專利名稱：用于樹脂系木膠的組合物及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在用來粘結(jié)天然材料如木材、紙或纖維的膠中使用的增充 劑。還涉及膠、加工的天然材料的板的制造方法以及板本身。
背景技術(shù)：
紙、木材和天然纖維是用于制造建筑工業(yè)、家具工業(yè)和普通工業(yè)中的制 品的天然材料(即，從可再生資源獲得的材料)的例子。
用天然材料制成的、以及廣泛用于建筑和家具工業(yè)中的產(chǎn)品的例子為木 材加工成的板，例如膠合板、刨花板、中密度纖維板，以及還有木制的門。
各種類型的樹木可以用于制造加工的木制板，如松樹、桉樹以及熱帶樹木。
加工的木制板的制造方法由幾個(gè)步驟組成。在膠合板的情況下，第一步
是硬化(cure)木材，然后將其切成厚度約2 mm的薄片。必須在使用前將 薄片進(jìn)行干燥和分選。干燥的薄片的一面具有施覆其上的膠，并隨后將第二 塊薄片與第一塊薄片及膠層鄰接放置。重復(fù)該過程，添加另一塊薄片直至達(dá) 到板的最終厚度。接著在環(huán)境(室溫)條件下將該板放在壓緊壓合機(jī)(press for compression)下。該步驟也稱作冷壓，它需要進(jìn)行一小時(shí)至一天或幾天， 然后將該板進(jìn)行熱壓以將膠凝固。冷壓和熱壓之間很長的期間會(huì)導(dǎo)致最終膠 合板粘合質(zhì)量很差。特別是，在熱壓前，膠可能開始凝固或者變干，導(dǎo)致粘 合強(qiáng)度的問題。通常，熱壓與冷壓之間的時(shí)間間隔為30分鐘至15小時(shí)。將 板放入加熱的壓合機(jī)內(nèi)數(shù)分鐘以將膠凝固，所需要的時(shí)間取決于板的厚度， 以及所使用的膠的量和種類和木材本身的孔隙率。然后監(jiān)控該板的質(zhì)量并切 成需要的尺寸。取決于所使用的膠的種類，最終的板可以是防水的或耐水的。這種板是 用于民用建筑中并用于結(jié)構(gòu)上的目的。
在刨花板的情況下，首先將樹木切成碎塊(small pieces)或碎片(small chips)。將碎片干燥并分選。當(dāng)準(zhǔn)備好時(shí)，將膠施覆在碎片上。然后制成塊 狀物，優(yōu)選在內(nèi)側(cè)和外側(cè)區(qū)域使用更細(xì)小的碎片。接著將該塊狀物在熱壓機(jī) 中壓制幾分鐘。壓力、時(shí)間和溫度取決于所施覆的膠的種類和量以及所使用 的木材的種類。
將本領(lǐng)域中公知的使用膠的有關(guān)方法用于制造木質(zhì)(wood-based)的產(chǎn) 品，如定向結(jié)構(gòu)刨花板(oriented strand board, OSB)、華夫板(waferboard) 和MDF (中密度纖維板)。
有機(jī)樹脂大量地用作木材加工工業(yè)中的膠的一部分，以制成板。更為普 遍使用的樹脂為酚醛樹脂(苯酚甲醛樹脂)、脲醛樹脂、PVA (聚乙烯醇) 和三聚氰胺甲醛樹脂，并且在本說明書中所使用的術(shù)語"樹脂"包括這些有 機(jī)化合物。貫穿本說明書，術(shù)語酚醛樹脂、苯酚甲醛和苯酚甲醛樹脂均用于 表示苯酚甲醛樹脂。
在加工的木材板的制造中所采用的膠中所使用的已知的樹脂中，由苯酚 與甲醛之間的化學(xué)反應(yīng)制成的化合物-酚醛樹脂或苯酚甲醛樹脂是最普遍使 用的。它的價(jià)格一般高于脲酸，但用它所制成的板通常更耐水。為了獲得這 種性能，必須控制諸如所施覆的膠的量、組裝的時(shí)間、膠中溶劑的量、所使 用的壓力、溫度和時(shí)間的變量。
與用苯酚甲醛樹脂制成的板相比，并不認(rèn)為用脲醛樹脂制成的板防水或 耐水，并且由于此原因，用脲醛樹脂制成的板一般用于室內(nèi)的用途，如用于 家具或制造內(nèi)門(interior door)(對于家具，所使用的樹脂通常為脲醛的， 且對于內(nèi)門而言經(jīng)常選擇PVA)。
另一種普遍用于木膠的縮合聚合物樹脂為三聚氰胺甲醛樹脂，有時(shí)簡稱為"三聚氰胺"。
