專(zhuān)利名稱(chēng)：生產(chǎn)改性木質(zhì)材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用抗水劑水溶液處理基材制備木質(zhì)材料的方法。本發(fā)明還涉及用于處理紙、纖維、方木材、和從木質(zhì)纖維素如木材得到的材料，以防止紙張由于接觸水或墨水而發(fā)生尺寸改變，并改善其印刷特性，或者使纖維或從木質(zhì)纖維素如木材得到的材料能夠防水的抗水劑水溶液，以及生產(chǎn)上述材料的方法。本發(fā)明還涉及生產(chǎn)膠合板或?qū)訅耗景宓姆椒ê蜕a(chǎn)木質(zhì)纖維板的方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，已知有許多方法能使基材如紙、纖維和建筑材料如木材和方木材具有尺寸穩(wěn)定性和防水性。通常使用硅氧烷、丙烯酸、尿烷、酯、脂肪和油性樹(shù)脂或單體的溶液包涂或浸潤(rùn)材料，然后使材料干燥。在這些抗水劑中，廣泛使用的是硅氧烷抗水劑。具體而言，主要使用的是溶劑稀釋型硅氧烷抗水劑。
但是，溶劑稀釋型的抗水劑對(duì)環(huán)境的影響一般比水稀釋型的抗水劑更消極。同樣，從環(huán)境保護(hù)和資源保護(hù)的角度看，更需要不使用溶劑的抗水劑，尤其是具有高性能的抗水劑水溶液。
最近開(kāi)發(fā)了許多抗水劑水溶液，JP-A 1-292089、JP-A 5-156164和JP-A 5-221748公開(kāi)了乳化于水中的烷基三烷氧基硅烷的長(zhǎng)期穩(wěn)定的乳化液。但是，這些乳化液有幾個(gè)缺點(diǎn)，因?yàn)樗鼈兪褂昧怂夥浅Ｂ耐檠趸柰?。?dāng)將給材料施加該乳化液時(shí)，使該材料完全浸入該乳化液中，但是，該硅烷從該材料的表面上揮發(fā)掉。結(jié)果，該材料表面沒(méi)有抗水劑，在用水濕潤(rùn)、染色和機(jī)械去光(popup by frosting)時(shí)變得易損壞，因而變得不那么耐用，并且從外觀上看呈乳白色。
除了上述乳化液型的抗水劑外，JP-A 61-162553、JP-A 4-249588和JP-A 10-81752公開(kāi)了均相水溶液型的抗水劑。
但是，JP-A 61-162553的組合物缺乏保存穩(wěn)定性，因?yàn)樵谟盟♂尯蟀l(fā)生了快速的聚合反應(yīng)。該組合物必須在稀釋后的當(dāng)天使用，因而是不實(shí)用的?？焖俚木酆戏磻?yīng)導(dǎo)致分子量的增長(zhǎng)，這延遲了浸于其中的材料的浸染，有時(shí)使該材料表面留下濕的標(biāo)記。
JP-A 4-249588的組合物含有水溶性含氨基的偶聯(lián)劑和具有短碳鏈的烷基三烷氧基硅烷，它具有良好的保存穩(wěn)定性，但是它的抗水性差，這大概可能是因?yàn)閮H有該低級(jí)烷基具有抗水性的緣故。因?yàn)樵摵邪被呐悸?lián)劑成分相對(duì)于該烷基烷氧基硅烷是過(guò)量的，這可以烷基烷氧基硅烷成分和含氨基的偶聯(lián)劑的摩爾比為0.5/10到3/1為證，所以存在在材料表面上留下濕的顏色標(biāo)記的問(wèn)題，并且紙張、纖維制物品和木材明顯變黃。
JP-A 2000-95868公開(kāi)了一種生產(chǎn)組合物的方法，該方法首先使具有短碳鏈的烷基三烷氧基硅烷或烷基二烷氧基硅烷與含氨基的烷氧基硅烷部分水解，然后加入水解水和酸進(jìn)行進(jìn)一步的水解，最后加入中和劑。這個(gè)方法很復(fù)雜。在使該烷基烷氧基硅烷和含氨基烷氧基硅烷的混合物進(jìn)行水解反應(yīng)的第一步中，該含氨基的烷氧基硅烷的水解速率通常高于該烷基烷氧基硅烷，這成為共水解的一個(gè)障礙，導(dǎo)致沒(méi)有有效形成共水解產(chǎn)物。因而，采用此方法獲得的最終組合物并不讓人滿意。該組合物對(duì)中性基材的處理使其產(chǎn)生不需要的差的抗水性。
JP-A 7-150131公開(kāi)了使用組合物對(duì)木材進(jìn)行處理，該組合物含有有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸與含有堿性氮的有機(jī)聚硅氧烷的鹽、抗水劑和水。但是這種組合物的問(wèn)題是抗水性不足和保存不穩(wěn)定。
JP-A 55-133466和JP-A 55-133467公開(kāi)了一種組合物，它通過(guò)用水水解烷基烷氧基硅烷、含氨基的烷氧基硅烷、含環(huán)氧基的烷氧基硅烷和金屬-類(lèi)金屬鹽而獲得。用這種組合物處理的基材變成黃色的情況最少。但是，由于氨基與環(huán)氧基反應(yīng)，使得氨基被封阻，所以該組合物在水中非常難溶，以致它不能用作水性處理劑。該氨基封阻作用還限制了該組合物被基材吸收，使得該組合物不能用來(lái)處理基材。
為了解決上述問(wèn)題，我們?cè)贘P-A 9-77780中提出了一種組合物，它含有具有7-18個(gè)碳原子的烷基烷氧基硅烷、含烷氧基的硅氧烷和含氨基的烷氧基硅烷的共水解產(chǎn)物。盡管使用了長(zhǎng)鏈烷基硅烷，但該組合物給基材提供的仍是弱的抗水性。當(dāng)用該組合物處理紙張、纖維制物品和木材時(shí)，產(chǎn)生稍微顯著的泛黃。
在JP-A 10-81752中提出的組合物是粘合劑組合物，它在堿性條件中是穩(wěn)定的。由于在該組合物中使用了相當(dāng)大量的含氨基烷氧基硅烷，此組合物存在許多問(wèn)題，包括作為處理非堿性基材的制劑時(shí)抗水性不足、在處理后的材料上留下濕顏色和大量地泛黃。
因此，上述所有的抗水劑在處理基材，尤其是中性(弱酸性或弱堿性)基材時(shí)很少產(chǎn)生讓人滿意的結(jié)果。
另一方面，目前使用的房屋構(gòu)件包括常用作支撐墻壁的構(gòu)件的膠合板、結(jié)構(gòu)性地板支撐板和屋頂支撐板，以及常用作2×4構(gòu)件的層壓木板和日本傳統(tǒng)的木質(zhì)框架構(gòu)件。
目前已能從具有優(yōu)異性能的有用的木材原料中生產(chǎn)膠合板和層壓木板，該原料是根據(jù)具體的目的或應(yīng)用從具有較高性能的木材原料如熱帶材中選出來(lái)的?？紤]到木材的消竭，不可能總是在目前主要的環(huán)境中僅僅使用具有優(yōu)異性能的木材原料?，F(xiàn)在已實(shí)施了確保和提高房屋和建筑物質(zhì)量的法規(guī)，對(duì)房屋構(gòu)件的質(zhì)量要求正在且將會(huì)提高?？梢灶A(yù)見(jiàn)，將來(lái)需要比較便宜、具有良好的物理性能和在廢棄后對(duì)環(huán)境的負(fù)荷較少的膠合板和層壓木板。
這些事實(shí)表明，隨著木材資源的消竭，不總是能將具有優(yōu)異性能的木材作為原料制備木質(zhì)面板。具體而言，并沒(méi)有廣泛使用典型的人造林中的輻射松(PinusRadiata D.DON)作為原料生產(chǎn)膠合板和層壓木板，因?yàn)樗卯a(chǎn)品存在一些問(wèn)題，包括由于它們的高水含量和吸濕性而產(chǎn)生的尺寸改變、翹曲和發(fā)霉。
解決這些問(wèn)題的一個(gè)常規(guī)方法是使用丙烯酸抗水劑或石蠟抗水劑的乳化液。但是，當(dāng)將這些抗水劑施加給板片，然后干燥，然后將它們堆積時(shí)，常常產(chǎn)生互相粘著的問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題阻礙了這些抗水劑在實(shí)際應(yīng)用中的使用。
對(duì)于木質(zhì)纖維板的生產(chǎn)方法，本領(lǐng)域中已知的有濕法和干法。在任一種方法中，通過(guò)紙張機(jī)械加工(machining)或頁(yè)狀剝離(sheeting)獲得的木纖維的薄片形制品通常被使用熱壓機(jī)或類(lèi)似的設(shè)備進(jìn)行熱壓成形。該熱壓成形的纖維板，在從該熱壓機(jī)中取出后立即被放在升降型或邊門(mén)型的冷卻設(shè)備冷卻并堆積。
在生產(chǎn)這些纖維板的方法中，通常使用含有含甲醛的樹(shù)脂如脲甲醛樹(shù)脂、蜜胺-甲醛樹(shù)脂和苯酚-甲醛樹(shù)脂中的單種樹(shù)脂或它們的混合物的粘合劑。同時(shí)，在這些粘合劑中使用到各種蠟，以使纖維板具有抗水性，例如使用所謂的合成蠟如丙烯酸蠟、由聚合程度低的聚乙烯或其酸修飾產(chǎn)物合成的聚乙烯蠟、由一氧化碳和氫合成的Fisher-Tropsch蠟和由各種脂肪酸和氨或胺合成的酰胺蠟；石油基蠟如石蠟和微晶蠟；以及地蠟(mineral wax)，如褐煤蠟、地蠟(ozokerite)和純地蠟。
同樣，由于木質(zhì)纖維板在壓力下成形，所以它們由于成形后吸收和釋放水分而經(jīng)歷了相當(dāng)?shù)某叽绺淖儭．?dāng)它們實(shí)際用在房屋中時(shí)，就常常會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。因此，已對(duì)提高木質(zhì)纖維板的抗水性問(wèn)題進(jìn)行了研究，以提高木質(zhì)纖維板的尺寸穩(wěn)定性。除了上述示范性的蠟添加的解決方法外，人們還已提出使用具有高抗水性的異氰酸鹽基粘合劑，以在高溫(150-200℃)進(jìn)行熱處理或蒸氣處理，以及進(jìn)行化學(xué)處理如定形。
但是，將上述蠟作為提高木質(zhì)纖維板的抗水性的手段常常易于犧牲該纖維板的強(qiáng)度性能如彎曲強(qiáng)度和內(nèi)部結(jié)合強(qiáng)度。雖然異氰酸鹽基粘合劑與脲-甲醛基樹(shù)脂和蜜胺-甲醛基樹(shù)脂相比非常昂貴，并且有毒性，以致在使用它們時(shí)要求小心翼翼地操作并進(jìn)行嚴(yán)格的管理，以及添加或修改或修改新的安全生產(chǎn)的規(guī)章，但是人們已經(jīng)研究了它們的使用，并且實(shí)際上如上述在使用。
