粘結(jié)組合物以及板的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的是提供具有高粘合性的粘結(jié)組合物，其幾乎不釋放甲醛。本發(fā)明涉及通過加熱和加壓而固化的粘結(jié)組合物。所述粘結(jié)組合物含有多價羧酸。
【專利說明】粘結(jié)組合物以及板
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及可用作粘合劑材料的粘結(jié)組合物以及含所述粘結(jié)組合物的板。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，由于對諸如全球變暖的環(huán)境問題興趣增加，通過植物衍生的分解產(chǎn)物聚合得到的、具有低排放和碳中性特性的樹脂作為塑料領(lǐng)域石油衍生材料的替代物引起了人們的關(guān)注。尤其是，通過植物衍生的一種分解產(chǎn)物乳酸聚合得到的聚乳酸是一種可結(jié)晶的樹脂，其比植物衍生的其它樹脂具有更高的物理性能，而且可以以相對較低的生產(chǎn)成本大規(guī)模生產(chǎn)。然而，聚乳酸未能盛行，因為相比于石油衍生的通用熱塑性樹脂(例如PE、PP和ABS)，其為耐熱性能和機械特性較低的熱塑性樹脂。進一步，聚乳酸的物理性能不夠好，不能用作石油類熱固性樹脂粘合劑的替代物。
[0003]原來使用主要由生物質(zhì)衍生的木材粘合劑，以及由酪蛋白、大豆膠、粘膠劑等衍生的木材粘合劑，但是其物理性能差，因此已經(jīng)被諸如脲、三聚氰胺、苯酚等石油熱固性樹脂粘合劑替代。用這些粘合劑粘結(jié)構(gòu)件片(element piece),例如由木本或草本植物衍生的纖維、碎片和單板，由此可以制造諸如膠合板、顆粒板、纖維板等的木板。進一步可粘結(jié)諸如無機纖維、碎片等的構(gòu)件片，這樣可以制造無機板。
[0004]通用的木材粘合劑(脲、三聚氰胺、苯酚)衍生自石油，甲醛作為固化劑。要求粘合劑是水成的。由于從這些粘合劑釋放甲醛成了問題，已經(jīng)采取降低措施，但是甲醛釋放不能完全抑制。雖然已經(jīng)開發(fā)了不釋放甲醛的基于石油異氰酸酯的粘合劑，但其沒有變成普遍使用，因為其與水反應(yīng)、與金屬偶聯(lián)等造成了問題。
[0005]另一方面，由于丹寧酸和木質(zhì)素是含在木材、和樹皮等中的多酚，是切割或紙漿應(yīng)用的廢料，很久以前就已經(jīng)嘗試將其有效利用。例如，由于丹寧酸或木質(zhì)素的化學結(jié)構(gòu)類似于酚醛樹脂的，已經(jīng)有人考慮丹 寧酸或木質(zhì)素與甲醛反應(yīng)、并且以與酚醛樹脂相同的方法縮合，以將其用作粘合劑(參見專利文獻I)。進一步，已經(jīng)有人考慮將丹寧酸或木質(zhì)素加入到酚醛樹脂中，期待丹寧酸或木質(zhì)素與酚醛樹脂中的羥甲基反應(yīng)，這樣就可以將丹寧酸或木質(zhì)素帶入到酚醛樹脂的聚合物骨架(參見非專利文獻I和2)。
[0006]有效利用丹寧酸或木質(zhì)素的另一個嘗試是，已經(jīng)有人考慮使丹寧酸或木質(zhì)素的酚羥基與多異氰酸酯反應(yīng)，以制備氨基甲酸酯樹脂(參見非專利文獻2)。
[0007]然而，如果丹寧酸或木質(zhì)素等使用甲醛反應(yīng)，就會有殘余甲醛或通過水解產(chǎn)生的甲醛的釋放問題。進一步，由于丹寧酸或木質(zhì)素的反應(yīng)性低于傳統(tǒng)的酚醛樹脂的，其物理性能和生產(chǎn)效率差，所以上述技術(shù)沒有廣泛得到實際應(yīng)用。
[0008]同時，已經(jīng)有人考慮將包括植物衍生的粉末或碎片材料和多價羧酸作為主要成分的組合物，或包括植物衍生的粉末或碎片材料、多價羧酸和糖類作為主要成分的組合物用作模制組合物或木材粘結(jié)組合物(參見專利文獻2)。然而，其包括植物衍生的粉末或碎片材料作為主要成分是為了提供具有形狀保持性的模制組合物。由于假設(shè)植物碎片等要作為粘合劑粘結(jié)，所以包括植物衍生的粉末或碎片材料作為主要成分。然而，其并非粘結(jié)非碎片或無機材料的植物板的合適成分。
[0009]進一步，考慮了制備包括某些材料的粘合劑，即包括通過諸如多價羧酸的銨鹽的胺與諸如糖類的碳水化合物之間的美拉德反應(yīng)得到的材料(參見專利文獻3)。由于這是通過胺與糖類等之間的美拉德反應(yīng)得到的，低成本的多價羧酸不能未經(jīng)處理就使用。另外，專利文獻4描述了設(shè)計成能延緩膠泥(cement)固化的組合物，專利文獻5則描述了主要通過多元醇或環(huán)氧樹脂反應(yīng)得到的組合物，但是兩者都不是由多價羧酸與糖類之間的反應(yīng)所導致。
[0010]引用列表
[0011]專利文獻
[0012]專利文獻1:日本專利3796604
[0013]專利文獻2:W02010/001988A
[0014]專利文獻3 JP2009-503193A
[0015]專利文獻4 JP10-45992A
[0016]專利文獻5 JP2006-28528A
[0017]非專利文獻
[0018]非專利文獻1:“New Woody Material Handbook，，Gihodo ShuppanC0., Ltd., p.361
[0019]非專利文獻2 Advanced Technologies for Chemicals from WoodResources，，CMC Publishing C0., Ltd., p.225 (2007)