現(xiàn)有技術(shù)的專利US 5776242公開了用于制造紙產(chǎn)品的硅酸鹽-糊精-粘 土 (silicate-dextrin-clay)粘合劑組合物。US 4437893公開了一種適合制造層 壓的紙產(chǎn)品的含硅酸鹽的粘合劑，該粘合劑含有堿金屬硅酸鹽的水溶液以及 大豆多糖(soypolysaccharide)，該大豆多糖的量能有效地增稠該硅酸鹽溶液。 公開的日本專利申請JP62-146972中公開了一種粘合劑，該粘合劑含有堿性 硅酸鹽和基于麥芽三糖(葡萄糖的三聚體)的高分子量聚合物。
在用于制造加工的木制板的膠中所使用的樹脂明顯增加了制造總成本。 因此，需要新的產(chǎn)品來替換樹脂，至少是部分地用新的替換產(chǎn)品進(jìn)行替換， 這種新的替換產(chǎn)品理想地具有更大的實(shí)用性和更低的成本，但仍然對最終的 板產(chǎn)生相同的結(jié)果。然而，簡單地降低粘合劑中樹脂的量會(huì)導(dǎo)致差的粘合性 能，如損失了防水性、不可靠的凝固行為或者降低的強(qiáng)度。因此需要含有減 少量的樹脂、但具有良好的粘合性能、防水性能或固化性能的粘合劑組合物。 還需要通過簡單混合現(xiàn)有的粘合劑來制備這種粘合劑的簡單方法。與現(xiàn)有的 樹脂系粘合劑混合時(shí)，當(dāng)前的稀釋劑或增充劑會(huì)導(dǎo)致粘合劑所希望的性能如 強(qiáng)度或凝固速率的損失。需要不導(dǎo)致這些性質(zhì)發(fā)生重大劣化的增充粘合劑的 方法。

發(fā)明內(nèi)容
在第一方面，本發(fā)明提供了一種制備含有4-60重量％的樹脂的木膠的方 法，該方法包括以下步驟(i)提供含水增充劑組合物，該組合物含有20-50 重量％的堿金屬硅酸鹽和1-25重量％的多元醇；(ii)提供含有樹脂的溶液； 和(iii)將步驟(i)的含水增充劑組合物與步驟(ii)的含有樹脂的溶液混 合在一起，以形成木膠。
適當(dāng)?shù)?，將步驟(i)的含水增充劑與步驟(ii)的溶液均勻地混合在一起，形成木膠，換句話說，所得到的木膠是均勻的溶液或分散液。當(dāng)木膠中含有顆粒物質(zhì)如小麥粉時(shí)，顆粒物質(zhì)被適當(dāng)?shù)鼐鶆蚍植?。?yōu)選步驟(i)的含水增充劑和步驟(ii)的溶液是可以完全混溶的，使得在將它們混合時(shí)，它們形成在本發(fā)明方法所規(guī)定的范圍內(nèi)的單一的液相。
含有樹脂的步驟(ii)的溶液本身適當(dāng)?shù)貫闃渲的z，如商購的膠。通常，步驟(ii)的溶液不含有硅酸鹽和/或糖。 一般步驟(ii)的溶液是水溶液，意味著該溶液含有10重量％或以上，優(yōu)選20重量％或以上的水。
步驟(ii)的溶液中的樹脂優(yōu)選為縮合聚合物樹脂，更優(yōu)選選自由苯酚甲醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂及其混合物所組成的組中。甚至更優(yōu)選該樹脂為苯酚甲醛樹脂。適用于本發(fā)明的典型的苯酚甲醛樹脂溶液由約
67%的甲醛溶液(在該溶液中37重量％的甲醛)、21%的苯酚(作為100%的苯酚)禾卩12%的NaOH溶液(在該溶液中50重量％的NaOH)組成。這些樹脂通常作為商購溶液來提供，在該溶液中樹脂溶解和/或分散在溶劑或稀釋劑(通常是水或含水溶劑)中。適合作為步驟(ii)的含樹脂溶液并且在巴西購得的常規(guī)的商業(yè)樹脂溶液為由BAQ提供的BAQPHEN 4018 (以前為4051-3)，該溶液為含有48-51重量％的堿性酚醛樹脂的水溶液。另一種適合作為步驟(ii)的溶液的商業(yè)含樹脂溶液為由巴西的Georgia Pacific Resinaslnternacionais Ltda提供的FENO LM 500 B。當(dāng)使用堿性酚醛樹脂時(shí)，該堿性酚醛樹脂通常為已知的種類"RESOL"。通常，由本發(fā)明第一方面的方法所制備的本發(fā)明最終木膠中的全部樹脂都是由步驟(ii)的含樹脂溶液提供的，然而除了在步驟(i)和(ii)中所含有的其它樹脂并不是本發(fā)明方法必需排除的。