在改善抗水性的方法中，抗水性高的異氰酸鹽基粘合劑的使用存在上述價(jià)格昂貴和在使用時(shí)得小心翼翼操作并進(jìn)行嚴(yán)格管理的問(wèn)題；高溫?zé)崽幚淼娜秉c(diǎn)是增加了供給該高溫所需的成本，并進(jìn)而產(chǎn)生了需要將纖維板水含量增加到實(shí)際使用中可接受的水平(5-13％)的額外步驟的問(wèn)題，在進(jìn)行處理的過(guò)程中，該水含量曾經(jīng)下降至幾乎完全干燥的水平。蒸氣處理的問(wèn)題是處理設(shè)備昂貴，并且運(yùn)行成本非常高?；瘜W(xué)處理如定形本身的成本非常高，并且定形中甲醛釋放量的增加是個(gè)問(wèn)題。
此外，JP-A 2001-260104中公開(kāi)了一種方法，該方法涉及將將表面改性劑噴射到薄片形的木材纖維構(gòu)件上，接著進(jìn)行熱壓成形處理，此方法的問(wèn)題是由于在將該構(gòu)件最終制成產(chǎn)品時(shí)切掉了過(guò)多的部分，以至于水能夠通過(guò)端面滲入構(gòu)件中，使該構(gòu)件易于膨脹。
如上所述，現(xiàn)有提高抗水性的方法在實(shí)際使用中存在問(wèn)題，即試劑如蠟的成本是合理的，但它引起了木質(zhì)纖維板的強(qiáng)度性能的下降，上述粘合劑、熱處理、蒸氣處理和化學(xué)處理能有效提高抗水性，但是導(dǎo)致了成本的增加；即這些方法中的任何一種都不能同時(shí)滿足這些要求。
考慮到上述情況，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種處理得自木質(zhì)纖維素等的材料的基材的抗水劑水溶液，該抗水劑改善了浸于其中的基材的浸染，并使該經(jīng)處理的基材具有尺寸穩(wěn)定性，本發(fā)明還提供了一種生產(chǎn)這些基材的方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種使用抗水劑水溶液處理上基材以制備改性的木質(zhì)材料的方法。
本發(fā)明的又一目的是提供一種制備改性的膠合板或改性的層壓木板的方法，該方法可使膠合板或?qū)訅耗景寰哂蟹腊紫?、防腐爛、防發(fā)霉、抗水、耐濕和尺寸穩(wěn)定性的性能，從而在不犧牲其重量輕的優(yōu)點(diǎn)的條件下獲得所需的性能。
本發(fā)明的又一目的是提供一種制備木質(zhì)纖維板的方法，在該方法中，可以高產(chǎn)量和低成本生產(chǎn)被賦予了抗水性、耐久性和強(qiáng)度性能的木質(zhì)纖維板。

發(fā)明內(nèi)容
在作出很大的努力以實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)后，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，當(dāng)產(chǎn)物是在有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸的存在下，由(A)100重量份下述通式(1)的有機(jī)硅化合物和(B)0.5-49重量份的下述通式(2)的含氨基烷氧基硅烷或它們的部分水解產(chǎn)物，尤其是從反應(yīng)體系中除去醇、將該有機(jī)硅化合物制成無(wú)醇的化合物的情況下進(jìn)行共水解縮合反應(yīng)而獲得時(shí)，令人驚訝的是，雖然該含氨基烷氧基硅烷成分的量少于該短鏈烷基三烷氧基硅烷或含烷氧基的硅烷的量，但所獲得的產(chǎn)物本身溶于水，并且溶于水后保持均勻，它在用水稀釋后即可簡(jiǎn)單使用，并且即使在用水稀釋后仍維持了良好的保存穩(wěn)定性。通式(1)和(2)如下(R1)a(OR2)bSiO(4-a-b)/2(1)R3R4NR5-SiR6n(OR2)3-n(2)式(1)中，R1是具有1-6個(gè)碳原子的烷基，R2是具有1-4個(gè)碳原子的烷基，字母a是0.75-1.5的正數(shù)，b是0.2-3的正數(shù)，a+b為大于0.9至4；式(2)中，R2的定義和上面的相同，R3和R4獨(dú)立表示氫或具有1-15個(gè)碳原子的烷基或氨烷基，R5是具有1-18個(gè)碳原子的二價(jià)烴基，R6是具有1-4個(gè)碳原子的烷基，n是0或1。該共水解縮合產(chǎn)物能有效滲入基材中，從而使該基材產(chǎn)生持久的抗水性和尺寸穩(wěn)定性。當(dāng)使用該共水解縮合產(chǎn)物處理有機(jī)材料如紙張、纖維制物品、和木材時(shí)，由于含氨基的烷氧基硅烷成分的含量減少的緣故，泛黃的情況被減到最少。由于本發(fā)明沒(méi)有使用現(xiàn)有技術(shù)中需用其賦予抗水性的長(zhǎng)鏈烷基硅烷成分，所以上述硅烷成分的成本減少，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)點(diǎn)。總之，該共水解縮合產(chǎn)物改善了浸于其中的基材的浸染，有效賦予了該基材以尺寸穩(wěn)定性和持久的抗水性，并降低了成本。
因而，本發(fā)明者已發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使用上述產(chǎn)物進(jìn)行處理，木質(zhì)材料可被相當(dāng)有效地改性。
同樣，在對(duì)發(fā)展一種從不完全具備所需的特性的木材原料中生產(chǎn)改進(jìn)的膠合板或?qū)訅耗景宓姆椒ㄟM(jìn)行了廣泛的研究后，本發(fā)明者還發(fā)現(xiàn)了一種生產(chǎn)具有改進(jìn)的防白蟻、防腐爛、防發(fā)霉、抗水性、耐濕性和尺寸穩(wěn)定性的改性的木質(zhì)面板的方法，通過(guò)使膠合板或?qū)訅耗景宓那氨砻婧秃蟊砻娴降谝徽澈蠈拥膮^(qū)域，即其前表面和后表面到前和后表面表層深0.5-10mm的區(qū)域浸入上述抗水劑水溶液中，使其發(fā)生水解縮聚作用，從而可使木材中的孔間和孔內(nèi)的內(nèi)表面產(chǎn)生并獲得在廢棄后對(duì)環(huán)境的負(fù)荷最小的以二氧化硅(SiO2)為基礎(chǔ)的無(wú)機(jī)-有機(jī)組合物質(zhì)，從而獲得具有上述特性的木質(zhì)面板。本發(fā)明者還發(fā)現(xiàn)了一種通過(guò)同時(shí)給膠合板或?qū)訅耗景宓那懈蠲婊蚪?jīng)加工的截面施加相同的試劑，從而生產(chǎn)更優(yōu)異的改性的膠合板或改性的層壓木板的方法。
此外，本發(fā)明者已發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將上述抗水劑水溶液加到木纖維中，然后對(duì)它們進(jìn)行熱壓成形處理，可以獲得抗水性和強(qiáng)度性能都改善的木質(zhì)纖維板。本發(fā)明是在這些發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。
因此，第一方面，本發(fā)明提供用于處理基材的抗水劑水溶液，它含有下述材料或其部分水解產(chǎn)物的共水解縮合反應(yīng)產(chǎn)物(A)100重量份下述通式(1)的有機(jī)硅化合物(R1)a(OR2)bSiO(4-a-b)/2(1)式中，R1是具有1-6個(gè)碳原子的烷基，R2是具有1-4個(gè)碳原子的烷基，字母a是0.75-1.5的正數(shù)，b是0.2-3的正數(shù)，a+b為大于0.9至4；和(B)0.5-49重量份下述通式(2)的含氨基烷氧基硅烷R3R4NR5-SiR6n(OR2)3-n(2)式中，R2的定義和上面的相同，R3和R4獨(dú)立表示氫或具有1-15個(gè)碳原子的烷基或氨烷基，R5是具有1-18個(gè)碳原子的二價(jià)烴基，R6是具有1-4個(gè)碳原子的烷基，n是0或1。該共水解縮合反應(yīng)在有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸的存在下進(jìn)行。并且，本發(fā)明提供了一種制備用于處理基材的抗水劑水溶液的方法，該方法包括使上述組分(A)和(B)以上述量在有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸的存在下進(jìn)行共水解縮合反應(yīng)。在此實(shí)施方式中，較佳將脂肪季銨化合物和/或含硼化合物加到該抗水劑中。
另一方面，本發(fā)明提供一種使用用于處理上述基材的抗水劑水溶液生產(chǎn)改性的木質(zhì)材料的方法。
又一方面，本發(fā)明提供一種生產(chǎn)改性的膠合板或改性的層壓木板的方法，該方法包括將膠合板或?qū)訅耗景宓那氨砻婧秃蟊砻娼朐摽顾畡┧芤褐?，使該膠合板或?qū)訅耗景宓那氨砻婧秃蟊砻媾c最接近它們的第一粘合層之間的木材孔間和孔內(nèi)尺寸被選擇性地浸入該抗水劑。在這個(gè)實(shí)施方式中，該膠合板或?qū)訅耗景寰哂幸粋€(gè)切割面或機(jī)械加工面，較佳使用相同的抗水劑浸染該膠合板或?qū)訅耗景宓那懈蠲婊驒C(jī)械加工面。
又一方面，本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)木質(zhì)纖維板的方法，該方法包括使用一種粘合劑，使加了上述抗水劑水溶液的薄片形木纖維構(gòu)件熱壓成形；本發(fā)明還涉及一種生產(chǎn)木質(zhì)纖維板的方法，該方法包括使用加了上述抗水劑水溶液的粘合劑使薄片形木纖維熱壓成形。