[0020]發(fā)明概述
[0021]技術(shù)問題
[0022]由于所述的這些狀況產(chǎn)生了本發(fā)明，其一個目的是提供具有高粘合力的粘結(jié)組合物，該粘結(jié)組合物不太可能釋放出甲醛。
[0023]本發(fā)明的另一個目的是提供其中不太可能釋放出甲醛的板。
[0024]問題的解決方案
[0025]根據(jù)本發(fā)明的粘結(jié)組合物通過加熱和加壓而固化，該組合物包括分子中具有多個羧基的多價羧酸。
[0026]優(yōu)選的是粘結(jié)組合物還含有選自呋喃化合物和糖類的至少一種。
[0027]優(yōu)選的是粘結(jié)組合物至少是其中多價羧酸溶解在水中的水溶液、或其中多價羧酸分散在水中的水分散液的形式。
[0028]優(yōu)選的是粘結(jié)組合物還含有增稠劑。
[0029]優(yōu)選的是粘結(jié)組合物還含有磷酸鹽。
[0030]優(yōu)選的是粘結(jié)組合物還含有選自有機鈦化合物和有機錫化合物的至少一種。
[0031]優(yōu)選的是粘結(jié)組合物還含有對甲苯磺酸。
[0032]優(yōu)選的是在粘結(jié)組合物中，多價羧酸的沸點不高于150°C。
[0033]優(yōu)選的是在粘結(jié)組合物中，多價羧酸為選自馬來酸酐和草酸的至少一種。
[0034]優(yōu)選的是在粘結(jié)組合物中，多價羧酸的分子量為300或更高。
[0035]優(yōu)選的是在粘結(jié)組合物中，多價羧酸為選自聚馬來酸和聚丙烯酸的至少一種。
[0036]優(yōu)選的是在粘結(jié)組合物中，呋喃化合物為選自以下組中的至少一種:糠醛、羥甲基糖醛和糠醇。[0037]優(yōu)選的是在粘結(jié)組合物中，增稠劑為選自以下組中的至少一種:羧甲基纖維素、聚乙烯醇、無機粉末、和植物粉末。
[0038]優(yōu)選的是在粘結(jié)組合物中，磷酸鹽為選自磷酸氫鹽和磷酸二氫鹽的至少一種。
[0039]優(yōu)選的是在粘結(jié)組合物中，多價羧酸與多價羧酸、糖類和呋喃化合物總量的質(zhì)量份組成比為10?100:100 ;糖類與多價羧酸、糖類和呋喃化合物總量的質(zhì)量份組成比為O?90:100 ;呋喃化合物與多價羧酸、糖類和呋喃化合物總量的質(zhì)量份組成比為O?90:100 ;相對100質(zhì)量份的多價羧酸、糖類和呋喃化合物總量，粘結(jié)組合物含有O?50質(zhì)量份的增稠劑；并且相對100質(zhì)量份的多價羧酸、糖類和呋喃化合物總量，粘結(jié)組合物含有O?10質(zhì)量份的磷酸鹽。
[0040]本發(fā)明的板通過對諸如衍生自木本或草本植物的纖維、碎片和單板的構(gòu)件片進行加熱和加壓，固化粘結(jié)組合物得到，其中粘結(jié)組合物被涂敷或噴涂到板上。
[0041]本發(fā)明的板通過對諸如無機纖維和碎片的構(gòu)件片進行加熱和加壓，固化粘結(jié)組合物得到，其中粘結(jié)組合物被涂敷或噴涂到板上。
[0042]本發(fā)明的有益效果
[0043]根據(jù)本發(fā)明的粘結(jié)組合物具有高的粘合力，并且不太可能從其中釋放甲醛。
[0044]根據(jù)本發(fā)明的板不不太可能從其中釋放甲醛。
[0045]實施方案的說明
[0046]下文將描述實施本發(fā)明的實施方案。
[0047]本發(fā)明的粘結(jié)組合物含有多`價羧酸作為主要成分，并且可以根據(jù)需要含有選自呋喃化合物和糖類的至少一種作為其它組分。進一步，本發(fā)明的粘結(jié)組合物含有多價羧酸作為主要成分,并且可以根據(jù)需要含有選自呋喃化合物和糖類的至少一種作為其它組分,并且可以進一步根據(jù)需要含有另一種組分，不包括衍生自植物的粉末或碎片材料。此外，本發(fā)明的粘結(jié)組合物含有多價羧酸作為主要成分，并且可以根據(jù)需要含有選自呋喃化合物和糖類的至少一種。應(yīng)當注意，上述衍生自植物的材料是指衍生自植物木質(zhì)部、樹皮、種子、或葉子等的材料，其實例包括商業(yè)途徑可得到的通過粉碎可再生材料得到的植物粉末(例如，樹皮)和碎片。
[0048]對作為主要成分的多價羧酸沒有具體限制，只要其為含多個羧基的化合物即可。在一些文獻中，其稱為多元羧酸。
[0049]多價羧酸的實例包括檸檬酸、酒石酸、蘋果酸、琥珀酸、草酸、己二酸、丙二酸、鄰苯二甲酸、癸二酸、馬來酸、富馬酸、衣康酸、glutaric acid(戊二酸)、葡萄糖酸、戊烯二酸(glutaconic acid)、和戍烯二酸(pentenedioic acid)等。還可以使用多價羧酸酐。這些當中，檸檬酸、酒石酸、蘋果酸、葡萄糖酸、癸二酸和衣康酸等由植物制得，許多其它的多價羧酸也可以由植物制得。如果將植物用作原料，可以得到粘結(jié)組合物而對環(huán)境沒有負擔，因為可以抑制化石資源的使用。作為多價羧酸，可以單獨使用上述化合物或者組合使用兩種或更多種。
[0050]優(yōu)選的是多價羧酸的沸點不高于150°C。由于在接近多價羧酸沸點的溫度下會促進多價羧酸與糖類或呋喃化合物的改性和酯化反應(yīng)，含沸點不超過150°C的多價羧酸的粘結(jié)組合物可以用來通過加熱提供高的粘合力，甚至在相對較低的溫度。在此情況下，可以使用選自馬來酸酐和草酸的至少一種作為多價羧酸。通過TG-DTA測得的馬來酸酐和草酸的沸點分別為130°C和140°C，含這些化合物的粘結(jié)組合物甚至可以通過在相對較低的溫度下加熱而提供高的粘合力。
