[发明专利]粘合性添加剂

说明书

技术领域

本发明涉及在基于木质纤维素的复合材料(composite)的制备中使用的粘合剂组合物，其中所述粘合剂组合物包含粘合剂、水和粘性添加剂(tack additive)，所述粘性添加剂是水溶性聚合物。所述水溶性聚合物提供粘性，即当复合材料形成结构，但在复合材料结构中的粘合剂凝固或广泛地固化之前，所述水溶性聚合物赋予复合材料配制物改善的粘性。本发明还涉及在基于木质纤维素的复合材料的制备中使用该粘合剂组合物的方法，其中在所述粘合剂组合物中的粘性添加剂(水溶性聚合物)在复合材料的最终形式的制备过程中提供改善的粘性。

背景技术

基于木质纤维素的复合材料，例如刨花板是由木质纤维素，例如木料和粘结剂(也被称作树脂，另称为粘合剂)的组合制备而成的。因此，木质纤维素复合材料包含由粘合剂保持在一起的木质纤维素材料。在大多数利用粘合剂的复合材料制造工艺中，粘合剂的部分凝固(set up)。也就是说，粘合剂的部分由液体变为固体。粘合剂可以通过水分流失入空气或流失入复合材料的另一部分中，或者通过相变，或者通过粘合剂的化学或物理-化学变化来凝固。大多数复合材料在粘合剂凝固之前成型。在操作中，例如刨花板的制造中，形成经处理的生物材料，例如木屑的层，然后冷压而形成未固化的垫，随后进行热压以凝固粘合剂。在这样的情况下模制的形式是大的较平的片材。对于其它应用，形状可能更加复杂，例如是花盆的形状。在一些工艺中，成型部件甚至在粘合剂凝固之前必须具有一定的完整性(integrity)。这种结构上的完整性可以称作生坯强度或内聚强度或粘性(tack)。粘性是通常在刨花板制造现场中使用的术语。粘性也可以是指由复合材料的粘合剂部分赋予的这样的内聚强度。在例如碗形的复合材料结构的形成中，当粘合剂还没有凝固时，如果碗在工艺过程中是独立的(free standing)，则要求需要粘性。甚至材料形成片材时也需要粘性。例如，在一些刨花板生产线上，成型的垫在刨床方向被分成最终板产品尺寸的片材，随后将这些片材输送至热压机。当板输送至压机时，它们可能要跨越缝隙，并且在一段时间内没有支撑(没有剔料的生产线(a line without a cull))。在该操作和其它操作中，未固化的成型复合材料的结构需要一些内聚强度以维持未固化复合材料的形状，并避免由于缺乏粘性而可能出现的断裂、裂缝或其它缺陷。通常对于复合材料，粘合剂被称为具有不良的或良好的粘性。对于许多应用，作为无粘合剂的未固化材料，木质纤维素不提供粘性，并且不能维持一定结构。

在复合材料工业中，特别是使用生物材料的复合材料工业中，很多粘合剂是水性的。也就是说水作为主要组分以溶解或分散粘合剂组分。例如脲醛(UF)粘合剂通常以水分散体的形式提供。大多数胶乳粘合剂是基于水的乳液或分散体。历史上和更近期的基于蛋白质的粘合剂是基于水的。各种各样的基于水的粘合剂描述于众多的书籍、文章和专利中。例如参见描述基于大豆粉的粘合剂的专利(例如US7060798和7252735)、基于脲醛(UF)粘合剂、三聚氰胺脲醛(MUF)粘合剂、三聚氰胺甲醛(MF)粘合剂、苯酚甲醛(PF)粘合剂和聚(乙酸乙烯酯)和聚(乙烯乙酸乙烯酯)粘合剂。

在复合材料工业中公认的是一些粘合剂提供了良好的粘性，而另一些则不然。Leichti、Hse和Tang，“J.Adh，1988，第31-44页的文章中讨论了UF粘合剂组合物对粘性的影响。通常认为UF树脂具有良好的粘性。尽管UF树脂很坚固，固化迅速，并且相当易于使用，但是这些树脂在聚合物骨架上缺乏水解稳定性。这导致大量的游离甲醛从最终产品中被释放(并最终被家中的居住者吸入)。已经有多个立法行为推动将这些树脂从内部家庭应用中去除(Health and Safety Code Title17California Code of Regulation Sec，93120-93120.12)。为此，对于MF粘合剂和无甲醛粘合剂，例如基于大豆粉的粘合剂存在兴趣。通常，这些后来的材料不具有与UF树脂同等水平的粘性，而其可通过本发明显著受益。

一些粘合剂，例如亚甲基双酚二异氰酸酯(MDI)也已知具有非常差的粘性。尽管MDI以不含水的100％活性的产品提供，并且不是水溶性的，但在使用中，例如在刨花板的制造中通常加入水。因此，作为粘合剂，它可从本发明的水溶性聚合物粘性添加剂中受益。