圖1是膠合板或?qū)訅耗景宓那氨砻婧秃蟊砻娼氡景l(fā)明的抗水劑水溶液中的截面圖。
圖2是其切割面或機(jī)械加工面已施加了本發(fā)明的抗水劑水溶液的膠合板或?qū)訅耗景宓慕孛鎴D。圖2A闡述對(duì)端面使用抗水劑；圖2B闡述抗水劑滲入端面；圖2C闡述對(duì)機(jī)械加工面使用該抗水劑；圖2D闡述該抗水劑滲入該端面。
圖3顯示實(shí)驗(yàn)1中實(shí)施例8和比較例6的吸水百分?jǐn)?shù)隨時(shí)間的變化圖。
圖4顯示實(shí)驗(yàn)1中實(shí)施例8和比較例6的厚度增大百分?jǐn)?shù)隨時(shí)間的變化圖。
圖5顯示實(shí)驗(yàn)1中實(shí)施例8和比較例6的寬度增大百分?jǐn)?shù)隨時(shí)間的變化圖。
圖6顯示實(shí)驗(yàn)2中實(shí)施例8和比較例6的吸水百分?jǐn)?shù)隨時(shí)間的變化圖。
圖7顯示實(shí)驗(yàn)2中實(shí)施例8和比較例6的厚度增大百分?jǐn)?shù)隨時(shí)間的變化圖。
圖8顯示實(shí)驗(yàn)2中實(shí)施例8和比較例6的寬度增大百分?jǐn)?shù)隨時(shí)間的變化圖。
圖9顯示實(shí)施例9和比較例7的吸水百分?jǐn)?shù)隨時(shí)間的變化圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在詳細(xì)描述本發(fā)明。
根據(jù)本發(fā)明，用于制備抗水劑水溶液以用于處理基材的組分(A)是下述通式(1)的有機(jī)硅化合物(R1)a(OR2)bSiO(4-a-b)/2(1)式中，R1是具有1-6個(gè)碳原子的烷基，R2是具有1-4個(gè)碳原子的烷基，字母a是0.75-1.5的正數(shù)，b是0.2-3的正數(shù)，a+b為大于0.9至4。
更具體而言，在式(1)中，R1是具有1-6、較佳具有1-3個(gè)碳原子的烷基。例子包括甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、正戊基和正己基，甲基較佳。
R2是具有1-4個(gè)碳原子的烷基，例如，甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基和異丁基，甲基和乙基較佳。
式(1)的有機(jī)硅化合物的闡述性例子如下CH3Si(OCH3)3，CH3Si(OC2H5)3，CH3Si(OCH(CH3)2)3， CH3CH2Si(OCH3)3，CH3CH2Si(OC2H5)3， CH3CH2Si(OCH(CH3)2)3，C3H6Si(OCH3)3， C3H6Si(OC2H5)3，C3H6Si(OCH(CH3)2)3，C4H9Si(OCH3)3，C4H9Si(OC2H5)3，C4H9Si(OCH(CH3)2)3，C5H11Si(OCH3)3， C5H11Si(OC2H5)3，C5H11Si(OCH(CH3)2)3，C6H13Si(OCH3)3，C6H13Si(OC2H5)3，C6H13Si(OCH(CH3)2)3。
可單獨(dú)使用這些硅烷中的任一種，或者使用它們的任何混合物。也可使用混合的硅烷的部分水解產(chǎn)物。
文中，較佳使用從上述硅烷的部分水解縮合反應(yīng)得到的含烷氧基硅氧烷作為組分(A)。該部分水解產(chǎn)物(硅氧烷低聚物)較佳具有2-10個(gè)硅原子，更佳具有2-4個(gè)硅原子。也可使用具有1-6個(gè)碳原子的烷基三氯硅烷與甲醇或乙醇在水中發(fā)生反應(yīng)所得的反應(yīng)產(chǎn)物作為組分(A)。同樣，在這個(gè)例子中，該硅氧烷低聚物較佳具有2-6個(gè)硅原子，更佳具有2-4個(gè)。在這些硅氧烷低聚物中，特別優(yōu)選式[CH3(OR2)2Si]2O的硅氧烷二聚體。它們可含有硅氧烷三聚體和硅氧烷四聚體。優(yōu)選的硅氧烷低聚物是那些25℃時(shí)的粘度最多為300mm2/s、優(yōu)選為1-100mm2/s的低聚物。
組分(B)是下述通式(2)的含氨基烷氧基硅烷或其部分水解產(chǎn)物R3R4NR5-SiR6n(OR2)3-n(2)式中，R2的定義和上面的相同，R3和R4可以相同或不同，獨(dú)立表示氫或具有1-15個(gè)、較佳1-8個(gè)、更佳1-4個(gè)碳原子的烷基或氨烷基，R5是具有1-18個(gè)、較佳1-8個(gè)、更佳3個(gè)碳原子的二價(jià)烴基，R6是具有1-4個(gè)碳原子的烷基，n是0或1。
在式(2)中，R3和R4的例子包括甲基、乙基、丙基、丁基、氨甲基、氨乙基、氨丙基和氨丁基。R5的例子包括亞烷基如亞甲基、亞乙基、亞丙基和亞丁基。R6的例子是甲基、乙基、丙基和丁基。
式(2)的含氨基烷氧基硅烷的例子如下H2N(CH2)2Si(OCH3)3，H2N(CH2)2Si(OCH2CH3)3，H2N(CH2)3Si(OCH3)3，H2N(CH2)3Si(OCH2CH3)3，CH3NH(CH2)3Si(OCH3)3， CH3NH(CH2)3Si(OCH2CH3)3，CH3NH(CH2)5Si(OCH3)3， CH3NH(CH2)5Si(OCH2CH3)3，H2N(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH3)3，H2N(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH2CH3)3，CH3NH(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH3)3，CH3NH(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH2CH3)3，C4H9NH(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH3)3，C4H9NH(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH2CH3)3，H2N(CH2)2SiCH3(OCH3)2，H2N(CH2)2SiCH3(OCH2CH3)2，H2N(CH2)3SiCH3(OCH3)2，H2N(CH2)3SiCH3(OCH2CH3)2，CH3NH(CH2)3SiCH3(OCH3)2，CH3NH(CH2)3SiCH3(OCH2CH3)2，CH3NH(CH2)5SiCH3(OCH3)2，CH3NH(CH2)5SiCH3(OCH2CH3)2，H2N(CH2)2NH(CH2)3SiCH3(OCH3)2，H2N(CH2)2NH(CH2)3SiCH3(OCH2CH3)2，CH3NH(CH2)2NH(CH2)3SiCH3(OCH3)2，CH3NH(CH2)2NH(CH2)3SiCH3(OCH2CH3)2，C4H9NH(CH2)2NH(CH2)3SiCH3(OCH3)2，C4H9NH(CH2)2NH(CH2)3SiCH3(OCH2CH3)2。
在這些例子中，較佳的是N-(2-氨乙基)-3-氨基-丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-2-氨丙基-甲基二甲氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷和3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷。
每100重量份組分(A)與0.5-49重量份、較佳是5-30重量份組分(B)混合(所有的份都是重量份，下文同)。組分(B)少于0.5份，則產(chǎn)物的水溶性較小，并且產(chǎn)物成水溶液形式時(shí)不穩(wěn)定。組分(B)超過(guò)49份，則產(chǎn)物的抗水性和長(zhǎng)時(shí)間抑制水的吸收變差，并且當(dāng)用其處理基材時(shí)引起相當(dāng)嚴(yán)重的泛黃。
以摩爾計(jì)，組分(A)和(B)的用量為組分(A)中每含有1摩爾Si原子，則使用含有0.01-0.3摩爾、較佳0.05-0.2摩爾Si原子的組分(B)。
在使用組分(A)和(B)制備抗水劑水溶液時(shí)，組分(A)和組分(B)在有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸的存在下發(fā)生共水解。
在較佳實(shí)施例中，首先在有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸的存在下使組分(A)水解，然后用組分(B)混合所得的水解產(chǎn)物，接著在有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸的存在下進(jìn)行進(jìn)一步的水解，從而獲得該共水解縮合產(chǎn)物。
用于第一次水解的有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸是選自鹽酸、硫酸、甲磺酸、甲酸、乙酸、丙酸、檸檬酸、草酸和馬來(lái)酸中的至少一種。其中，較佳選擇乙酸和丙酸。較佳每100份組分(A)使用2-40份、更佳3-15份酸。
較佳在使用溶劑適度稀釋的狀態(tài)下進(jìn)行水解。該溶劑較佳選自醇類(lèi)溶劑，尤其是甲醇、乙醇、異丙醇和叔丁醇。該溶劑的適當(dāng)用量是每100份組分(A)使用50-300份，更佳使用70-200份。溶劑的量少于50份，可能發(fā)生過(guò)量的縮合反應(yīng)。溶劑的用量超過(guò)300份，水解用的時(shí)間較長(zhǎng)。