因此，由本發(fā)明的第一方面的方法所制備的組合物為木膠，該木膠含有步驟(i)的含水增充劑組合物和步驟(ii)的含樹脂溶液。本發(fā)明所得到的木膠含有4-60重量％的樹脂。通常，步驟(i)的含水增充劑組合物不含樹脂。貫穿此說明書，當(dāng)給出了材料的優(yōu)選的或更優(yōu)選的范圍時(shí)， 一個(gè)范圍的下限可以與另一個(gè)范圍的上限組合，以形成該材料的另外的優(yōu)選范圍。
增充劑表示一種組合物，該組合物可以與常規(guī)的樹脂系膠如苯酚甲醛樹脂系膠混合，以形成樹脂含量比原始的膠更低的被增充的膠。
由本發(fā)明的第一方面的方法制備的木膠適當(dāng)?shù)睾?-60重量％、優(yōu)選
5-49重量％、更優(yōu)選6-40重量％、最優(yōu)選7-35重量％的樹脂。由本發(fā)明方法制備的特別優(yōu)選的膠含有11%或以上的與上述任何上限組合的樹脂。為了清楚，樹脂的重量百分比是指那些表達(dá)為100%的有機(jī)聚合樹脂的有機(jī)樹脂，且不包括任何稀釋劑或溶劑。
適當(dāng)?shù)?，增充劑含?0-50重量％的堿金屬硅酸鹽，優(yōu)選25-45重量％、更優(yōu)選32-44重量％。適當(dāng)?shù)?，增充劑含?-25重量％的多元醇，優(yōu)選1-24重量％，更優(yōu)選1-16重量％。適當(dāng)?shù)?，增充劑含?%或以上、優(yōu)選3%或以上、更優(yōu)選5。/?；蛞陨系亩嘣肌Ｔ龀鋭┲惺Ｓ嗖糠謨?yōu)選為水、或者基本上由水組成。增充劑適當(dāng)?shù)睾?0重量°/?；蛞陨?、優(yōu)選20重量％或以上的水。
令人意外地，增充劑可以以高的含量摻入到膠中而沒有明顯降低所需要的膠的特性，也沒有發(fā)生膠的不穩(wěn)定或者成分的沉淀。
本發(fā)明的增充劑很容易輸送，而且容易與含有諸如縮合聚合物樹脂的樹脂的膠基(glue base)混合以形成有效地膠粘木材或有效地形成諸如膠合板或纖維板的木制復(fù)合材料(wooden composite)的膠。
可選擇地，增充劑的成分可以分別加入膠基中，以形成具有減少樹脂需要的被增充的膠。
如果將諸如以水溶液形式的硅酸鹽單獨(dú)地用作增充劑，所得到的膠盡管在增充后使很多需要的特性被保持，但卻趨向于比未被增充的膠固化得更快，而且這會(huì)導(dǎo)致板的制造中的問題。當(dāng)單獨(dú)使用硅酸鹽作為增充劑時(shí)，例如為了形成膠合板而對板進(jìn)行的壓緊必須在開始施覆被增充的膠之后更迅
8速地進(jìn)行，否則被增充的膠就可能在對板進(jìn)行壓緊前就已經(jīng)固化。這種情況對于軟木材(如松木)尤為明顯，在熱壓前進(jìn)行冷壓之后，被增充的膠會(huì)立刻固化，因此最終的產(chǎn)品會(huì)有粘接弱化的風(fēng)險(xiǎn)。
將多元醇與硅酸鹽一起摻入到增充劑、并且最終在膠中還解決了單獨(dú)將硅酸鹽溶液作為增充劑加入樹脂系膠中時(shí)所導(dǎo)致的過快干燥的問題。當(dāng)硅酸鹽溶液用作增充劑時(shí)，發(fā)現(xiàn)膠會(huì)發(fā)生快速干燥，導(dǎo)致在裸露的膠表面結(jié)皮
(skin formation)。還發(fā)現(xiàn)堿性硅酸鹽會(huì)與大氣中的二氧化碳反應(yīng)，導(dǎo)致結(jié)皮或在熱壓前膠先發(fā)生凝固。令人意外地，在增充劑中與硅酸鹽結(jié)合多元醇的使用解決了這些問題，使得硅酸鹽能用作膠的成分而沒有明顯的粘結(jié)質(zhì)量的損失。
適當(dāng)?shù)?，本發(fā)明方法的步驟(i)的增充劑與本發(fā)明方法的步驟(ii)的溶液混合，使得根據(jù)本發(fā)明的第一方面的最終的被增充的膠含有0.5-50重量%、優(yōu)選l-40重量。/c)、更優(yōu)選5-40重量％、甚至更優(yōu)選10-40重量％的含水增充劑。
顯然，在相同的膠中的樹脂和增充劑不能都以它們優(yōu)選范圍的上限存在，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致總的百分比超過100。實(shí)際上該范圍由其它存在的成分的含量受到了限制，然而卻表示了落入本發(fā)明內(nèi)的可能的值。例如，根據(jù)本發(fā)明的第一方面所制備的的具有60%的樹脂的膠可以僅具有最大高達(dá)40%的增充劑，而如果存在50%的增充劑，則可能僅有50%的樹脂。這些相同的原理也應(yīng)用于此說明書中的其它配方。