[0051]優(yōu)選的是多價羧酸的分子量為300或更高。許多上述多價羧酸的分子量低于300，并且溶解于水中或熔化時的粘度低。在此，即使粘合體(adherend)為構(gòu)件片，例如衍生自木本或草本植物的纖維、碎片和單板，相信通過使粘結(jié)組合物較不容易滲透到粘合體的內(nèi)部，使留在粘合體表面上的粘結(jié)組合物較不易減少，就可以使粘合力較不容易更低。進一步，即使粘結(jié)組合物不滲透粘合體，相信由于粘結(jié)組合物粘度的降低，可以使粘合力較不容易降低，因此使得從粘合體表面流失的粘結(jié)組合物的量較不易于增加。換言之，如果多價羧酸的分子量為300或更高，就可以使粘結(jié)組合物的粘度高，抑制其穿透粘合體以及從粘合體表面流失，并且可以通過加熱和加壓提供高的粘合力。
[0052]在此情況下，可以使用選自聚馬來酸和聚丙烯酸的至少一種作為多價羧酸。分子量為約500?幾萬的聚馬來酸，和數(shù)均分子量為約5，000?500，000的聚丙烯酸商業(yè)途徑可得到。使用含這些多價羧酸的粘結(jié)組合物，就可以抑制粘合體中的滲透或從粘合體表面的流失，并且可以通過加熱和加壓提供高的粘合力。
[0053]進一步，優(yōu)選的是將選自呋喃化合物和糖類的至少一種用于本發(fā)明。
[0054]呋喃化合 物是糖類或木材基材料加熱產(chǎn)生的物質(zhì)中經(jīng)常所含有的化合物，并具有呋喃環(huán)。呋喃化合物的實例包括糠醛、羥甲基糖醛、和糠醇等。作為呋喃化合物，上述化合物可以單獨使用，也可以兩種或更多種組合使用。如上所述，如果使用選自以下組中的至少一種:糠醛、羥甲基糖醛和糠醇，就可以通過加熱和加壓提供高的粘結(jié)組合物粘合力。由于大量的糠醛、羥甲基糖醛和糠醇包含在糖類或木材基材料加熱產(chǎn)生的物質(zhì)中，粘結(jié)組合物的改性產(chǎn)物可以與其酯化，以促進形成固化的聚合物，并提供優(yōu)越的粘合力。
[0055]糖類是指單糖、低聚糖、或多糖。單糖的實例包括果糖、核糖、阿糖、鼠李糖、木酮糖、和脫氧核糖等。低聚糖的實例包括二糖，如麥芽糖、海藻糖和松二糖，低聚果糖，低聚半乳糖，甘露低聚糖，和木蘇糖等。多糖的實例包括淀粉、藻酸、葡甘露聚糖、菊糖、甲殼素、殼聚糖、透明質(zhì)酸、糖原、和纖維素等。作為糖類，上述化合物可以單獨使用，也可以兩種或更多種組合使用。
[0056]相信含多價羧酸和選自呋喃化合物和糖類的至少一種的粘結(jié)組合物在通過加熱改性之后酯化形成聚合物。相應(yīng)地，可以提供優(yōu)越的粘合力，并且可以得到固化產(chǎn)物。
[0057]優(yōu)選的是如上所述的粘結(jié)組合物為水溶液形式，其中多價羧酸和選自呋喃化合物和糖類的至少一種溶解在水中，或者為水分散液形式，其中多價羧酸和選自呋喃化合物和糖類的至少一種分散在水中。多價羧酸、呋喃化合物、和糖類在水中有高的溶解度，并且水分散液的定義為其水中含量超過其飽和濃度的溶液。如果上述粘結(jié)組合物為水溶液或水分散液的形式，那么容易涂敷到或噴涂到粘合體上，并且對人體高度安全，因為沒有使用有機溶劑。進一步，如果多價羧酸和呋喃化合物或糖類相容，則可促進多價羧酸與呋喃化合物或糖類的改性和酯化反應(yīng)，形成固化聚合物，并提供出色的粘合力。
[0058]優(yōu)選的是上述粘結(jié)組合物還含有除了上述組分以外的增稠劑。在含多價羧酸和呋喃化合物或糖類作為主要成分的粘結(jié)組合物被加熱、改性和反應(yīng)形成固化聚合物的方法中，會有粘度降低的情況。在此，即使粘合體為構(gòu)件片，例如衍生自木本或草本植物的纖維、碎片和單板，相信通過使粘結(jié)組合物較不容易滲透到粘合體的內(nèi)部，就可以使粘合力較不容易降低，這樣可使留在粘合體表面上的粘結(jié)組合物較不容易減少。進一步，即使粘結(jié)組合物不滲透粘合體，相信通過降低粘結(jié)組合物的粘度，可以使粘合力較不容易變?nèi)?，因此使得從粘合體表面流失的粘結(jié)組合物的量較不易于增加。相應(yīng)地，如果粘結(jié)組合物含有增稠劑，就可以抑制其穿透粘合體以及從粘合體表面流失，并且可以通過加熱和加壓提供高的粘合力。
[0059]增稠劑可以寬泛地分成例如無機增稠劑和有機增稠劑。無機增稠劑的實例包括粘土、滑石和硅石(無定形二氧化硅粉末)等。有機增稠劑的實例包括羧甲基纖維素、聚乙烯醇和蔬菜粉，如小麥粉、玉米淀粉、米粉、胡桃粉末、和棕櫚粉末等。作為增稠劑，上述化合物可以單獨使用，也可以兩種或更多種組合使用。如果以此方式使用選自以下組中的至少一種作為增稠劑:羧甲基纖維素、聚乙烯醇、無機粉末和蔬菜粉，則容易抑制粘合劑組合物從粘合體流失以及在粘合體中滲透，因為這些增稠劑即使經(jīng)過加熱也可保持其增稠效果，并且可以通過加熱和加壓而提供高的粘合力。
[0060]進一步，優(yōu)選的是上述粘結(jié)組合物含有具有促進反應(yīng)作用的添加劑，例如除了上述組分以外的磷酸鹽、有機鈦化合物、有機錫化合物、和對甲苯磺酸等。通過添加磷酸鹽可以促進上述酯化反應(yīng)，并且可以通過加熱和加壓提供高的粘合力。磷酸鹽的實例包括，例如磷酸銨、磷酸鈉、磷酸鉀、和磷酸鈣等，以及其磷酸鹽、氫鹽、二氫鹽等。作為磷酸鹽，上述化合物可以單獨使用，或者兩種或更多種組合使用。如果磷酸鹽為選自磷酸氫鹽和磷酸二氫鹽的至少一種，那么磷酸氫鹽或磷酸二氫鹽是高度安全的，因為其也用作食品添加劑，并且有高的反應(yīng)促進作用。相應(yīng)地，可以改善粘結(jié)組合物的安全性，并可以通過加熱和加壓提供聞的粘合力。