加到組分(A)中用于水解的水的量較佳是每摩爾組分(A)加0.5-4摩爾，更佳是1-3摩爾。如果加入的水的量少于0.5摩爾，可能留下過(guò)多的烷氧基。水的量超過(guò)4摩爾，可能發(fā)生過(guò)量的縮合反應(yīng)。組分(A)水解的較佳條件包括10-40℃、優(yōu)選20-30℃的反應(yīng)溫度和1-3小時(shí)的反應(yīng)時(shí)間。
然后使由此獲得的組分(A)的水解產(chǎn)物與組分(B)反應(yīng)。此步驟的較佳反應(yīng)條件包括60-100℃的反應(yīng)溫度和1-3小時(shí)的反應(yīng)時(shí)間。反應(yīng)結(jié)束時(shí)，將反應(yīng)體系的溫度加熱到該溶劑的沸點(diǎn)之上，以將該醇類(lèi)溶劑蒸出。較佳的是，該醇類(lèi)溶劑被蒸出到總的醇含量(包括作為反應(yīng)介質(zhì)的醇和反應(yīng)副產(chǎn)物的醇)占該體系的30重量％以下，優(yōu)選占10重量％以下。如果所得產(chǎn)物中含有過(guò)多的醇，當(dāng)用水稀釋時(shí)，該產(chǎn)物可能變成白色混濁或凝膠體，并且其保存穩(wěn)定性喪失。由上述方法獲得的反應(yīng)產(chǎn)物在25℃的粘度較佳應(yīng)為5-2000mm2/s，優(yōu)選50-500mm2/s。粘度太高可能不利于輕松操作，對(duì)貯存穩(wěn)定性可能產(chǎn)生不利影響，并且可能減少其在水中的溶解度。該產(chǎn)物的重均分子量較佳為500-5000，優(yōu)選800-2000。
本發(fā)明的抗水劑水溶液由采用上述方法獲得的組分(A)和(B)的共水解縮合反應(yīng)產(chǎn)物組成。估計(jì)是因?yàn)樵摦a(chǎn)物由于親水部分(氨基和硅醇基)和疏水部分(烷基甲硅烷基)的順應(yīng)性取向而使其在水溶液中溶解或成微團(tuán)狀態(tài)的緣故，該產(chǎn)物盡管組分(B)的含量低，但在水中還是具有溶解度。該產(chǎn)物盡管沒(méi)有長(zhǎng)鏈烷基硅烷成分，但仍具有良好的抗水性和滲透性，并且估計(jì)是相對(duì)于基材的取向的緣故，該產(chǎn)物還具有持久的抗水性。當(dāng)給建筑材料如磚施加該抗水劑時(shí)，該抗水劑在建筑材料表面的揮發(fā)最小，這防止了該表面潮濕、染色以及消光發(fā)射。當(dāng)使用水稀釋該抗水劑時(shí)，水中的聚合反應(yīng)受到限制，其貯存穩(wěn)定性得到改善。
在一個(gè)較佳實(shí)施例中，將(C)脂肪季銨化合物和/或(D)含硼化合物加到本發(fā)明的抗水劑水溶液中。
較佳的是，該脂肪季銨化合物(C)是具有下述通式(3)的含季銨基的烷氧基硅烷或其部分水解產(chǎn)物[(CH3)2R7N(CH2)3-SiR6n(OR2)3-n]+X-(3)式中，R2和R6的定義和上面的相同，R7是具有11-22個(gè)碳原子的單價(jià)烴基，尤其是烷基或鏈烯基，n是0或1。這是一種當(dāng)施加本發(fā)明抗水劑水溶液給木材時(shí)使該木材具有抗細(xì)菌性和抗真菌性的組分。
式(3)中R7的例子有-C11H23、-C12H25、-C16H31、-C16H33、-C18H37、-C20H41和-C22H45。
式(3)的含季銨基的烷氧基硅烷的闡述性和較佳例子包括[C12H25(CH3)2N(CH2)3Si(OCH3)3]+Cl-，[C14H29(CH3)2N(CH2)3Si(OCH2CH3)3]+Cl-，[C16H33(CH3)2N(CH2)3Si(OCH3)3]+Cl-，[C16H33(CH3)2N(CH2)3Si(OCH2CH3)3]+Cl-，[C16H33(CH3)2N(CH2)3SiCH3(OCH3)2]+Cl-，[C16H33(CH3)2N(CH2)3SiCH3(OCH2CH3)3]+Cl-，[C18H37(CH3)2N(CH2)3Si(OCH3)3]+Cl-， +Cl-，[C18H37(CH3)2N(CH2)3SiCH3(OCH3)2]+Cl-和[C18H37(CH3)2N(CH2)3SiCH3(OCH2CH3)3]+Cl-。
加入組分(C)可賦予抗細(xì)菌性和抗真菌性。較佳是每100重量份抗水劑固體(組分(A)和(B)的共水解縮合產(chǎn)物〕的水溶液混入0.05-10份、優(yōu)選0.1-5份組分(C)。混如的量少可能產(chǎn)生不足的抗細(xì)菌性和抗真菌性，而太大則可能對(duì)該抗水劑水溶液的貯存穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。
另一方面，該含硼的化合物較佳是硼酸化合物。它的例子包括原硼酸鹽如InBO3和Mg3(BO3)2；二硼酸鹽如Mg2B2O5和Co2B2O5；偏硼酸鹽如NaBO2、KBO2、LiBO2和Ca(BO2)2；四硼酸鹽如Na2B4O7；和五硼酸鹽KB5O8。還使用硼酸如原硼酸(H3BO3)、偏硼酸(HBO2)和四硼酸(H2B4O7)以及硼砂(Na2B4O7·10H2O)。
加入組分(D)可防白蟻。每100重量份抗水劑固體〔組分(A)和(B)的共水解縮合產(chǎn)物〕較佳加入0.1-10重量份、優(yōu)選2-8重量份的組分(D)。加入的量太少可能產(chǎn)生不足的防白蟻性，而量太大則可能對(duì)該抗水劑水溶液的貯存穩(wěn)定性產(chǎn)生不利的影響。
使用本發(fā)明的抗水劑水溶液處理基材，具體是紙、纖維、磚和木質(zhì)纖維素源性基材如木材，使它們具有抗水性。該木質(zhì)纖維素源性基材包括木質(zhì)材料如木材、膠合板、層壓木板、木材制品模型和木質(zhì)纖維板以及紙張和從纖維素得到的纖維制品。
具體而言，本發(fā)明的抗水劑水溶液可作為尺寸穩(wěn)定劑施加在紙張上。該抗水劑不僅防止該紙張由于使用墨水(如常在噴墨打印機(jī)中使用的)而出現(xiàn)波紋或折皺而產(chǎn)生的尺寸變化，而且還能改進(jìn)該紙張的墨水吸收性，產(chǎn)生良好的打印圖像質(zhì)量。還可將該抗水劑施加于其它基材，包括各種纖維制品和建筑材料如磚、木材、膠合板、層壓木板和纖維板的木纖維。該抗水劑是各種油漆和拋光劑的有用的打底劑。
當(dāng)使用本發(fā)明的抗水劑水溶液處理上述基材時(shí)，在使用前可用水將該抗水劑稀釋到0.5-50重量％，較佳稀釋到1-10重量％。濃度小于0.5重量％，則該抗水劑不能完全發(fā)揮它的性能，并且要施加的量較大，這可能需要更長(zhǎng)的干燥時(shí)間。濃度大于50重量％，則表明稀釋不夠，粘度太大，以致不能浸染浸于其中的基材，有時(shí)會(huì)留下涂覆標(biāo)記并導(dǎo)致變色。
當(dāng)用水稀釋本發(fā)明的抗水劑，形成水溶液時(shí)，所得的水溶液的pH值較佳應(yīng)為7-3，優(yōu)選6-4。如果該水溶液的pH大于7或成堿性，則該溶液可損壞纖維基材如紙張和木材。如果該水溶液的pH小于3或成強(qiáng)酸性，則會(huì)產(chǎn)生基材受到損傷，處理設(shè)備被腐蝕的問(wèn)題。當(dāng)采用上述方法進(jìn)行合成時(shí)，所得的共水解縮合反應(yīng)產(chǎn)物的pH在上述pH范圍內(nèi)。當(dāng)使用該抗水劑水溶液處理基材時(shí)，它的pH為中性至弱堿性最佳。
在用水稀釋本發(fā)明的抗水劑時(shí)，可加入各種輔助添加劑。這些添加劑包括防腐劑、抗真菌劑、防白蟻劑、增香劑、著色劑、羧甲基纖維素、聚乙烯醇(PVA)、水溶性丙烯酸樹(shù)脂、SBR乳膠和膠態(tài)二氧化硅。這種可任選的組分可以常規(guī)量加入，只要它不損害本發(fā)明的利益即可。
當(dāng)需要使該抗水劑水溶液深深滲入基材中時(shí)，可加入表面活性劑，以提高該抗水劑的滲透性。
本文中使用的表面活性劑并不受到限制，任何已知的非離子型、陽(yáng)離子型和陰離子型表面活性劑都可以使用。例子包括非離子型表面活性劑如聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯羧酸酯、失水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯失水山梨糖醇脂肪酸酯和聚醚改性的硅氧烷；陽(yáng)離子型表面活性劑如氯化烷基三甲銨和氯化烷基芐銨；陰離子型表面活性劑如烷基或烷基烯丙基硫酸鹽、烷基或烷基烯丙基磺酸鹽和二烷基磺基琥珀酸鹽；兩性表面活性劑如氨基酸以及甜菜堿型表面活性劑。在這些活性劑中，優(yōu)選聚醚改性的硅氧烷表面活性劑。
加入的表面活性劑的適當(dāng)量為該抗水劑固體的重量的0.01-5％，更佳為0.2-2.5％。表面活性劑的量少于0.01重量％，所產(chǎn)生的結(jié)果與單獨(dú)使用該抗水劑進(jìn)行處理的結(jié)果基本上相同，即基本上沒(méi)有獲得漆加效果。表面活性劑的量超過(guò)5％，有時(shí)可能對(duì)吸水抑制性和抗水性產(chǎn)生不利的影響。
除了前面將表面活性劑加到該抗水劑水溶液中外，還可以在使用該抗水劑處理基材之前，先將該基材用表面活性劑的稀釋液進(jìn)行預(yù)處理。在這個(gè)例子中，用水或有機(jī)溶劑將該表面活性劑稀釋成0.01-5重量％，優(yōu)選稀釋成0.1-2重量％，然后采用輥涂法、刷涂法或噴涂甚或浸潤(rùn)法使用該表面活性劑對(duì)該該基材進(jìn)行預(yù)處理，然后用上述抗水劑水溶液處理該基材。這個(gè)方法確保了該抗水劑能深度滲入該基材中。
在給基材施加該抗水劑的水稀釋液時(shí)，可以使用輥、刷、噴霧器等。在一些情況中，可以使用浸潤(rùn)法。可在大氣壓或減壓下進(jìn)行上述施加操作。接下來(lái)的干燥步驟可在室溫下、陽(yáng)光中進(jìn)行，或者進(jìn)行熱干燥。
