的混 合物。
4.權利要求1的粘合劑組合物，其中所述交聯劑選自以下組中聚酰胺胺-表氯醇樹 脂、聚胺_表氯醇樹脂、異氰酸酯、環氧、醛淀粉、醛、聚醛樹脂、及它們的混合物。
5.權利要求1的粘合劑組合物，其中所述非脲稀釋劑為選自以下組中的至少一種二 甘醇、丙二醇、2-甲氧基乙醇、甘油、甘油衍生物、碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯、甲基吡咯烷酮、 低分子量的聚乙二醇及其衍生物，如甲氧基聚乙二醇、蔗糖、乳糖、山梨糖醇、麥芽糖糊精、 環糊精、碳水化合物、糖漿和水解的多糖、無機鹽、硫酸鈉、磷酸鈉、氯化鈉、明礬、膨潤土、鋁 硅酸鹽、堿金屬鋁硅酸鹽、水溶性的有機化合物、甲酰胺、乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、表面活 性劑、乳化劑、油類、植物油、硅油、和礦物油。
6.權利要求2的粘合劑組合物，其中所述非脲稀釋劑選自以下組中甘油、蔗糖、玉米 糖漿、山梨糖醇、氫化玉米糖漿、及它們的混合物。
7.權利要求2的粘合劑組合物，其中所述蛋白質來源中蛋白質的存在量為基于粘合劑 組合物總濕重的約0. 01 % -約50重量％。
8.權利要求2的粘合劑組合物，其中所述交聯劑的存在量為基于粘合劑組合物總濕重 的約0.01% -約50重量％。
9.權利要求2的粘合劑組合物，其中所述非脲稀釋劑的存在量為基于粘合劑組合物總 濕重的約5-約60重量％。
10.權利要求2的粘合劑組合物，其中所述交聯劑是聚酰胺胺-表氯醇。
11.權利要求2的粘合劑組合物，其中所述粘合劑組合物的固含量約5-約75重量％。
12.權利要求2的粘合劑組合物，其中蛋白質與交聯劑的重量比為約100 1-約 0. 1 1。
13.一種制備木質纖維復合材料的方法，其包括將權利要求2的粘合劑組合物涂敷到 木質纖維基材上，以及固化所述粘合劑組合物，以形成木質纖維復合材料。
14.權利要求13的方法，其中以粘合劑組合物和木質纖維基材的總重量計，將所述粘 合劑組合物以約1-約25重量％的濃度涂敷至木質纖維基材。
15.權利要求13的方法，其中在固化過程中施加壓力，所述壓力的范圍是從大氣壓到 約 IOOOpsi。
16.權利要求13的方法，其中所述粘合劑組合物在約50-約250°C的溫度下固化。
17.權利要求13的方法，其中所述木質纖維基材為選自以下組中的至少一種磨碎的 木漿、鋸屑、木顆粒、木質束、薄木片、木板、木片和木鋪板。
18.根據權利要求13的方法獲得的木質纖維復合材料。
19.權利要求18的木質纖維復合材料，其中所述木質纖維復合材料選自以下組中硬 木膠合板、碎料板、中密度纖維板、定向刨花板、華夫刨花板、纖維板、平行膠合板、層疊膠合 板和硬木膠合產品。
全文摘要
本發明涉及一種用于粘結木質纖維基材的粘合劑組合物。所述粘合劑組合物含有交聯劑和非脲稀釋劑，其中非脲稀釋劑的存在量為基于組合物總濕重的約0.01-約75重量％，且其中所述交聯劑基本上不含甲醛。所述粘合劑可進一步包含蛋白質來源的含水混合物。本發明還涉及利用所公開的粘合劑組合物生產木質纖維復合材料的方法，并涉及使用所公開方法生產的木質纖維復合材料。
文檔編號C09J11/00GK101889064SQ200880115098
公開日2010年11月17日 申請日期2008年10月9日 優先權日2007年10月9日
發明者R·L·布拉迪, R·R·施泰布, 古渠鳴 申請人:赫爾克里士公司