[0061]除了上述組分，優(yōu)選的是上述粘結(jié)組合物還含有選自有機鈦化合物和有機錫化合物的至少一種。通過添加選自有機鈦化合物和有機錫化合物的至少一種可以促進上述酯化反應(yīng)，并且可以通過加熱和加壓提供高的粘合力。有機鈦化合物的實例包括四甲基鈦酸酯、四乙基鈦酸酯、四丙基鈦酸酯、和四丁氧基鈦酸酯等。有機錫化合物的實例包括二甲酸二丁基錫、二乙酸二丁基錫、二月桂酸二丁基錫、二異辛酸二丁基錫、馬來酸二丁基錫、二甲酸二烷基錫，例如混合的二甲酸二丁基錫；二甲酸二辛基錫、具有長鏈脂肪酸酯的二甲酸二烷基錫，例如二月桂酸二辛基錫；三烷基錫醇鹽，例如氧化三丁基錫；單烷基錫化合物，例如單丁基錫二羥基氯化物和單丁基錫二氧化物；錫鹽，例如乙酸錫和草酸亞錫等。
[0062]除了上述組分，優(yōu)選的是上述粘結(jié)組合物還含有對甲苯磺酸。通過由于加入對甲苯磺酸的酸催化作用，可以促 進上述酯化反應(yīng)，并且可以通過加熱和加壓提供高的粘合力。
[0063]在上述粘結(jié)組合物中，優(yōu)選的是多價羧酸與多價羧酸、呋喃化合物和糖類總量的質(zhì)量份組成比(含量比例)為10?100:100，呋喃化合物與多價羧酸、呋喃化合物和糖類總量的質(zhì)量份組成比為O?90:100，并且糖類與多價羧酸、呋喃化合物和糖類總量的質(zhì)量份組成比為O?90:100。更具體地，如果粘結(jié)組合物包括雙組分，即多價羧酸和呋喃化合物，優(yōu)選的是多價羧酸與多價羧酸和呋喃化合物總量的質(zhì)量份組成比為10或以上?低于100:100，并且呋喃化合物與多價羧酸和呋喃化合物總量的質(zhì)量份組成比為O以上?不高于90:100，更優(yōu)選地，多價羧酸與多價羧酸和呋喃化合物總量的質(zhì)量份組成比為20或以上?不高于80:100，并且呋喃化合物與多價羧酸和呋喃化合物總量的質(zhì)量份組成比為20或以上?不高于80:100。如果粘結(jié)組合物包括雙組分，即多價羧酸和糖類，優(yōu)選的是多價羧酸與多價羧酸和糖類總量的質(zhì)量份組成比為10或以上?低于100:100，并且糖類與多價羧酸和糖類總量的質(zhì)量份組成比為O以上?不高于90:100，更優(yōu)選地，多價羧酸與多價羧酸和糖類總量的質(zhì)量份組成比為20或以上?不高于80:100，并且糖類與多價羧酸和糖類總量的質(zhì)量份組成比為20或以上?不高于80:100。如果粘結(jié)組合物包括三組分，即多價羧酸、呋喃化合物和糖類，優(yōu)選的是多價羧酸與多價羧酸、呋喃化合物和糖類總量的質(zhì)量份組成比為10或以上?低于100:100，呋喃化合物與多價羧酸、呋喃化合物和糖類總量的質(zhì)量份組成比為O以上?不高于80:100，并且糖類與多價羧酸、呋喃化合物和糖類總量的質(zhì)量份組成比為O以上?不高于90:100，更優(yōu)選地，多價羧酸與多價羧酸、呋喃化合物和糖類總量的質(zhì)量份組成比為20或以上?不高于80:100，呋喃化合物與多價羧酸、呋喃化合物和糖類總量的質(zhì)量份組成比為20或以上?不高于80:100，并且糖類與多價羧酸、呋喃化合物和糖類總量的質(zhì)量份組成比為20或以上?不高于80:100。
[0064]多價羧酸與多價羧酸、呋喃化合物和糖類總量的質(zhì)量份組成比為10或以上:100的優(yōu)勢在于，促成與呋喃化合物和糖類反應(yīng)的羧基不會過分減少，粘結(jié)組合物容易固化，并可以得到聞的粘合力。
[0065]應(yīng)當注意，如果粘合體為木質(zhì)構(gòu)件片，糖類會包含在木質(zhì)構(gòu)件片中。因此，粘結(jié)組合物可提供粘合力，即使多價羧酸與多價羧酸、呋喃化合物和糖類總量的質(zhì)量份組成比為100:100，也即糖類和呋喃化合物的總量為O質(zhì)量份。如果要求更高的粘合力，優(yōu)選的是包含多價羧酸作為主要成分，并且同時使用呋喃化合物和糖類的至少一種。
[0066]進一步，更優(yōu)選多價羧酸與多價羧酸、呋喃化合物和糖類總量的質(zhì)量份組成比為20或以上:100，原因在于模制后能改善耐水性，因為羧基與木質(zhì)構(gòu)件片中的糖類反應(yīng)，這樣木質(zhì)構(gòu)件片中羥基的量會減少，即使存在不會有助于呋喃化合物與糖類之間反應(yīng)的羧基。更優(yōu)選地，多價羧酸與多價羧酸、呋喃化合物和糖類總量的質(zhì)量份組成比為不高于80:100，原因在于能改善粘合力，因為多價羧酸與呋喃化合物和糖類的反應(yīng)，比多價羧酸與木質(zhì)構(gòu)件片中糖類的反應(yīng)相對增加更多，這樣可以增加形成的固化聚合物。
[0067]使用呋喃化合物的優(yōu)勢在于可以得到優(yōu)越的粘合力，因為相信呋喃化合物通過與多價羧酸的酯化，以及通過多價羧酸催化的呋喃化合物縮合形成了聚合物。更優(yōu)選地，呋喃化合物與多價羧酸、呋喃化合物和糖類`總量的質(zhì)量份組成比為20或以上:100，原因在于可以得到高的粘合力，因為固化產(chǎn)物的量增加。
