專利名稱：用于木板的自粘材料和木板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及如權(quán)利要求1前序部分中定義的用于木板的自粘材料，并涉及如權(quán)利 要求16的前序部分中定義的木板。
背景技術(shù)：
從現(xiàn)有技術(shù)可知有不同木板。這里，木板是指如膠合板、刨花板和硬纖維板及中等 硬度纖維板。這些產(chǎn)品常需要涂覆從而保護(hù)基礎(chǔ)產(chǎn)品或使其具有一些特定的表面特性。用于木材產(chǎn)品的涂層通常為某些有機(jī)聚合物，更常見的是樹脂，如酚醛樹脂和三 聚氰胺樹脂。也使用熱塑性涂層，但其問題是如何將它們粘附到木材面板或產(chǎn)品上。用聚 合物涂底漆(polymer priming)是一種使用熱熔膠水的方法。為了制備木板，樹脂和不同粘膠材料被用來將木板的薄板(veneer)膠粘和結(jié)合 在一起。從現(xiàn)有技術(shù)已知，使用聚氨酯膠或酚醛膠來將薄板層膠粘在一起。從現(xiàn)有技術(shù)還知道，使用馬來酸化的聚乙烯(MAPE)或馬來酸化的聚丙烯(MAPP) 制造木材纖維-聚合物復(fù)合材料，其中馬來酸化聚合物用作纖維和聚合物之間的偶聯(lián)劑。 已知纖維素纖維可以用聚丙烯_馬來酸酐共聚物進(jìn)行表面改性。進(jìn)一步，從專利申請EP 0782917已知，用擠出膜制備涂覆板材。在一個實施方式 中，該膜包括馬來酸酐接枝的乙基-醋酸乙烯酯共聚物(MA-g-EVA)。在膜制造過程中不進(jìn) 行處理，例如不進(jìn)行活化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是公開新型自粘材料和該材料與木板的結(jié)合。本發(fā)明旨在解決以全 新的和非常簡單的方式涂覆和膠粘木板的薄板問題。根據(jù)本發(fā)明用于木板的自粘材料和木板的特征在權(quán)利要求中給出。本發(fā)明基于用于木板的自粘材料，如用于膠粘和/或涂覆。根據(jù)本發(fā)明，自粘材料 由聚烯烴膜形成，所述聚烯烴膜的熔體指數(shù)(melt index)為彡4g/10min (在190°C Λ. 16kg 測量)，聚烯烴膜含與木材的-OH基團(tuán)反應(yīng)的反應(yīng)基以便形成自粘特性。聚烯烴膜由于反應(yīng) 基而是自粘型粘合劑。進(jìn)一步，本發(fā)明基于木板，其中形成該木板以便木板的薄板結(jié)合到一起。根據(jù)本發(fā) 明，木板由所述的自粘材料制造，因此自粘材料被用作板上的涂層和/或薄板之間的膠層 (glue-line)材料。本發(fā)明特別基于自粘膜。自粘膜是通過反應(yīng)基如馬來酐基團(tuán)接枝的，馬來酐基團(tuán) 與其他材料——例如，諸如木材或木材衍生產(chǎn)品的天然產(chǎn)品——中的-OH基團(tuán)反應(yīng)并形成 共價鍵。熔體指數(shù)為< 4g/10min(在190°C /2. 16kg測量)使得反應(yīng)基能夠以膜形式活化。在本說明書中，木板指任何木材面板產(chǎn)品，膠合板、刨花板、纖維板、復(fù)合材料產(chǎn) 品、木條(beam)、擠壓板(pressed panel)產(chǎn)品等等，其由大量薄板且主要為木基材料形 成，其中薄板一層疊一層并被膠粘在一起。進(jìn)一步，木板指任何木材產(chǎn)品或纖維產(chǎn)品。在本說明書中，薄板指任何材料層，通常為薄的材料層。在優(yōu)選實施方式中，木板是膠合板。根據(jù)本發(fā)明的木板可包括不同厚度的薄板層。薄板層的厚度可改變。薄板層可在 期望的位置設(shè)置，即以期望的順序交叉地或縱向地設(shè)置。在本發(fā)明一個實施方式中，聚烯烴膜至少部分交聯(lián)。在本發(fā)明一個實施方式中，聚烯烴膜包括至少兩層，分別為第一層和第二層，且至 少第一層是自粘層，因此其含有與木材的-OH基團(tuán)反應(yīng)的反應(yīng)基。在一個實施方式中，第二 層至少部分交聯(lián)。在一個實施方式中，第一層至少部分交聯(lián)。在一個實施方式中，第二層 也含有與木材-OH基團(tuán)反應(yīng)的反應(yīng)基。