因此，本發(fā)明的第二方面是， 一種膠含有4-60重量％、優(yōu)選5-49重量%的樹脂和0.5-50重量％、優(yōu)選1-40重量％、更優(yōu)選5-40重量％、甚至更優(yōu)選10-40重量％的本發(fā)明第一方面的含水增充劑。膠中的剩余部分適當(dāng)?shù)貫樗?、或者基本上由水組成。除了形成本發(fā)明的膠的含水增充劑和含樹脂溶液外，還可以以任何適當(dāng)?shù)牧縼硖砑铀ǔＷ疃酁樽罱K膠的25重量％。也可以含有最多為最終的膠的25重量％、優(yōu)選最多為最終的膠的15重量％的
不溶于水的固體粒狀填料如小麥粉。不溶于水意味著在25t:下在水中的溶解 度為0.5重量％或以下。合適的填料的重量平均粒度(weight mean particle size)通過篩分100微米或以下、優(yōu)選40微米或以下、更優(yōu)選IO微米或以 下來測量。方便地，當(dāng)使用粒狀填料如小麥粉時(shí)，它們的量可以與膠中水的 量一起變化，以將膠調(diào)整到需要的粘度。例如，如果當(dāng)添加水時(shí)本發(fā)明的被 增充的膠的粘度太低，可以用小麥粉來替換部分水(如最多1%的水)以增 加膠的粘度。適當(dāng)?shù)?，膠的粘度在25。C下為0.5-3.0 Pas、優(yōu)選為0.7-2.0 Pa-s、 更優(yōu)選1.0-1.5 Pa's (以21秒"的剪切速率)。
還可以添加可溶的填料如磷酸鹽、脲或鹽，所添加的量以它們不損害得 到的膠的性能為宜，如最多為木膠的5重量％、或者最多為木膠的3重量％。
貫穿此說明書，樹脂優(yōu)選為縮合聚合物樹脂，更優(yōu)選為選自由苯酚甲醛 樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂或它們的混合物所組成的組。甚至更優(yōu) 選所述樹脂為苯酚甲醛樹脂。
與其通過向常規(guī)的膠添加增充劑來形成這種被增充的膠，可以通過制備 在樹脂和其常規(guī)成分外，還含有堿金屬硅酸鹽和多元醇的膠來提供所述膠。
本發(fā)明的第三方面為一種膠，該膠含有4-60重量％、優(yōu)選5-49重量％ 的樹脂；0.45-40.5重量％ (即，約0.5-40重量％)、優(yōu)選0.5-18重量％、更優(yōu) 選0.5-12重量°/。的堿金屬硅酸鹽；和0.76-15.2重量％(即，約0.8-15重量％)、 優(yōu)選4-8重量％的多元醇。
當(dāng)使用由本發(fā)明第一方面所詳細(xì)描述的增充劑來制備膠時(shí)，本發(fā)明第三 方面的膠含有4-60重量％、優(yōu)選5-49重量°/。的樹脂；0.1-25重量％、優(yōu)選 0.2-20重量％、更優(yōu)選1-20重量％、甚至更優(yōu)選2-20重量°/。的堿金屬硅酸鹽； 和0.05-12.5重量％、優(yōu)選0.1-10重量％、更優(yōu)選0.5-10重量％、甚至更優(yōu)選 1-10重量％的多元醇。這些數(shù)值由從與本發(fā)明第一方面的最終的膠中增充劑含量的優(yōu)選范圍組合的增充劑中堿金屬硅酸鹽和多元醇的范圍來計(jì)算的。
膠中過量的多元醇會(huì)導(dǎo)致最終膠的粘結(jié)強(qiáng)度降低。如果含量太低，那么 與硅酸鹽有關(guān)的快速干燥、結(jié)皮和凝固的問題將不會(huì)得到充分的解決。
膠中剩余部分優(yōu)選為水，或者基本上由水組成。適當(dāng)?shù)兀撃z含有io 重量％或以上、優(yōu)選20重量％或以上的水。然而，可以如含有本發(fā)明第二方 面詳細(xì)描述的不溶于水的固體粒狀填料(特別是小麥粉)，該粒狀填料最多 為所述膠的25重量％、更優(yōu)選最多為所述膠的15重量％。