[0068]進一步，呋喃化合物與多價羧酸、呋喃化合物和糖類總量的質(zhì)量份組成比為不高于90:100的優(yōu)勢在于可以得到高的粘合力。更優(yōu)選地，呋喃化合物與多價羧酸、呋喃化合物和糖類總量的質(zhì)量份組成比為不高于80:100，原因在于模制后能改善耐水性，因為多價羧酸的組成比相對增加，并且羧基與木質(zhì)構(gòu)件片中的糖類反應(yīng)，這樣木質(zhì)構(gòu)件片中羥基的量會減少，即使存在不會有助于與呋喃化合物反應(yīng)的羧基。
[0069]使用糖類的優(yōu)勢在于可以得到高的粘合力，因為通過多價羧酸改性之后，糖類經(jīng)酯化形成了聚合物。更優(yōu)選地，糖類與多價羧酸、呋喃化合物和糖類總量的質(zhì)量份組成比為20或以上:100，原因在于糖類是相對較廉價的材料。
[0070]進一步，糖類與多價羧酸、呋喃化合物和糖類總量的質(zhì)量份組成比為不高于90:100的優(yōu)勢在于，可以得到高的粘合力。更優(yōu)選地，糖類與多價羧酸、呋喃化合物和糖類總量的質(zhì)量份組成比為不高于80:100，原因在于模制后能改善耐水性，因為多價羧酸的組成比相對增加，并且羧基與木質(zhì)構(gòu)件片中的糖類反應(yīng)，這樣木質(zhì)構(gòu)件片中羥基的量會減少，即使存在有助于不與糖類反應(yīng)的羧基。[0071]進一步，如果粘結(jié)組合物為如上所述的水溶液或水分散液形式，水的摻混量可以根據(jù)粘合體的形狀或表面性質(zhì)酌情設(shè)定，沒有限制。水溶液或水分散液形式的粘結(jié)組合物優(yōu)選相對于100質(zhì)量份的多價羧酸、呋喃化合物和糖類總量包含15或以上且不高于500質(zhì)量份的水。如果水的摻混量為15或更多質(zhì)量份，水的量不會太少，這樣能夠容易得到均勻的粘結(jié)組合物。進一步，更優(yōu)選的是水的摻混量為25或更多質(zhì)量份，原因在于能夠容易得到更均勻的粘結(jié)組合物。
[0072]另一方面，如果水的摻混量不高于500質(zhì)量份，水的量不會過多，因此不太會發(fā)生粘結(jié)組合物過度滲透，并且容易進行粘結(jié)組合物充分固化，因為溫度不會由于粘結(jié)組合物加熱固化時的蒸發(fā)而減慢上升。進一步，更優(yōu)選水的摻混量不高于400質(zhì)量份，原因在于這樣較不易于發(fā)生粘結(jié)組合物的過度滲透，并且容易進行粘結(jié)組合物的充分固化。
[0073]此外，在上述粘結(jié)組合物中，增稠劑的摻混量可以根據(jù)粘合體的形狀和表面性質(zhì)酌情設(shè)定，沒有限制。相對于100質(zhì)量份的多價羧酸、呋喃化合物和糖類總量，增稠劑的摻混量優(yōu)選高于O且不高于50質(zhì)量份。如果增稠劑的摻混量為高于O質(zhì)量份，粘結(jié)組合物可以被增稠，因此不太會發(fā)生粘結(jié)組合物的過度滲透。進一步，更優(yōu)選增稠劑的摻混量為10或更高質(zhì)量份，原因在于這樣較不易于發(fā)生粘結(jié)組合物的過度滲透。另一方面，如果增稠劑的摻混量不高于50質(zhì)量份，其它組分的摻混比不會下降，因此不太會降低粘結(jié)組合物的粘合力。更優(yōu)選增稠劑的摻混量不高于30質(zhì)量份，原因在于這樣其它組分的摻混比不會下降，因此不太會降低粘結(jié)組合物的粘合力。
[0074]進一步，在上述粘結(jié)組合物中，磷酸鹽的摻混量可以根據(jù)粘合體的形狀或表面性質(zhì)酌情設(shè)定，沒有限制。相對于100質(zhì)量份的多價羧酸、呋喃化合物和糖類總量，磷酸鹽的摻混量優(yōu)選高于O且不高于10質(zhì)量份。如果磷酸鹽的摻混量高于O質(zhì)量份，可以促進粘結(jié)組合物的反應(yīng)，因此更容易進行粘結(jié)組合物的快速固化。另一方面，如果磷酸鹽的摻混量不高于10質(zhì)量份，粘結(jié)組合物很少會固化過快，因此具有出色的可處理性。
[0075]進一步，在上 述粘結(jié)組合物中，有機鈦化合物或有機錫化合物的摻混量可以根據(jù)粘合體的形狀或表面性質(zhì)酌情設(shè)定，沒有限制。相對于100質(zhì)量份的多價羧酸、呋喃化合物和糖類總量，有機鈦化合物或有機錫化合物的摻混量優(yōu)選高于O且不高于I質(zhì)量份。如果有機鈦化合物、有機錫化合物、或?qū)妆交撬岬膿交炝扛哂贠質(zhì)量份，可以促進粘結(jié)組合物的反應(yīng)，因此更容易進行粘結(jié)組合物的快速固化。另一方面，如果有機鈦化合物或有機錫化合物的摻混量不高于I質(zhì)量份，粘結(jié)組合物很少會固化過快，因此可以經(jīng)處理得到有用的粘結(jié)組合物。在本說明書中，上述化合物可以單獨使用或兩種或更多種組合使用。
[0076]進一步，在上述粘結(jié)組合物中，對甲苯磺酸的摻混量可以根據(jù)粘合體的形狀或表面性質(zhì)酌情設(shè)定，沒有限制。相對于100質(zhì)量份的多價羧酸、呋喃化合物和糖類總量，對甲苯磺酸的摻混量優(yōu)選高于O且不高于10質(zhì)量份。如果對甲苯磺酸的摻混量高于O質(zhì)量份，可以促進粘結(jié)組合物的反應(yīng)，因此更容易進行粘結(jié)組合物的快速固化。另一方面，如果對甲苯磺酸的摻混量低于10質(zhì)量份，粘結(jié)組合物很少會固化過快，因此可以得到能夠容易處理的粘結(jié)組合物。如果對甲苯磺酸的摻混量為10或更高質(zhì)量份，不但儲存壽命縮短，并且粘結(jié)組合物的處理變困難，而且其物理性能也不能改善，因為粘結(jié)組合物固化過快。在本說明書中，上述化合物可以單獨使用，或兩種或更多種組合使用。