在一個實施方式中，至少一個添加劑層(additive layer)設(shè)置在第一和第二層之間。在一個實施方式中，膜可包括一個以上的添加劑層，如 2-10個添加劑層。在一個實施方式中，添加劑層可含官能性添加劑。在一個實施方式中，添 加劑層可含，例如阻燃劑、UV穩(wěn)定劑和填料。在本發(fā)明的一個實施方式中，聚烯烴選自聚乙烯、聚丙烯和它們的組合。聚烯烴 膜或每層可包括添加劑和填料。聚烯烴膜和/或膜層可從石化產(chǎn)品和可再生原料(renewabIefeedstock materials)制備。此外，可以使用生物基聚合物。優(yōu)選，生物基聚合物具有高于180°C或高 于190°C的處理溫度。在一個實施方式中，所有膜層基本由相同材料形成。在可選的實施方 式中，至少一個膜層由與其他膜層不同的材料形成。相容劑(compatibiliser)可加入膜中以便將不同的聚合物彼此粘附到一起。在本發(fā)明一個實施方式中，在制造自粘材料的過程中，聚烯烴膜的反應(yīng)基在高于 180°C的溫度下活化，在一個實施方式中，在高于190°C的溫度下活化。在一個實施方式中， 足夠的活化時間是約0. 5-3分鐘，在一個實施方式中，為約2-3分鐘。然后形成的膜含能夠 與木材形成最大數(shù)目共價鍵的活化官能團(tuán)。在本發(fā)明的一個實施方式中，聚烯烴膜含馬來酸化的聚烯烴，其含馬來酸酐反應(yīng)基。在本發(fā)明的一個實施方式中，膜層含聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、馬來酸酐聚乙烯 (MAPE)、馬來酸酐聚丙烯(MAPP)或其衍生物或它們的組合。在優(yōu)選實施方式中，至少一個 膜層含馬來酸酐聚烯烴。在一個實施方式中，外膜層含馬來酸酐聚烯烴。在一個實施方式中，層壓層可加到自粘材料上。層壓改善自粘材料的機(jī)械特性和 抗刮擦性。當(dāng)膜至少一側(cè)被馬來酸化時，并特別在馬來酸化層被處理以便在制造過程中，其 溫度超過180°C或190°C，因此馬來酸轉(zhuǎn)化為馬來酸酐時，聚烯烴膜可直接粘附到木材上。 馬來酸酐與木材的反應(yīng)性非常強(qiáng)，與纖維素-OH基團(tuán)形成共價鍵。沒有這種活化的情況下， 通常的馬來酸化的膜主要形成比共價化學(xué)鍵弱得多的氫鍵。因此，我們也可直接將聚烯烴 膜粘接到木材上，而無需任何底漆層和結(jié)合層。在本發(fā)明優(yōu)選實施方式中，自粘材料和木板是通過馬來酸酐聚烯烴結(jié)合到一起 的。馬來酸酐聚烯烴在聚烯烴膜和木板的薄板之間形成化學(xué)和機(jī)械結(jié)合。在優(yōu)選實施方式中，包括馬來酸化的聚烯烴的膜或膜層也含聚合物，如聚乙烯或 聚丙烯。優(yōu)選地，包括馬來酸化的聚烯烴的膜層基本由MAPE+PE或MAPP+PP組成。在本發(fā)明一個實施方式中，馬來酸化的聚烯烴包含為馬來酸化的聚烯烴的0. 3-15wt%的馬來酸，在一個實施方式中，為馬來酸化的聚烯烴的l_5wt%。優(yōu)選地，膜層被 馬來酸化到所需程度以便改善自粘材料的摩擦和潤濕特性。在本發(fā)明一個實施方式中，聚烯烴膜含異氰酸鹽接枝的聚烯烴，其含有反應(yīng)基。在本發(fā)明的一個實施方式中，聚烯烴膜或膜層是以烷氧基硅烷接枝的，該烷氧 基硅烷含與聚烯烴反應(yīng)的反應(yīng)性官能團(tuán)。在一個實施方式中，聚烯烴膜是以可水解乙烯 基-單-、_雙_、或-三_烷氧基硅烷接枝的。在一個實施方式中，乙烯基可以用異氰酸 酯_或環(huán)氧基團(tuán)取代。烷氧基硅烷類醇基團(tuán)可以是甲基_、乙基_、丙基_、或異丙基，且硅烷 可含1、2或3個烷氧基。聚烯烴與乙烯基或其他反應(yīng)基的反應(yīng)在聚烯烴膜擠出過程中已發(fā) 生，且木材與硅烷基團(tuán)反應(yīng)在木板制造的過程中或之后發(fā)生。在本發(fā)明一個實施方式中，聚烯烴膜通過選自下面的方法交聯(lián)硅烷濕法、電子束 (EB)輻射、乙烯基-硅烷水解和它們的結(jié)合。交聯(lián)可在膜被壓到木質(zhì)表面或木板的薄板上 之前進(jìn)行?？蛇x地，交聯(lián)可在木板制造為最終產(chǎn)品之后進(jìn)行。