本發(fā)明第二和第三方面的膠適當(dāng)?shù)睾?-60重量％、優(yōu)選5-49重量％、 更優(yōu)選6-40重量％、最優(yōu)選7-35重量％的樹脂。本發(fā)明第二方面特別優(yōu)選 的膠含有與上述的任何上限結(jié)合的ii重量％或以上的樹脂。
本發(fā)明的第四方面為制造木制復(fù)合材料的方法，該方法包括以下步驟 (i)提供本發(fā)明第二方面或第三方面的膠，(ii)提供木材顆?；蚰静钠?； 和(iii)用所述膠將木材顆?；蚰静钠z粘在一起。
本發(fā)明的第五方面是制備木制復(fù)合材料的方法，該方法包括以下步驟
(i)通過本發(fā)明的第一方面的方法制備被增充的樹脂系膠，(ii)提供木材 顆?；蚰静钠?，和(iii)用被增充的樹脂系膠將木材顆?；蚰静钠z粘在一
起0
由本發(fā)明第四或第五方面制造的木制復(fù)合材料適當(dāng)?shù)貫槟z合板、定向結(jié)
構(gòu)刨花板(OSB)、華夫板、刨花板或纖維板(如MDF—中密度纖維板)。
本發(fā)明的另一方面包括在制備木膠中對本發(fā)明第一方面所述的增充劑 的使用。
具體實(shí)施例方式
下面詳細(xì)地描述本發(fā)明優(yōu)選的特征，這些特征適用于本發(fā)明的所有方面。對于用于本發(fā)明的堿金屬硅酸鹽，表示為Si02/M20的堿金屬氧化物與
Si02的摩爾比適當(dāng)?shù)貫?.9-3.7、優(yōu)選為1-3.5、更優(yōu)選為1.5-3、甚至更優(yōu)選 為1.8-2.6，其中，M表示堿金屬。最優(yōu)選的摩爾比為2.1-2.75。硅酸鹽的高 摩爾比會(huì)導(dǎo)致硅酸鹽與含樹脂溶液之間的相容性不足，使得可能發(fā)生相分離 或凝膠化。因?yàn)閴A對樹脂聚合和交聯(lián)的影響，相應(yīng)于更多的堿性硅酸鹽的較 低的摩爾比會(huì)導(dǎo)致對膠的凝固行為的破壞。
堿金屬硅酸鹽適當(dāng)?shù)貫楣杷徕c、硅酸鉀或它們的混合物。優(yōu)選地堿金屬 硅酸鹽為硅酸鈉，或基本上由硅酸鈉組成。
在此說明書中，多元醇表示具有2個(gè)或2個(gè)以上碳原子和2個(gè)或2個(gè)以 上的OH取代基的直鏈、支鏈或環(huán)狀的飽和或不飽和的有機(jī)分子。優(yōu)選的多 元醇為糖，包括諸如葡萄糖、果糖、麥芽糖、右旋糖和蔗糖在內(nèi)的物質(zhì)。單 糖、二糖、寡糖或多糖也是合適的。優(yōu)選多元醇具有在水中至少為30重量 %的溶解度，更優(yōu)選為至少50重量°/0。優(yōu)選地，多元醇溶液為可以與硅酸鹽 溶液混溶的而不會(huì)發(fā)生硅酸鹽或多元醇的沉淀。常規(guī)的糖特別優(yōu)選作為多元 醇，特別是通常源自甘蔗的糖(cane sugar)的蔗糖(有時(shí)稱作甘蔗糖 (saccharose)),這歸因于它的現(xiàn)成的可用性及其與縮合聚合物樹脂的相容 性。還可以使用多元醇的混合物。
其它適合的多元醇(polyhydric alcohol)為具有2-6個(gè)碳原子的直鏈多 羥基化合物(polyol)，如乙二醇、丙二醇、丙三醇、丁四醇和山梨糖醇。這 些多羥基化合物的聚合物也是適合的，例如聚乙二醇、聚丙二醇、乙二醇與 丙二醇的共聚物、和聚甘油。
優(yōu)選多元醇的每個(gè)分子上具有3個(gè)或以上的OH基、更優(yōu)選4個(gè)或以上。
優(yōu)選的用于本發(fā)明組合物的多元醇為糖、多糖和多羥基化合物。優(yōu)選地， 當(dāng)多元醇為直鏈的多羥基化合物時(shí)，該多羥基化合物的每個(gè)分子具有3-6個(gè) 碳原子，如甘油或山梨糖醇。特別優(yōu)選的多元醇為二糖，如蔗糖。甘蔗的糖是二糖合適的商業(yè)來源。 優(yōu)選地，多元醇為糖、或基本上由糖組成，優(yōu)選為蔗糖。
在此說明書中，縮合聚合物樹脂包括酸催化的樹脂和堿催化的樹脂。堿 催化的樹脂為優(yōu)選的，以用來改善與本發(fā)明所使用的硅酸鹽的相容性。對于 苯酚甲醛樹脂，此術(shù)語還包括其中苯酚具有一個(gè)或幾個(gè)取代基的樹脂。
當(dāng)本發(fā)明制備的膠含有15%或以上的苯酚甲醛樹脂時(shí)，所得到的完成的 木制復(fù)合材料顯示出與具有高強(qiáng)度的膠相結(jié)合的優(yōu)異的耐水性。例如，當(dāng)本