[0077]根據(jù)本發(fā)明的板為通過對構(gòu)件片進行加熱和加壓得到的木質(zhì)板，所述構(gòu)件片如衍生自木本或草本植物的纖維、碎片和單板，其上涂敷或噴涂所述粘結(jié)組合物，在粘結(jié)組合物固化時，構(gòu)件片被固化的粘結(jié)組合物粘結(jié)。例如，其包括通過木材切割得到的、并且為木材的構(gòu)件片的鋸板、單板、木質(zhì)單纖維(strand)、木質(zhì)碎屑、和木質(zhì)纖維等，以及植物纖維等的構(gòu)件片稱為木質(zhì)構(gòu)件片，并且用粘合劑粘結(jié)木質(zhì)構(gòu)件片得到木質(zhì)板，如層壓板、膠合板、顆粒板、纖維板、或MDF等。如果上述粘結(jié)組合物被用作所述粘合劑，則粘結(jié)組合物會形成固化的聚合物，并且提供優(yōu)越的粘合力。
[0078]木質(zhì)構(gòu)件片含有大量的輕基，其具有聞的未水性和對所述粘結(jié)組合物的聞未合性。而且，通過木質(zhì)構(gòu)件片中的羥基與多價羧酸之間的酯化反應(yīng)可以改善粘合力，并且模制之后可以改善耐水性，因為木質(zhì)部件中的羥基的量減少。此外，由于反應(yīng)體系不包括有機溶劑或甲醛，也不包括分解后釋放甲醛的叔胺，因此容易抑制因有機溶劑的釋放或由粘合劑衍生的甲醛。
[0079]此外，根據(jù)本發(fā)明的板為通過對構(gòu)件片進行加熱和加壓得到的無機板，所述構(gòu)件片如無機纖維和碎片，其上涂敷或噴涂有所述粘結(jié)組合物，在粘結(jié)組合物固化時，構(gòu)件片由固化的粘結(jié)組合物粘結(jié)。例如，以石棉板或玻璃棉板為示例的所述無機板可以用粘合劑粘結(jié)諸如石棉和玻璃棉的無機構(gòu)件片得到。如果上述粘結(jié)組合物被用作粘合劑，則粘結(jié)組合物形成固化的聚合物，并提供優(yōu)越的粘合力。
[0080]在上述木質(zhì)板或無機板的模制成型中，可根據(jù)構(gòu)件片，也即粘合體的類型、形狀、和表面性質(zhì)，并根據(jù)板的厚度酌情設(shè)定涂敷的粘結(jié)組合物的量、涂敷方法、模制壓力、模制溫度和模制時間，對其沒有限制。在現(xiàn)有粘合劑的情況下，如果涂敷量過少則粘合力下降，如果涂敷量過大，則界面粘合力由于粘合層過厚而下降。相應(yīng)地，相對于100質(zhì)量份的干構(gòu)件片，優(yōu)選的是混合5份或更高且不高于30質(zhì)量份的粘結(jié)組合物。因此，粘合力不太會降低，并面粘合力也不太會降低。相對于100質(zhì)量份的構(gòu)件片，更優(yōu)選的粘結(jié)組合物的摻混量下限為8或更高質(zhì)量份。因此，粘合力較不容易降低。此外，相對于100質(zhì)量份的構(gòu)件片，更優(yōu)選的粘結(jié)組合物的摻混量上限為不高于25質(zhì)量份。因此，界面的粘合力較不容易降低。
[0081]進一步，如果粘合體為面材，涂敷方法的實例包括用滾筒或刷子涂敷，用噴涂器或類似物噴涂水溶液，噴涂粉末等。進一步，如果粘合體為纖維或碎片，涂敷方法的實例包括用水溶液浸潰，以及用噴涂器等噴涂水溶液，以及噴涂粉末。
[0082]進一步，同樣可根據(jù)構(gòu)件片的類型、形狀、和表面性質(zhì)，并根據(jù)板的厚度,酌情設(shè)定模制壓力、模制溫度和模制時間，但模制溫度優(yōu)選的是140°C?220°C。如果模制溫度不高于220°C，板的物理性能幾乎不會下降，因為多價羧酸不容易快速揮發(fā)，并且粘合體不容易劣化。進一步，如果模制溫度為140°C或更高，反應(yīng)速度幾乎不會降低，這樣粘結(jié)組合物容易充分固化。更優(yōu)選的模制溫度的上限為200°C或更低。因此，多價羧酸較不容易快速揮發(fā)，并且粘合體也較不容易劣化。更優(yōu)選模制溫度的下限為160°C或更高。因此，反應(yīng)速度較不容易降低，因此容易進行粘結(jié)組合物的充分固化。
[0083]優(yōu)選的是，模制壓力為0.5MPa?4MPa。如果模制壓力為0.5MPa或更高，則粘結(jié)組合物和粘合體可以充分起褶(crimped)，因此板的強度容易得到改善。如果模制壓力不高于4MPa，模制壓力不算過高，因此所述板較不易于破裂。更優(yōu)選的模制壓力的上限為不高于3MPa。因此,粘結(jié)組合物和粘合體可以充分起裙(crimped),板的強度更容易改善。更優(yōu)選的模制壓力的下限為0.7MPa或更高。因此，所述板會不易于破裂得多。實施例
[0084]在下文中，通過實施例對本發(fā)明進行更具體說明，但是本發(fā)明不限于這些實施例。應(yīng)當注意，本章節(jié)所使用的術(shù)語“份”是指質(zhì)量份。
[0085]實施例1-18，對比例1-3 (粘結(jié)不銹鋼塊)
[0086]實施例1