以上述方式滲入基材中的抗水劑水溶液發(fā)生水解反應(yīng)和縮合反應(yīng)，形成粘性抗水劑層。因此，當(dāng)給木質(zhì)材料施加該抗水劑時(shí)，該材料的尺寸穩(wěn)定性得到改善，并且能完全防水，此外，由水引起的腐爛和發(fā)霉問(wèn)題也被消除。當(dāng)將該抗水劑施加給紙張時(shí)，該紙張的尺寸穩(wěn)定性得到改善。當(dāng)將該抗水劑施加給纖維制品時(shí)，該纖維制品變得完全防水。當(dāng)將該抗水劑施加給建筑材料如磚和木材時(shí)，由水引起的起泡、腐蝕和發(fā)霉問(wèn)題都被消除。此外，可將該抗水劑用作各種油漆和拋光劑的打底的防水底料。
本發(fā)明的抗水劑水溶液能方便地用于生產(chǎn)改性木質(zhì)材料如改性膠合板和改性層壓木板。具體而言，將膠合板或?qū)訅耗景褰肷鲜隹顾畡┧芤褐?，使其前表面和后表面受到該抗水劑的處理，由于該膠合板和層壓木板的平坦的粘合層阻止了施加于它們的前表面和后表面上的溶液的滲透，因而該膠合板或?qū)訅耗静牡那氨砻婧秃蟊砻娴降谝徽澈蠈又g的區(qū)域(通常為在厚度方向0.5-10mm)被抗水劑水溶液選擇性浸入。由此可獲得所需的性能，同時(shí)減少了每產(chǎn)品體積滲入的抗水劑的量。在此方法中，較佳也使用相同的溶液處理該膠合板或?qū)訅耗景宓那懈蠲婧?或機(jī)械加工面。
更具體而言，用于制造膠合板或?qū)訅耗景宓哪举|(zhì)材料的樹(shù)木種類(lèi)并不是關(guān)鍵性的，并且用于生產(chǎn)膠合板和/或?qū)訅耗景宓恼澈蠘?shù)脂類(lèi)型也不是關(guān)鍵性的。
當(dāng)給膠合板或?qū)訅耗景宓那氨砻婧秃蟊砻媾c切割面或機(jī)械加工面施加該抗水劑水溶液以將其浸染時(shí)，膠合板或?qū)訅耗景宓臏囟瓤梢允鞘覝?。但是，不僅需要將膠合板或?qū)訅耗景宓谋砻鏈囟染S持在40-80℃，而且還要使其內(nèi)部溫度維持在該溫度范圍，以確保滲透。相反地，可使用加熱到40-80℃的該抗水劑水溶液，而同時(shí)使膠合板或?qū)訅耗景宓臏囟染S持在室溫。由于根據(jù)日本農(nóng)林規(guī)格，必須使膠合板或?qū)訅耗景宓乃拷档椭?4％，所以以這樣的量提供該抗水劑水溶液，以使其水含量在上述范圍之內(nèi)。
應(yīng)注意的是，當(dāng)在生產(chǎn)線上給膠合板和/或?qū)訅耗景宓那氨砻婧秃蟊砻媸┘釉摽顾畡┧芤簳r(shí)，將熱蒸發(fā)掉的量考慮在內(nèi)，較佳的方法涉及先以涂液中每1份組分(A)和(B)的共水解縮合產(chǎn)物10-100份水的比例將它們混合的步驟，或者先將水施加到膠合板或?qū)訅耗景宓那氨砻婧秃蟊砻嬷罅⒓词┘釉摽顾畡┧芤旱牟襟E。在后一步驟中，施加的水的量必須被調(diào)整，以使每1份組分(A)和(B)的共水解縮合產(chǎn)物使用10-100份水。
接著描述涂料重量和包涂技術(shù)。在對(duì)前表面的包涂中，每平方米表面積和每毫米前表面到第一粘合層的距離包涂與浸入0.1-20g、較佳為1-5g組分(A)和(B)的共水解縮合產(chǎn)物。包涂后表面所使用的量相同。對(duì)于對(duì)切割面或機(jī)械加工面的包涂，每平方米橫截面面積和每毫米從該橫截面到深1-5mm處的距離施加0.1-20g、較佳1-5g組分(A)和(B)的共水解縮合產(chǎn)物。
至于包涂技術(shù)，從控制包涂量的意義上可使用輥式涂布機(jī)或海綿式輥筒，噴涂和大桶沉浸涂布也可接受。為了增加沉浸量，可重復(fù)此涂布步驟兩次或多次。
圖1闡述了膠合板或?qū)訅耗景宓那昂秃蠼?rùn)區(qū)域。1所指的層壓木板包括好幾層借助于粘合層3疊在一起的薄板2。4指包涂設(shè)備如輥式涂布機(jī)。通過(guò)該涂布設(shè)備4，上述抗水劑水溶液被選擇性施加到前薄板2a和后薄板2b上，以使其浸入，形成浸入層5。
圖2闡述了膠合板或?qū)訅耗景宥嗣婊驒C(jī)械加工面上的浸入抗水劑的區(qū)域。使用涂布工具8如圖中2A和2C所示將抗水劑水溶液涂布到端面6或機(jī)械加工面7上，從而形成圖2B和2D所示的浸入?yún)^(qū)域9。
涂布后，本發(fā)明的抗水劑的凝結(jié)老化通常需要12-200個(gè)小時(shí)。老化需要在10-35℃的空氣溫度中、在完全通風(fēng)的條件下進(jìn)行。
上述生產(chǎn)方法確保了該膠合板或?qū)訅耗景迥芊腊紫?、防腐蝕、防發(fā)霉，具有抗水性、耐濕性和尺寸穩(wěn)定性，因而它們可用作主要的結(jié)構(gòu)性構(gòu)件或建筑物內(nèi)部構(gòu)件，它們?cè)诓唤档湍静牡膬?nèi)在品質(zhì)和不發(fā)生由于堆放而引起的互相粘連的情況下可容易地生產(chǎn)得到。
此外，本發(fā)明的抗水劑水溶液可方便地用于生產(chǎn)木質(zhì)纖維板中。在一個(gè)實(shí)施例中，生產(chǎn)木質(zhì)纖維板的方法涉及將抗水劑加到木纖維中，然后加入粘合劑，然后對(duì)其熱壓成形處理，形成薄片形構(gòu)件。在此實(shí)施例中加入的抗水劑的量較佳是每100g烘干的木纖維0.04-10g抗水劑。或者，可進(jìn)行熱壓成形處理將木質(zhì)纖維板制成薄片形木纖維構(gòu)件，同時(shí)使用已加了抗水劑的粘合劑。在此實(shí)施例中加入的抗水劑的量較佳是每100g烘干木纖維使用0.04-30g抗水劑。
更具體而言，生產(chǎn)木質(zhì)纖維板的方法涉及采用熱壓成形法形成薄片形木纖維構(gòu)件。通過(guò)使木材纖維化成纖維或絲狀物，然后使用造紙機(jī)采用濕法或干法將它們加工成片狀或平板形構(gòu)件，從而形成該薄片形木纖維構(gòu)件?？墒褂酶鞣N已知的現(xiàn)有技術(shù)(如使用研磨機(jī)、圓盤(pán)精研機(jī)或磨碎機(jī))和爆炸進(jìn)行纖維化處理。接著將抗水劑水溶液加到纖維化機(jī)器中，實(shí)現(xiàn)對(duì)該木纖維的涂布，或者在將該木纖維從機(jī)器中取出來(lái)后再給其施加該抗水劑水溶液。如果對(duì)某些纖維化機(jī)器是可行的話，可使用噴射器或滴加裝置進(jìn)行涂布?；蛘?，可在進(jìn)行熱壓成形處理前將必需量的該抗水劑水溶液加到該要使用的粘合劑中。應(yīng)注意的是，該造紙機(jī)技術(shù)可以是濕滾壓技術(shù)或空氣滾壓技術(shù)。
該熱壓成形步驟是加熱和壓制從造紙機(jī)獲得的薄片形木纖維構(gòu)件成平板形構(gòu)件的步驟。本文使用的熱壓成形技術(shù)步驟包括使用多級(jí)熱壓機(jī)對(duì)濕的薄片(由濕滾壓技術(shù)獲得)進(jìn)行熱壓處理的濕壓技術(shù)、干燥該濕的薄片接著進(jìn)行熱壓處理的濕法成形/干燥壓制技術(shù)、使用多級(jí)熱壓機(jī)對(duì)干燥的薄片(由空氣滾壓技術(shù)獲得)進(jìn)行熱壓處理的干壓技術(shù)，以及對(duì)半干燥的薄片進(jìn)行熱壓處理的半干壓技術(shù)。在本發(fā)明生產(chǎn)木質(zhì)纖維板的方法中，除非另有說(shuō)明，否則在對(duì)薄片形木纖維構(gòu)件進(jìn)行熱壓成形處理后所采取的形成平板形木纖維構(gòu)件(纖維板，下文同)的步驟可以與現(xiàn)有的生產(chǎn)木質(zhì)纖維板的方法類(lèi)似。雖然這些纖維板較佳是中等密度纖維板(MDF)，但是它們也可是是任何類(lèi)型的纖維板，包括隔音板(IB)和硬質(zhì)纖維板(HB)。
在本發(fā)明生產(chǎn)木質(zhì)纖維板的方法中，每100g烘干的木纖維一般加入0.04-10g、較佳0.2-7g、更佳0.5-2g抗水劑水溶液。如果加入的量少于0.04g，熱壓成形的木質(zhì)纖維板的抗水性通常不能得到足夠的提高。加入的量超過(guò)10g，則會(huì)產(chǎn)生不便的可能性，即木纖維會(huì)發(fā)生卷曲，從而會(huì)對(duì)給該木纖維均勻施加該粘合劑產(chǎn)生影響，不能獲得均勻的密度分布，結(jié)果造成抗水性的改善下降，甚至強(qiáng)度性能也下降。