發(fā)明的膠具有0.45-31.5重量％ (即，約0.5-31.5重量％)的硅酸鹽并具有 0.76-15.2重量％ (即，約0.8-15重量％)的多元醇的49-15重量％的苯酚甲 醛樹脂時(shí)，所得到的完成的木制復(fù)合材料顯示出與具有高強(qiáng)度的膠相結(jié)合的 優(yōu)異的耐水性。
當(dāng)本發(fā)明制備的膠含有低于15%的苯酚甲醛樹脂時(shí)，所得到的完成的木 制復(fù)合材料不防水，但該混合物適合替代用于家具工業(yè)中制備膠合板和刨花 板的脲醛樹脂。
例如，當(dāng)本發(fā)明的膠具有31.95-40.05重量％ (即，約32-40重量％)的 硅酸鹽和具有0.76-15.2重量％ (即，約0.8-15重量％)的多元醇的14.5-5重 量％的苯酚甲醛時(shí)，所得到的完成的木制復(fù)合材料不防水，但該混合物適合 替代用于家具工業(yè)中制備膠合板和刨花板的脲醛樹脂。
用于使用本發(fā)明的膠或被增充的膠制造加工的木制板的過程基本上與 用于常規(guī)的樹脂系膠的過程相似，或相同。
在此說明書中，術(shù)語"基本上由……組成"用于化合物時(shí)表示，在組合 物中至少95重量％的該化合物為所述基本上組成的物質(zhì)。
在此說明書中，含水組合物表示含有至少10重量％的水、優(yōu)選至少20 重量％的水的組合物。
除非另有說明，所有的百分比都是指組合物的重量百分比。
13通過參考下列非限制的實(shí)施例來進(jìn)一步描述本發(fā)明
實(shí)施例
實(shí)施例l一增充劑組合物 通過混合以下物質(zhì)來制備增充劑組合物
0在水中具有45%的固體含量且Si02:Na20比值為2.22:1的80重量％ 的硅酸鈉溶液；
ii)糖含量為76%的20重量％的甘蔗糖漿(crane sugar syrup)。 該甘蔗糖漿為由巴西Dulcini⑧提供的轉(zhuǎn)化糖Gludex 201 。 所得到的組合物在25'C下為均勻澄清的液體，適合于輸送并用作樹脂系 膠的增充劑。
實(shí)施例2—膠
通過混合以下物質(zhì)來形成膠
i) 由巴西BAQ作為Baqphen 4051-3來提供的21.4重量％的酚醛樹脂溶 液(50重量％的苯酚甲醛，50重量％的水)；
ii) 50重量％的實(shí)施例1的增充劑組合物；
iii) 14.3重量％的水；
iv) 14.3重量％的小麥粉。
所得到的組成如下
苯酚甲醛 10.7%
硅酸鈉 18.0°/。
糖 7.6%
小麥粉 14.3% 水+微量成分(minors) 至100%。(微量成分包括存在于商業(yè)酚醛樹脂溶液中的其它物質(zhì)) 該膠可以在25 °C下放置幾個(gè)小時(shí)而不會(huì)凝固。對比的沒有糖存在(由水 代替)的膠在90分鐘內(nèi)凝固。
實(shí)施例3—膠
通過混合以下物質(zhì)來形成膠
0 61.4%的酚醛樹脂溶液(如以上所加描述地，50重量％的苯酚甲醛樹
脂，50重量％的水)；
ii) 10重量％的實(shí)施例1的增充劑組合物；
iii) 14.3重量％的水；
iv) 14.3重量°/。的小麥粉。 所得到的組成如下 酚醛樹脂 30.7% 硅酸鈉 3.6%
糖 1.5% 小麥粉 14.3% 水+微量成分 至100%。
該膠在25。C下放置幾個(gè)小時(shí)而不會(huì)凝固。對比的沒有糖存在(由水代替) 的膠在90分鐘內(nèi)凝固。
實(shí)施例4—增充劑組合物 通過混合以下物質(zhì)來制備增充劑組合物
i) 在水中具有45%的固體含量且Si02:Na20比值為2.15:1的90重量％ 的硅酸鈉溶液；
ii) 糖含量為76%的10重量％的甘蔗糖漿。該甘蔗糖漿為由巴西Dulcini⑧提供的轉(zhuǎn)化糖Gludex 201 。 所得到的組合物在25。C下為均勻澄清的液體，適合于輸送并用作樹脂系 膠的增充劑。
實(shí)施例5—膠和膠合板
制備兩種膠合板的膠5A和5B。膠5A為本發(fā)明的木膠，而膠5B不是 本發(fā)明的木膠。下面給出了兩種膠的詳細(xì)情況 膠5A (本發(fā)明)