[0087]混合25份作為多價羧酸的蘋果酸(產(chǎn)品名稱:Malic Acid,可以從Wako PureChemical Industries, Ltd.獲得)和75份作為糖類的鹿糖(產(chǎn)品名稱:SucroseSucrose,可以從Wako Pure Chemical Industries, Ltd.獲得)，制備粉狀的粘結(jié)組合物。將粘結(jié)組合物噴涂在一個鋼(不銹鋼)塊的50mmx50mm的平面表面上，用于根據(jù)JIS A5905在132g/m2下的剝離強度試驗，對應(yīng)的鋼(不銹鋼)塊堆疊在噴涂表面上，將所述塊在干燥器中200°C下加熱60分鐘。粘合表面上的壓力為0.0013MPa。根據(jù)JIS A5905的方法測量這樣處理粘結(jié)的兩個鋼(不銹鋼)塊的剝離強度。進一步，在將兩個塊浸泡在25°C的水中24小時之后，或者在將兩個塊 浸泡在沸水中4小時之后，評價其是否保持粘合狀態(tài)，并且在浸泡試樣在105°C下干燥4小時之后，測得剩余重量比。此外，根據(jù)JIS A5905方法測得釋放的甲醛的量。如果測得的甲醛的量在檢測極限或以下，則將實施例評價為“不存在”，如果檢出甲醛，則實施例評價為“存在”。粘結(jié)組合物的配方、粘合狀態(tài)、和結(jié)果在表I中顯示。
[0088]實施例2
[0089]通過將50份作為多價羧酸的朽1檬酸(產(chǎn)品名稱:Citric Acid,可以從Wako PureChemical Industries, Ltd.獲得)和50份作為糖類的鹿糖(產(chǎn)品名稱:Sucrose,可以從Wako Pure Chemical Industries, Ltd.獲得)混合而得到的粉末溶解在61份的水中，制成水溶液。將該水溶液作為粘結(jié)組合物涂敷在一個鋼(不銹鋼)塊的50mmX50mm的平面表面上，用于根據(jù)JIS A5905在132g/m2下的剝離強度試驗。應(yīng)當注意，該涂敷的量為溶液中非揮發(fā)份的質(zhì)量(固含量)。隨后，將兩個鋼(不銹鋼)塊如實施例1中一樣粘結(jié)，并且進行與以上所述相同的測試。粘結(jié)組合物的配方、粘合狀態(tài)、和結(jié)果在表I中顯示。
[0090]實施例3
[0091]混合25份作為多價羧酸的蘋果酸(產(chǎn)品名稱:Malic Acid,可以從Wako PureChemical Industries, Ltd.獲得)和75份作為糖類的鹿糖(產(chǎn)品名稱:Sucrose,可以從Wako Pure Chemical Industries, Ltd.獲得)，將得到的粉末溶解在30份的水中，制成水溶液，然后向溶液中混入26份作為增稠劑的小麥粉(產(chǎn)品名稱:Red Ball，可以從NisshinFlour Milling Inc.獲得)，制成水分散液。兩個鋼(不銹鋼)塊以與實施例2相同的方式粘結(jié)，除了該水分散液被用作粘結(jié)組合物，并且進行與以上所述相同的測試。粘結(jié)組合物的配方、粘合狀態(tài)、和結(jié)果在表I中顯示。
[0092]實施例4
[0093]混合75份作為多價羧酸的蘋果酸(產(chǎn)品名稱:Malic Acid,可以從Wako PureChemical Industries, Ltd.獲得)和25份作為糖類的鹿糖(產(chǎn)品名稱:Sucrose,可以從Wako Pure Chemical Industries, Ltd.獲得)，將得到的粉末溶解在30份的水中，制成水溶液，然后向溶液中混入26份作為增稠劑的小麥粉(產(chǎn)品名稱:Red Ball，可以從NisshinFlour Milling Inc.獲得)，制成水分散液。兩個鋼(不銹鋼)塊以與實施例2相同的方式粘結(jié)，除了該水分散液被用作粘結(jié)組合物，并且進行與以上所述相同的測試。粘結(jié)組合物的配方、粘合狀態(tài)、和結(jié)果在表I中顯示。
[0094]實施例5
[0095]以與實施例3相同的方式進行制備，除了向溶液中混入75份糠醇(產(chǎn)品名稱:Furfuryl Alcohol,可以從Wako Pure Chemical Industries, Ltd.獲得)作為呋喃化合物代替糖類，并且進行與以上所述相同的測試。粘結(jié)組合物的配方、粘合狀態(tài)、和結(jié)果在表I中顯示。
[0096]實施例6
[0097]混合25份作為多價羧酸的蘋果酸(產(chǎn)品名稱:Malic Acid,可以從Wako PureChemical Industries, Ltd.獲得)、50份作為糖類的鹿糖(產(chǎn)品名稱:Sucrose,可以從Wako Pure Chemical Industries, Ltd.獲得)、和25份作為呋喃化合物的糠醇(產(chǎn)品名稱:Furfuryl Alcohol,可以從Wako Pure Chemical Industries, Ltd.獲得)，將得到的粉末溶解在30份的水中，制成水溶液,然后向溶液中混入26份作為增稠劑的小麥粉(產(chǎn)品名稱:Red Ball，可以從Nisshin Flour Milling Inc.獲得)，制成水分散液。以與實施例2相同的方式進行制備，除了該水分散液被用作粘結(jié)組合物，并且進行與以上所述相同的測試。粘結(jié)組合物的配方、粘合狀態(tài)、和結(jié)果在表I中顯示。
[0098]實施例7