另一方面，加到粘合劑中的抗水劑的量一般是每100g烘干的木纖維0.14-30g、較佳5-25g、更佳15-20g的抗水劑。如果加入量少于0.04g，熱壓成形的木質(zhì)纖維板的抗水性常常不能得到足夠的提高。加入量超過(guò)30g，則表明加入的抗水劑(包括粘合劑)的重量相對(duì)于該木纖維過(guò)多，導(dǎo)致不便的可能性，即它成為干擾粘合劑自身的粘合力的一個(gè)因素，并且如先前所述，難以獲得具有均勻的密度分布的薄片形構(gòu)件，結(jié)果造成其抗水性的改善下降，甚至其強(qiáng)度性能也下降，還會(huì)增加成本。實(shí)施例以闡述性而非限制性的方式給出下面的本發(fā)明的實(shí)施例以及比較例。所有的份是重量份。實(shí)施例1在裝備了冷凝器、溫度計(jì)和滴液漏斗的500ml四頸燒瓶中加入85g(以二聚體計(jì)為0.37摩爾)甲基三甲氧基硅烷低聚物、154g甲醇和5.1g乙酸。攪拌的同時(shí)加入6.8g(0.37摩爾)水，然后在25℃攪拌所得混合物2小時(shí)。然后滴加8.9g(0.04摩爾)N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷。將該反應(yīng)溶液加熱至甲醇的回流溫度，使反應(yīng)進(jìn)行1小時(shí)。連接上酯接液管，將甲醇蒸發(fā)掉，直到其內(nèi)部溫度達(dá)到110℃。獲得81g粘度為71mm2/s的淡黃色清晰溶液(重均分子量為1100)。該溶液中殘留的甲醇的含量是5重量％。將此溶液稱(chēng)為抗水劑1。實(shí)施例2如實(shí)施例1進(jìn)行反應(yīng)，除了將使用的N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲基硅烷的量改為17.8g(0.08摩爾)。獲得86g粘度為116mm2/s的淡黃色清晰溶液(重均分子量為1200)。該溶液中殘留的甲醇的含量是5重量％。將此溶液稱(chēng)為抗水劑2。實(shí)施例3將50.3g(0.37摩爾)甲基三甲氧基硅烷、124g甲醇和5.1g乙酸加到裝備了冷凝器、溫度計(jì)和滴液漏斗的500ml四頸燒瓶中。攪拌的同時(shí)加入6.8g(0.37摩爾)水，然后在25℃攪拌所得混合物2小時(shí)。然后滴加8.9g(0.04摩爾)N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷。將該反應(yīng)溶液加熱至甲醇的回流溫度，使反應(yīng)進(jìn)行1小時(shí)。連接上酯接液管，將甲醇蒸發(fā)掉，直到其內(nèi)部溫度達(dá)到110℃。獲得43g粘度為65mm2/s的淡黃色清晰溶液(重均分子量為1000)。該溶液中殘留的甲醇的含量是6重量％。將此溶液稱(chēng)為抗水劑3。實(shí)施例4將60.6g(0.37摩爾)丙基三甲氧基硅烷、144g甲醇和5.1g乙酸加到裝備了冷凝器、溫度計(jì)和滴液漏斗的500ml四頸燒瓶中。攪拌的同時(shí)加入6.8g(0.37摩爾)水，然后在25℃攪拌所得混合物2小時(shí)。然后滴加8.9g(0.04摩爾)N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷。將該反應(yīng)溶液加熱至甲醇的回流溫度，使反應(yīng)進(jìn)行1小時(shí)。連接上酯接液管，將甲醇蒸發(fā)掉，直到其內(nèi)部溫度達(dá)到110℃。獲得51g粘度為65mm2/s的淡黃色清晰溶液(重均分子量為800)。該溶液中殘留的甲醇的含量是7重量％。將此溶液成為抗水劑4。實(shí)施例5采用實(shí)施例1的方法進(jìn)行反應(yīng)，除了使用17.1(0.08摩爾)的3-氨丙基三乙氧基硅烷代替N-(2-氨乙基)-2-氨丙基三甲氧基硅烷。獲得90g粘度為220mm2/s的淡黃色清晰溶液(重均分子量為1300)。該溶液中殘留的甲醇的含量是5重量％。將此溶液稱(chēng)為抗水劑5，比較例1將136g(1.0摩爾)甲基三甲氧基硅烷、222.0g(1.0摩爾)N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷和43.2g(2.4摩爾)水加到裝備了吸氣器和溫度計(jì)的500ml四頸燒瓶中。加熱和攪拌的同時(shí)通過(guò)該吸氣器吸出氣體，直到其內(nèi)部溫度達(dá)到60℃。獲得淡黃色清晰溶液(重均分子量900)。該溶液中殘留的甲醇的含量是1重量％。將此溶液稱(chēng)為抗水劑6。比較例2在25℃攪拌10.5g(0.04摩爾)癸基三甲氧基硅烷、8.8g甲醇、0.8g乙酸和2.2g(0.12摩爾)水1小時(shí)，得到清晰的溶液。
將85g(以二聚體計(jì)為0.37摩爾)甲基三甲氧基硅烷低聚物和170g甲醇加到裝備了冷凝器、溫度計(jì)和滴液漏斗的500ml四頸燒瓶中。攪拌的同時(shí)，加入上面獲得的癸基三甲氧基硅烷的水解產(chǎn)物，然后在25℃攪拌1小時(shí)。然后，將5.1g乙酸和6.7g(0.37摩爾)水加到該溶液中，然后再在25℃繼續(xù)加熱1小時(shí)。然后滴加17.8g(0.08摩爾)N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷。將該反應(yīng)溶液加熱至甲醇的回流溫度，使反應(yīng)進(jìn)行1小時(shí)。連接上酯接液管，將甲醇蒸發(fā)掉，直到其內(nèi)部溫度達(dá)到110℃。獲得淡黃色清晰溶液(重均分子量為1300)。該溶液中殘留的甲醇的含量是8重量％。將此溶液稱(chēng)為抗水劑7。比較例3將85g(以二聚體計(jì)為0.37摩爾)甲基三甲氧基硅烷低聚物和8.9g(0.04摩爾)N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷加到裝備了冷凝器、溫度計(jì)和滴液漏斗的500ml四頸燒瓶中。攪拌的同時(shí)加入5.1g乙酸，然后在25℃繼續(xù)攪拌1小時(shí)。獲得98g淡黃色清晰溶液。試圖用90份水稀釋10份該溶液，但是在稀釋后溶液立即形成凝膠。比較例4將85g(以二聚體計(jì)為0.37摩爾)甲基三甲氧基硅烷低聚物和8.9g(0.04摩爾)N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷加到裝備了冷凝器、溫度計(jì)和滴液漏斗的500ml四頸燒瓶中。攪拌的同時(shí)加入6.8g(0.37摩爾)的水。試圖在60℃攪拌該溶液3小時(shí)，但是在反應(yīng)1小時(shí)后該反應(yīng)溶液即膠凝化。比較例5將150g(1.1摩爾)甲基三甲氧基硅烷、100g(0.41摩爾)3，4-環(huán)氧基環(huán)己基乙基三甲氧基硅烷和20g(0.09摩爾)N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷加到裝備了冷凝器、溫度計(jì)和滴液漏斗的1升四頸燒瓶中。攪拌的同時(shí)用30分鐘滴入100g(5.53摩爾)水和200g甲醇的混合物。在60℃繼續(xù)攪拌該溶液1小時(shí)，使其進(jìn)行反應(yīng)。獲得567g淡黃色清晰溶液。試圖用90份水稀釋10份該溶液，但是稀釋后立即形成凝膠。實(shí)施例6使10份實(shí)施例1合成的抗水劑1和0.5份3-(三甲氧基-甲硅烷基)丙基十八烷基二甲銨與89.5份水混合，并溶于其中，得到一組合物，將其稱(chēng)為抗水劑8。實(shí)施例7使10份實(shí)施例1合成的抗水劑1和2份硼酸與88份水混合，并溶于其中，形成一組合物，將其稱(chēng)為抗水劑9。貯存穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)在塑料容器中加入用90份水分別稀釋的10份抗水劑1-7(在實(shí)施例1-5和比較例1-2中合成)的溶液和抗水劑8和9(在實(shí)施例6和7中獲得)。在室溫和40℃測(cè)試它們的貯存穩(wěn)定性。結(jié)果列在表1中。
表1

使用例1用90份水分別稀釋10份抗水劑1-7(從實(shí)施例1-5或比較例1-2獲得)，將所得溶液噴涂到70g/m2的白紙片上，然后使這些紙片在一對(duì)熱輥筒之間通過(guò)，以進(jìn)行干燥。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這些抗水劑滲透到這些白紙片的內(nèi)部。所有的經(jīng)處理的紙片(樣品1-6)是光滑的，且?guī)в?.0g/m2的硅氧烷(在固體的基礎(chǔ)上計(jì)算)。
使用噴墨打印機(jī)PM-750C(Seiko Epson Co.，Ltd.)將彩色圖像打印到上述經(jīng)處理的紙片上。墨水干后，從視覺(jué)上觀察這些打印紙片，看它們是否變形或者這些打印圖像有多清晰。評(píng)價(jià)變形和清晰度的標(biāo)準(zhǔn)如下。結(jié)果列在表2中。
(1) 經(jīng)處理的紙片的褪色○未褪色△有點(diǎn)褪色×褪色(2)經(jīng)處理的紙片的變形
○沒(méi)有變形或折皺△有些折皺×明顯折皺(3)打印紙片的清晰度○非常清晰，沒(méi)有滲色△有些滲色×明顯的滲色表2

使用例2用95份水分別稀釋5份抗水劑1-7(從實(shí)施例1-5和比較例1-2獲得)〔分別稱(chēng)為吸水抑制劑1-7〕，然后將木塊置于所得溶液中，使其老化，之后取出，室溫下在空氣中干燥1周得到試樣。采用下面描述的方法測(cè)試這些樣品的表面狀態(tài)、吸水抑制性、滲透深度和抗水性。結(jié)果列在表3中。
在另一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，用95份水稀釋分別5份抗水劑1-7(從實(shí)施例1-5和比較例1-2獲得)，加入0.5份聚醚改性的硅氧烷表面活性劑(KF640，Shin-Etsu ChemicalCo.，Ltd.)〔所得溶液分別稱(chēng)為吸水抑制劑1′-7′〕，然后使用這些溶液浸潤(rùn)木板，使其老化，然后取出，室溫下在空氣中干燥1周，得到試驗(yàn)樣品。采用下面所述的方法測(cè)試這些樣品的表面狀態(tài)、吸水抑制性、滲透深度和抗水性。結(jié)果列在表4中。
在又一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，用99.5份水稀釋0.5份聚醚改性的硅氧烷表面活性劑(KF640，Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.)，然后將木塊放到所得溶液中5分鐘進(jìn)行預(yù)處理，然后，使用吸水抑制劑1-7浸潤(rùn)這些木塊，使它們老化，然后取出，室溫下在空氣中干燥1周，獲得試驗(yàn)樣品。采用下面所述的方法測(cè)試這些樣品的表面狀態(tài)、吸水抑制性、滲透深度和抗水性。結(jié)果列在表5中。(a)表面狀態(tài)，吸水抑制性將50×50×25mm的木塊樣品浸漬到抗水劑水溶液中30秒鐘，以便使該樣品的整個(gè)表面上覆蓋上100g/m2的抗水劑。使該木塊在50％RH的空氣中老化7天。用眼睛觀察該木塊的表面狀態(tài)，并根據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。接著，將該樣品沉浸在自來(lái)水中28天，之后計(jì)算其吸水百分?jǐn)?shù)。