57%的酚醛樹脂溶液(如以上所詳細(xì)描述地，50重量％的苯酚甲醛樹脂，
50重量％的水)；
14.33%的實(shí)施例4的增充劑組合物；
14.33%的小麥粉；
14.33%的水。
這給出了 5A所得到的組成 酚醛樹脂 28.5% 硅酸鈉 5.80% 糖 1.09% 小麥粉 14.33% 水+微量成分 至100%。
膠5B (對比例)
71.33%的酚醛樹脂溶液(如以上所詳細(xì)描述地，50重量％的苯酚甲醛樹 脂，50重量％的水)； 14.33°/。的小麥粉； 14.33%的水。這給出了 5B所得到的組成
酚醛樹脂 35.65% 小麥粉 14.33% 水+微量成分 至100%。
有效地，5A對于5B，在組合物中7.15%的酚醛樹脂由5.80%的硅酸鈉 和1.09%的糖代替(水的量占據(jù)了差值)。
通過將各成分混合在一起3-5分鐘來制備各種膠。首先將樹脂溶液添加 至混合器中，接著是增充劑(如果存在的話)，接著是預(yù)混合的水與小麥粉。 各種膠具有25。C下1.0-1.5Pa.s和21秒"的大約相同的粘度。將這些膠用于 按以下制造膠合板
通過向單板上施覆薄膠層、在上部放置下一個(gè)單板、并重復(fù)該過程從而 以每一塊板的紋理方向相互垂直地將9塊松木單板膠粘在一起。使用輥對各 單板施覆膠。最終膠合板使用的的總的膠的量為300-400 g/m2。
然后將得到的單板層狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行冷壓(以5 kgf/cn^的壓力在約3(TC的 環(huán)境溫度下5分鐘)，接著約1小時(shí)后，以12kgf/cii^的壓力在125-14(TC下 熱壓12分鐘。對于熱壓，將加熱的薄片放在各個(gè)待壓制的膠合板的薄片之 間，從而獲得需要將膠凝固的高溫。
對于兩種膠所得到的膠合板薄片的厚度為18mm。
薄片的制造遵照標(biāo)準(zhǔn)EN314-1: 1993來進(jìn)行。然后通過剪切試驗(yàn)將該標(biāo) 準(zhǔn)的測試方法用于比較使用兩種膠5A和5B制造的膠合板的粘結(jié)質(zhì)量。使 用膠5A和膠5B制作的膠合板都符合EN314-2: 1993所規(guī)定的粘結(jié)質(zhì)量要 求。EN314-2: 1993規(guī)定，如果剪切強(qiáng)度為0.2-0.4 N/mm2，那么平均木材表 觀粘著破壞(mean apparent cohesive wood failure)為80°/?；蛞陨?，如果剪切 強(qiáng)度為0.4-0.6 N/mm2，那么平均木材表觀粘著破壞為60%或以上，如果剪切 強(qiáng)度為0.6-1.0 N/mm2，那么平均木材表觀粘著破壞為40%或以上，并且如果平均剪切強(qiáng)度至少為1.0N/mm2，那么對木材粘著破壞沒有要求。
相應(yīng)于干燥儲(chǔ)存(在65。/。的RH， 2(TC下)和并相對于該標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)處理
5丄3節(jié)對預(yù)處理進(jìn)行試驗(yàn)(在沸水中浸沒4小時(shí)，在通風(fēng)的干燥烘箱中在
60。C下干燥20小時(shí)，在沸水中浸沒4小時(shí)，然后在20。C的水中冷卻1小時(shí))。 兩種膠合板的凝固都通過了該標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范性要求，顯示出與使用常規(guī)的
樹脂膠的現(xiàn)有技術(shù)的膠合板相比，優(yōu)異的膠合板粘結(jié)強(qiáng)度可以通過本發(fā)明的
有比常規(guī)的膠更低的樹脂含量的膠來獲得。
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權(quán)利要求