[0099]混合50份作為多價羧酸的朽1檬酸(產(chǎn)品名稱:Citric Acid,可以從Wako PureChemical Industries, Ltd.獲得)和50份作為糖類的鹿糖(產(chǎn)品名稱:Sucrose,可以從Wako Pure Chemical Industries, Ltd.獲得)，將得到的粉末溶解在30份的水中，制成水溶液，然后向溶液中加入26份作為增稠劑的小麥粉(產(chǎn)品名稱:Red Ball，可以從NisshinFlour Milling Inc. 獲得)和10份磷酸氫二鈉，制成水分散液。以與實施例2相同的方式進行制備，除了該水分散液被用作粘結(jié)組合物，并且進行與以上所述相同的測試。粘結(jié)組合物的配方、粘合狀態(tài)、和結(jié)果在表I中顯示。
[0100]對比例I
[0101]兩個鋼(不銹鋼)塊以與實施例1相同的方式粘結(jié)，除了使用其中沒有混合多價羧酸、但是含有100份鹿糖(產(chǎn)品名稱:Sucrose,可以從Wako Pure ChemicalIndustries, Ltd.獲得)作為糖類的粉末作為粘結(jié)組合物，并且進行與以上所述相同的測試。粘結(jié)組合物的配方、粘合狀態(tài)、和結(jié)果在表I中顯示。
[0102]對比例2
[0103]兩個鋼(不銹鋼)塊以與實施例2相同的方式粘結(jié)，除了使用以下水分散液作為粘結(jié)組合物，所述水分散液通過稀釋聚乳酸乳液(產(chǎn)品號:PL-1000，可以從Miyoshi OilFat C0.，Ltd獲得)，使聚乳酸的非揮發(fā)份與水的質(zhì)量比為100:100進行制備，并且進行與以上所述相同的測試。粘結(jié)組合物的配方、粘合狀態(tài)、和結(jié)果在表I中顯示。
[0104]對比例3
[0105]兩個鋼(不銹鋼)塊以與實施例2相同的方式粘結(jié)，除了使用以下水分散液作為粘結(jié)組合物，所述水分散液通過稀釋酚醛樹脂粘合劑(產(chǎn)品號:PL3725，可以從Gun EiChemical Industry C0.，Ltd.獲得)，使酹醒樹脂的非揮發(fā)份與水的質(zhì)量比為100:100進行制備，并且進行與以上所述相同的測試。粘結(jié)組合物的配方、粘合狀態(tài)、和結(jié)果在表I中
【權(quán)利要求】
1.將要通過加熱和加壓而固化的粘結(jié)組合物，其包括分子中具有多個羧基的多價羧酸。
2.權(quán)利要求1的粘結(jié)組合物，其還包括選自呋喃化合物和糖類的至少一種。
3.權(quán)利要求1或2的粘結(jié)組合物，其中粘結(jié)組合物至少是其中多價羧酸溶解在水中的水溶液的形式或其中多價羧酸分散在水中的水分散液的形式。
4.權(quán)利要求1?3之一的粘結(jié)組合物，其還包括增稠劑。
5.權(quán)利要求1?4之一的粘結(jié)組合物，其還包括磷酸鹽。
6.權(quán)利要求1?5之一的粘結(jié)組合物，其還包括選自有機鈦化合物和有機錫化合物的至少一種。
7.權(quán)利要求1?6之一的粘結(jié)組合物，其還包括對甲苯磺酸。
8.權(quán)利要求1?7之一的粘結(jié)組合物，其中多價羧酸的沸點不高于150°C。
9.權(quán)利要求1?8之一的粘結(jié)組合物，其中多價羧酸為選自馬來酸酐和草酸的至少一 種。
10.權(quán)利要求1?5之一的粘結(jié)組合物，其中多價羧酸的分子量為300或更高。
11.權(quán)利要求1?10之一的粘結(jié)組合物，其中多價羧酸為選自聚馬來酸和聚丙烯酸的至少一種。
12.權(quán)利要求2?11之一的粘結(jié)組合物，其中呋喃化合物為選自以下組中的至少一種:糠醛、羥甲基糖醛和糠醇。
13.權(quán)利要求4?12之一的粘結(jié)組合物，其中增稠劑為選自以下組中的至少一種:羧甲基纖維素、聚乙烯醇、無機粉末、和植物粉末。
14.權(quán)利要求5?13之一的粘結(jié)組合物，其中磷酸鹽為選自磷酸氫鹽和磷酸二氫鹽的至少一種。
15.權(quán)利要求1?14之一的粘結(jié)組合物，其中: 多價羧酸與多價羧酸、糖類、和呋喃化合物總量的質(zhì)量份組成比為10?100:100 ； 糖類與多價羧酸、糖類、和呋喃化合物總量的質(zhì)量份組成比為O?90:100 ； 呋喃化合物與多價羧酸、糖類、和呋喃化合物總量的質(zhì)量份組成比為O?90:100 ;相對于100質(zhì)量份的多價羧酸、糖類和呋喃化合物總量，粘結(jié)組合物含有O?50質(zhì)量份的增稠劑；并且 相對于100質(zhì)量份的多價羧酸、糖類和呋喃化合物總量，粘結(jié)組合物含有O?10質(zhì)量份的磷酸鹽。
16.通過對構(gòu)件片進行加熱和加壓以固化粘結(jié)組合物得到的板，所述構(gòu)件片如衍生自木本或草本植物的纖維、碎片和單板，其中權(quán)利要求1?15之一的粘結(jié)組合物被涂敷或噴涂在所述板上。
17.通過對構(gòu)件片進行加熱和加壓以固化粘結(jié)組合物得到的板，所述構(gòu)件片如無機纖維和碎片，其中權(quán)利要求1?15之一的粘結(jié)組合物被涂敷或噴涂在所述板上。
【文檔編號】B27N3/00GK103443233SQ201280014661
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月31日
【發(fā)明者】菅原亮, 梅村研二 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社