表面狀態(tài)的評(píng)價(jià)○沒(méi)有濕的顏色×濕的顏色吸水(％)＝〔(木塊吸水后的重量)-(木塊吸水前的重量)〕/(木塊吸水前的重量)×100(b)滲透深度將在測(cè)試(a)中已浸潤(rùn)和老化的木塊樣品切成兩半。向該切面施加水，以讓人易于看到該硬化的層。從表面起測(cè)量滲透的深度。(c)抗水性將0.5cc的水滴滴到測(cè)試(a)中已被浸潤(rùn)和老化的木塊樣品的表面上，之后觀察該液滴的狀態(tài)，并根據(jù)下述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。
評(píng)價(jià)○大的接觸角(抗水性良好)△中等大小的接觸角×水被吸收表3

表4

表5

使用例3使用97.5份水分別稀釋2.5份抗水劑1-7(由實(shí)施例1-5和比較例1-2獲得)(所得溶液稱(chēng)為吸水抑制劑8-14)，使用75份水分別稀釋抗水劑8和9(由實(shí)施例6和7獲得)(所得溶液稱(chēng)為吸水抑制劑15和16)，然后將木塊分別浸入這些這些溶液中，使這些木塊其中老化，然后取出，室溫下在空氣中干燥1周，得到試驗(yàn)樣品。采用下面所述的方法測(cè)試這些樣品的表面變色和吸水抑制性。結(jié)果列在表6中。
在另一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，用97.5份水分別稀釋2.5份抗水劑1-7(由實(shí)施例1-5和比較例1-2獲得)，然后分別加入0.5份聚醚改性的硅氧烷表面活性劑(KF640，Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.)(所獲得的溶液稱(chēng)為吸水抑制劑8′-14′)，然后將木塊浸潤(rùn)于其中，使它們老化，然后取出，室溫在在空氣中干燥1周，得到試驗(yàn)樣品。采用下面所述的方法測(cè)試這些樣品的表面變色和吸水抑制性。結(jié)果列在表7中。
在又一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，用99.5份水稀釋0.5份聚醚改性的硅氧烷表面活性劑(KF640，Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.)，將木塊浸入所得溶液中5分鐘進(jìn)行預(yù)處理，然后使用吸水抑制劑8-14浸潤(rùn)這些木塊，使它們老化，然后取出，室溫下在空氣中干燥1周，得到試驗(yàn)樣品，。用下面所述的方法測(cè)試這些樣品的表面變色和吸水抑制性。結(jié)果列在表8中。(a)表面變色，吸水抑制性室溫和大氣壓下將50×50×21mm的雪松樣品和50×50×21mm的柳桉木樣品完全浸入抗水劑水溶液中24小時(shí)。使這些樣品在室溫下老化7天。用眼睛觀察這些樣品的表面的變色或泛黃現(xiàn)象，并根據(jù)下述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。接著，將這些樣品完全浸入自來(lái)水中24小時(shí)，之后計(jì)算它們的吸收百分?jǐn)?shù)。
表面變色○沒(méi)有變色△稍微變色×變色吸水(％)＝〔(木塊吸水后的重量)-(木塊吸水前的重量)〕/(木塊吸水前的重量)×100
表6

表7

表8

使用例4用75份水分別稀釋25份抗水劑8和9(從實(shí)施例6和7獲得)，將木塊浸入所得的溶液中，使它們?cè)谄渲欣匣?，然后在稍微下在空氣中干?周，獲得試驗(yàn)樣品。采用下述方法對(duì)它們進(jìn)行木材腐爛實(shí)驗(yàn)和白蟻死亡實(shí)驗(yàn)。結(jié)果列在表9中。(a)使用白腐真菌和褐腐真菌進(jìn)行木材腐爛實(shí)驗(yàn)為了檢測(cè)抗細(xì)菌/抗真菌活性，根據(jù)日本木材防腐協(xié)會(huì)(JWPA)第3號(hào)標(biāo)準(zhǔn)(1992)——木質(zhì)材料的耐久性測(cè)試方法，對(duì)由無(wú)機(jī)物質(zhì)復(fù)合的木材進(jìn)行腐爛實(shí)驗(yàn)。在60℃使測(cè)試木塊干燥和滅菌48小時(shí)，之后將它們放在已在剝玻璃容器中的培養(yǎng)皿上完全生長(zhǎng)的白腐真菌Coriolus versicolor(L.ex Fr.)Quel(IFO 30340)和褐腐真菌Tyromyces palustris(Berk.et Curk.Murr.)(IFO 303390)的菌苔上。在室溫和55-65％的相對(duì)濕度的條件下在培養(yǎng)箱中培育8周后，取出測(cè)試木塊，將它們表面上的真菌孔掃去。測(cè)定這些測(cè)試木塊的絕對(duì)干重。由這些測(cè)試木塊測(cè)試前的絕對(duì)干重計(jì)算由于木材腐爛真菌導(dǎo)致的重量損失百分?jǐn)?shù)。(b)地下的腐爛實(shí)驗(yàn)將未處理測(cè)試木塊和已用抗水劑處理的測(cè)試木塊放到索格利特萃取器中，用丙酮和水分別抽提24小時(shí)。將這些測(cè)試木塊埋在未滅菌的土壤中深17cm的地方，進(jìn)行9個(gè)月的地下實(shí)驗(yàn)。由每一塊測(cè)試木塊進(jìn)行掩埋實(shí)驗(yàn)前和后的絕對(duì)干重計(jì)算得它們各自的重量損失百分?jǐn)?shù)，從所得數(shù)據(jù)推測(cè)腐爛的過(guò)程。(c)白蟻死亡實(shí)驗(yàn)將200只家白蟻個(gè)體放到具有未處理木塊和經(jīng)抗水劑處理的木塊的各個(gè)容器中，放置20天后測(cè)定白蟻死亡比例。
表9

實(shí)施例8所使用的測(cè)試木塊是層壓木材，以新西蘭的輻射松為原料生產(chǎn)得到。在測(cè)試其吸水抑制性和尺寸穩(wěn)定性前，先用抗水劑涂布和浸潤(rùn)該測(cè)試木塊。
如下述生產(chǎn)該層壓木材、進(jìn)行涂布和浸潤(rùn)以及測(cè)量吸水抑制性和尺寸穩(wěn)定性。
采用常規(guī)的方法將9片每片厚3mm的輻射松薄片堆積起來(lái)，形成厚27mm、寬300mm、纖維方向長(zhǎng)300mm的層壓木板。使其老化7天。然后將一片層壓木板切成3片寬100mm、纖維方向長(zhǎng)300mm的層壓木板。在105℃的熱空氣中干燥這些測(cè)試樣品2小時(shí)，然后使用含有2％抗水劑1的水溶液刷涂這些樣品的所有表面(共計(jì)6面)，對(duì)它們進(jìn)行浸潤(rùn)。浸潤(rùn)的重量是200g/m2。然后使這些樣品再老化10天，之后采用下述實(shí)驗(yàn)1和2對(duì)它們進(jìn)行測(cè)試。比較例6以常規(guī)的方法將9片每片厚3mm的輻射松薄片堆積起來(lái)，形成厚27mm、寬300mm、纖維方向長(zhǎng)300mm的層壓木板。使其老化7天。然后將一片層壓木板切成3片寬100mm、纖維方向長(zhǎng)300mm的層壓木板。在105℃的熱空氣中干燥這些測(cè)試樣品2小時(shí)。然后使這些樣品再老化10天，之后采用下述實(shí)驗(yàn)1和2對(duì)它們進(jìn)行測(cè)試。實(shí)驗(yàn)1室溫下將實(shí)施例8和比較例6中制得的層壓木板浸漬在水中32小時(shí)，取出后在40℃的熱氣流中干燥16小時(shí)。然后在室溫下再將它們浸漬在水中24小時(shí)。在此過(guò)程中，在合適的時(shí)間間隔內(nèi)測(cè)量這些測(cè)試木塊的重量、厚度和寬度，從測(cè)量所得的數(shù)據(jù)可計(jì)算出吸水百分?jǐn)?shù)和厚度及寬度增加百分?jǐn)?shù)，所獲得的結(jié)果顯示在圖3-5中。應(yīng)注意的是，根據(jù)下述方程計(jì)算吸水百分?jǐn)?shù)和厚度及寬度增加百分?jǐn)?shù)。
吸水(％)＝〔(Wt-Wo)/Wo〕×100Wt間隔時(shí)間t后測(cè)試樣品的重量(g)Wo開(kāi)始實(shí)驗(yàn)前測(cè)試樣品的重量(g)厚度增長(zhǎng)(％)＝〔Tt-To)/To〕×100Tt間隔時(shí)間t后測(cè)試樣品的厚度(mm)To開(kāi)始實(shí)驗(yàn)前測(cè)試樣品的厚度(mm)寬度增長(zhǎng)(％)＝〔(WIt-WIo)/WIo〕×100WIt間隔時(shí)間t后測(cè)試樣品的寬度(mm)WIo開(kāi)始實(shí)驗(yàn)前測(cè)試樣品的寬度(mm)實(shí)驗(yàn)2室溫下將實(shí)施例8和比較例6制得的層壓木板浸漬在水中30分鐘，取出后使其在室溫下放置8小時(shí)，放置的條件是使水可能不會(huì)從測(cè)試樣品的內(nèi)部蒸發(fā)掉。室溫下將它們?cè)俅谓n在水中30分鐘，取出后在室溫下放置16小時(shí)。在此過(guò)程中，在合適的時(shí)間間隔內(nèi)測(cè)量這些測(cè)試樣品的重量、厚度和寬度，從所測(cè)得的數(shù)據(jù)計(jì)算出吸水百分?jǐn)?shù)和厚度及寬度增加百分?jǐn)?shù)，所獲得結(jié)果列在圖6-8中。用來(lái)計(jì)算的方程與實(shí)驗(yàn)1的方程相同。實(shí)施例9使用的測(cè)試樣品是5片共厚12mm(薄片結(jié)構(gòu)是1.8+3.3+1.8+3.3+1.8mm)、寬50mm和長(zhǎng)50mm的輻射松的膠合板。在120℃的熱氣流中預(yù)先干燥該測(cè)試樣品2小時(shí)。在預(yù)干燥之后立即測(cè)量該測(cè)試樣品的重量，該值是實(shí)驗(yàn)前的重量。此時(shí)，以200g/m2的涂布重量給該測(cè)試樣品的所有表面涂布含有2％抗水劑1的水溶液。使該測(cè)試樣品老化10天，之后在室溫下將其浸漬在水中32小時(shí)。在此過(guò)程中，在合適的時(shí)間間隔內(nèi)測(cè)量該測(cè)試樣品的重量，根據(jù)下面的方程，由所得的數(shù)據(jù)計(jì)算出吸水百分?jǐn)?shù)。結(jié)果表示在圖9中。