1、一種含有4-60重量％的樹脂的木膠的制備方法，該方法包括以下步驟(i)提供含水增充劑組合物，該含水增充劑組合物含有20-50重量％的堿金屬硅酸鹽和1-25重量％的多元醇；(ii)提供含有樹脂的溶液；和(iii)將步驟(i)的所述含水增充劑組合物與步驟(ii)的所述溶液混合在一起，以形成木膠。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述多元醇包括糖。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述多元醇基本上由蔗糖組成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述堿金屬硅酸 鹽的^20艦20為0.9-3.7， Si20/M20表示堿金屬氧化物與Si02的摩爾比，其 中M表示堿金屬。
5、 根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述堿金屬硅酸鹽 為硅酸鈉、硅酸鉀或它們的混合物。
6、 根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述樹脂為縮合聚 合物樹脂，優(yōu)選為選自由脲醛樹脂、苯酚甲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、以 及它們的混合物所組成的組中的樹脂，更優(yōu)選為苯酚甲醛樹脂。
7、 一種膠，該膠含有4-60重量％的樹脂和0.5-50重量％的由權(quán)利要求 1-5中任意一項(xiàng)所描述的含水增充劑。
8、 一種膠，該膠含有4-60重量％的樹脂、0.1-25重量％的堿金屬硅酸 鹽和0.05-12.5重量％的多元醇。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的膠，其中，所述堿金屬硅酸鹽的Si20/M20為0.9-3.7， Si20/M20表示堿金屬氧化物與Si02的摩爾比，其中M表示堿金屬。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的膠，其中，所述堿金屬硅酸鹽為硅酸鈉、 硅酸鉀或它們的混合物。
11、 根據(jù)權(quán)利要求8-10中任意一項(xiàng)所述的膠，其中，所述多元醇包括糖。
12、 根據(jù)權(quán)利要求8-11中任意一項(xiàng)所述的膠，其中，所述多元醇基本 上由蔗糖組成。
13、 根據(jù)權(quán)利要求7-12中任意一項(xiàng)所述的膠，其中，所述樹脂為縮合 聚合物樹脂，優(yōu)選為選自由脲甲醛樹脂、苯酚甲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、 以及它們的混合物所組成的組中的樹脂，更優(yōu)選為苯酚甲醛樹脂。
14、 根據(jù)權(quán)利要求7-13中任意一項(xiàng)所述的膠，其中，所述膠含有最多 為25重量％的不溶于水的固體粒狀填料。
15、 一種制造木制復(fù)合材料的方法，該方法包括以下步驟，(i)提供權(quán) 利要求7-13中任意一項(xiàng)所述的膠；(ii)提供木材顆粒或木材片；和(iii)用 所述膠將所述木材顆?；蚰静钠z粘在一起。
16、 權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所描述的增充劑在制備木膠中的用途。
全文摘要
一種增充樹脂系木膠，特別是縮合聚合物樹脂系膠的方法，該方法包括以下步驟(i)提供含水增充劑組合物，該含水增充劑組合物含有20-50重量％的堿金屬硅酸鹽和1-25重量％的多元醇，該多元醇優(yōu)選為糖，如蔗糖；(ii)提供含有樹脂的溶液；和(iii)將含水增充劑與溶液混合在一起以形成膠。被增充的膠適合于制備降低了樹脂需要量的耐水的加工的木制板，如膠合板或刨花板。該被增充的膠不會(huì)過快地凝固，允許了加工木制復(fù)合材料的時(shí)間。
文檔編號(hào)C09J1/00GK101517023SQ200780034427
公開日2009年8月26日 申請日期2007年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月18日
發(fā)明者P·德阿爾梅迪亞·利馬, R·多斯桑托斯·弗洛爾 申請人:Pq硅石英國有限公司