吸水(％)＝〔(Wt-Wo)/Wo〕×100Wt間隔時(shí)間t后測(cè)試樣品的重量(g)Wo開(kāi)始實(shí)驗(yàn)前測(cè)試樣品的重量(g)比較例7室溫將與實(shí)施例9相同的膠合板浸漬在水中32小時(shí)。在此過(guò)程中，在合適的時(shí)間間隔內(nèi)測(cè)量該測(cè)試樣品的重量，根據(jù)實(shí)施例9的方程，由所測(cè)得的數(shù)據(jù)計(jì)算該測(cè)試樣品的吸水百分?jǐn)?shù)。結(jié)果也顯示在圖9中。實(shí)施例10以每100g烘干木纖維0.2g、0.5g或1g抗水劑1的量將具有預(yù)定濃度的抗水劑1的水溶液噴射到由纖維分離連續(xù)高壓蒸煮器獲得的木纖維上，然后使其干燥。干燥后，在常規(guī)條件下使用萬(wàn)能粘合劑對(duì)該木纖維進(jìn)行熱壓成形處理，形成中等密度纖維板。在該纖維板老化后，根據(jù)JIS A5905的纖維板實(shí)驗(yàn)方法計(jì)算內(nèi)部結(jié)合比強(qiáng)度、彎曲比強(qiáng)度、楊氏彎曲比模量、吸水后厚度增加，并由熱水實(shí)驗(yàn)(將纖維板浸漬在70℃水中2小時(shí))計(jì)算厚度增加值。結(jié)果列在表10中。應(yīng)注意的是，該內(nèi)部結(jié)合比強(qiáng)度、彎曲比強(qiáng)度和楊氏彎曲比模量是內(nèi)部結(jié)合強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和楊氏彎曲強(qiáng)度分別除以該測(cè)試樣品的比重得到的結(jié)果。比較例8給與實(shí)施例10相同的木纖維施加預(yù)定量的通常使用的丙烯酸蠟而非上述試劑，可獲得本比較例的纖維板。之后，采用與實(shí)施例10相同的方法計(jì)算此纖維板的性能值。結(jié)果列在表10中。實(shí)施例11將抗水劑1與粘合劑混合，以每100g烘干重量的由纖維分離連續(xù)高壓蒸煮器獲得的木纖維可獲得10g、15g或20g抗水劑1的量涂布木纖維，然后干燥。之后，在常規(guī)條件下對(duì)該木纖維進(jìn)行熱壓成形處理，形成中等密度纖維板。在該纖維板老化后，根據(jù)JIS A5905的纖維板實(shí)驗(yàn)方法計(jì)算內(nèi)部結(jié)合比強(qiáng)度、彎曲比強(qiáng)度、楊氏彎曲比模量、吸水后厚度增加，并由熱水實(shí)驗(yàn)(將纖維板浸漬在70℃水中2小時(shí))計(jì)算厚度增加值。結(jié)果列在表11中。應(yīng)注意的是，該內(nèi)部結(jié)合比強(qiáng)度、彎曲比強(qiáng)度和楊氏彎曲比模量是內(nèi)部結(jié)合強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和楊氏彎曲強(qiáng)度分別除以該測(cè)試樣品的比重得到的結(jié)果。比較例9給與實(shí)施例11相同的木纖維施加預(yù)定量的通常使用的丙烯酸蠟而非上述試劑，可獲得本比較例的纖維板。之后，采用與實(shí)施例11相同的方法計(jì)算此纖維板的性能值。結(jié)果列在表11中。
從這些結(jié)果可以看出，與比較例8和9的木質(zhì)纖維板相比，本發(fā)明范圍內(nèi)的實(shí)施例10和11的木質(zhì)纖維板的內(nèi)部結(jié)合比強(qiáng)度、彎曲比強(qiáng)度、楊氏彎曲比模量得到提高，盡管抗水性(尺寸穩(wěn)定性)的值大約相等。
表10

表11

本發(fā)明的抗水劑已提高了在其水中的溶解度和貯存穩(wěn)定性，并且在經(jīng)用水稀釋后即可用作抗水劑施加給中性基材。施加了該抗水劑的中性基材具有滿意的抗水性和尺寸穩(wěn)定性。
使用上述抗水劑水溶液的本發(fā)明生產(chǎn)改性膠合板或改性層壓木板的方法可使膠合板或?qū)訅耗景迥芊腊紫?、防腐爛、防發(fā)霉、具有抗水性、耐濕性和尺寸穩(wěn)定性這些在具體的服務(wù)用途中所需的性能，而又兼顧了木質(zhì)面板的多孔性、低比重和易操作性(機(jī)械可加工性、釘子保持牢固、粘附、可涂飾性等)。
另外，本發(fā)明生產(chǎn)木質(zhì)纖維板的方法提供了一種在制造廠中進(jìn)行生產(chǎn)的加工處理，這使得在防止生產(chǎn)成本增加的同時(shí)有效地進(jìn)行浸潤(rùn)操作。
另外，本發(fā)明可進(jìn)行大規(guī)模的改性膠合板和層壓面板的生產(chǎn)，所得產(chǎn)品滿足日本新建筑標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)，可用作建筑結(jié)構(gòu)性構(gòu)件，或者用作建筑物內(nèi)部構(gòu)件和外部構(gòu)件，并且所得產(chǎn)品在廢棄后給環(huán)境帶來(lái)的壓力較少。
此外，本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)木質(zhì)纖維板的方法，其中，可以高產(chǎn)量和低成本生產(chǎn)具有改善的強(qiáng)度性能同時(shí)維持了抗水性的木質(zhì)纖維板。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)改性木質(zhì)材料的方法，它包括使用用于處理基材的抗水劑水溶液處理該木質(zhì)材料，其中，上述抗水劑水溶液含有(A)100重量份下述通式(1)的有機(jī)硅化合物和(B)0.5-49重量份下述通式(2)的含氨基的烷氧基硅烷，或其部分水解產(chǎn)物，共水解縮合反應(yīng)在有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸的存在下進(jìn)行(R1)a(OR2)bSiO(4-a-b)/2(1)式中，R1是具有1-6個(gè)碳原子的烷基，R2是具有1-4個(gè)碳原子的烷基，字母a是0.75-1.5的正數(shù)，b是0.2-3的正數(shù)，a+b為大于0.9至4；R3R4NR5-SiR6n(OR2)3-n(2)式中，R2的定義和上面的相同，R3和R4獨(dú)立表示氫或具有1-15個(gè)碳原子的烷基或氨烷基，R5是具有1-18個(gè)碳原子的二價(jià)烴基，R6是具有1-4個(gè)碳原子的烷基，n是0或1。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述木質(zhì)材料是膠合板、層壓木板或木質(zhì)纖維板。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，使用所述抗水劑水溶液浸潤(rùn)所述膠合板或?qū)訅耗景宓那氨砻婧秃蟊砻?，使所述抗水劑選擇性滲入這兩個(gè)表面與離它們最近的第一粘合層之間的區(qū)域中的細(xì)胞間和細(xì)胞內(nèi)部，從而制得所述改性膠合板或改性層壓木板。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述膠合板或?qū)訅耗景寰哂星懈蠲婊驒C(jī)械加工面，使用權(quán)利要求3所述的相同的抗水劑浸潤(rùn)這些切割面或機(jī)械加工面。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，使用粘合劑對(duì)加了所述抗水劑水溶液的薄片形木纖維構(gòu)件進(jìn)行熱壓成形處理，生產(chǎn)改性的木質(zhì)纖維板。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，使用加了所述抗水劑水溶液的粘合劑對(duì)薄片形木纖維構(gòu)件進(jìn)行熱壓成形處理，生產(chǎn)改性的木質(zhì)纖維板。
全文摘要
方便地使用(A)100重量份式(1)的有機(jī)硅化合物和(B)0.5－49重量份式(2)的含氨基的烷氧基硅烷或它們的部分水解產(chǎn)物在有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸的存在下進(jìn)行共水解縮合反應(yīng)所得的產(chǎn)物處理木質(zhì)材料，從而使其改性(R
文檔編號(hào)B27K3/36GK1439687SQ0212689
公開(kāi)日2003年9月3日 申請(qǐng)日期2002年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月21日
發(fā)明者松村和之, 山本昭, 須田久美, 門(mén)田賢一 申請(qǐng)人:住友林業(yè)株式會(huì)社