聚烯烴膜的厚度可根據(jù)膜材料的特性和木板的應(yīng)用改變。木板可用本身已知的設(shè)備和方法制造。將薄板鋪設(shè)在彼此上方，將其結(jié)合，并且其 他制造木板的典型步驟可以按本領(lǐng)域中本身已知的任何方式進(jìn)行。自粘材料可用本身已知的設(shè)備和方法制造，例如，通過擠壓或通過共擠出。將本發(fā) 明的自粘材料設(shè)置在木板表面上或木板的薄板之間可用如下方法進(jìn)行，如熱壓技術(shù)、擠出 機(jī)技術(shù)、膜技術(shù)、輥應(yīng)用技術(shù)、滾筒應(yīng)用技術(shù)、涂覆和多層涂覆應(yīng)用技術(shù)，所有都是本身已知 的，或它們的組合或相應(yīng)技術(shù)。薄板可用例如熱壓技術(shù)結(jié)合到一起。在一個實施方式中，催化劑用在自粘材料的制造中。催化劑增加了偶聯(lián)劑如馬來 酸酐和木材之間形成的共價鍵的頻率。已知形成這些鍵并優(yōu)選的催化劑是無水鋅鹽(zinc anhydride)。優(yōu)選地，催化劑是水合醋酸鋅。催化劑不能在與偶聯(lián)劑如馬來酸酐相同的層 中擠出，因為其將打開馬來酸酐的環(huán)。因此，催化劑可在熱壓過程中擠出和熱活化后應(yīng)用于 膜，或直接應(yīng)用于木材?？蛇x的是，擠出厚度不同的膜(0. 05-0. Imm)，以便一個膜外層含催 化劑，而另一個為活化的偶聯(lián)劑，以便膜隨后在熱壓過程中熔化混合并與木材反應(yīng)。在一個實施方式中，聚烯烴膜可利用本身已知的催化劑制備。在本發(fā)明實施方式中，自粘材料是在120°C -170°C的溫度下通過熱壓附著到木 板的薄板上。自粘材料通過反應(yīng)基附著到薄板。本發(fā)明一個實施方式的益處是僅需要 120-140°C的溫度將膜固定到薄板表面上。熱壓條件，如溫度、壓力和時間取決于木材類型， 如云杉或樺樹，以及聚烯烴的熔化溫度。為了引導(dǎo)塑料熔體流動，熱壓溫度被設(shè)定在超過聚 合物熔化溫度20-50°C的溫度是重要的。根據(jù)本發(fā)明一個實施方式，表面特性可用表面層中的填料并用不同的馬來酸化程 度改性。表面上高密度的馬來酸化在極性材料潤濕的方向改變其特性，這也意味著更高的 摩擦系數(shù)。這是積極的改進(jìn)，特別在運輸工業(yè)。這種馬來酸化的表面對于上漆也是優(yōu)異的 表面，特別是用水基的漆上漆。在以H2O2或HClO或屠宰業(yè)、肉和魚運輸工具等使用的其他 滅菌材料滅菌時極性基團(tuán)也將潤濕表面。本發(fā)明使得能夠制備自粘膜。自粘材料在木材上的粘附是優(yōu)異的。根據(jù)本發(fā)明的自粘材料和木板適用于不同應(yīng)用。木板可用于要求高度抗磨損的 應(yīng)用，如貨車、拖車、鐵路運馬車、廚房和家具的側(cè)壁、運動場設(shè)備、體育設(shè)備、飛行容器和招牌。


下面參考附圖1和附圖2，通過詳細(xì)的實施方式實例來說明本發(fā)明，其中圖1示出了化學(xué)反應(yīng)的示意圖，以及 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的自粘材料的結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式圖1公開了制造自粘材料和木板如膠合板中化學(xué)反應(yīng)的示意圖。為了制造本發(fā)明 的膠合板，有許多步驟。首先選擇原材料。然后將馬來酸化的材料從馬來酸轉(zhuǎn)化為馬來酸 酐。形成需要附著到膠合板上的自粘膜，其中活性馬來酸酐基團(tuán)與木材的羥基反應(yīng)。圖2公開了本發(fā)明的自粘材料的結(jié)構(gòu)。自粘材料由膜形成，其包括三個層第一層(1)、第二層(2)和添加劑層(3)。第一 層是底層(1)、第二層是頂層(2)，而添加劑層(3)設(shè)置在第一層和第二層之間。頂膜層(2)由聚烯烴，如聚乙烯或聚丙烯，和馬來酸化的聚烯烴，如馬來酸酐聚乙 烯(MAPE)或馬來酸酐聚丙烯(MAPP)形成，包括添加劑和填料。頂膜層可以是交聯(lián)的。底層(1)由MAPE或MAPP形成。添加劑層(3)夾在頂層(2)和底層(1)之間。添加劑層由聚乙烯或聚丙烯形成， 包括添加劑，如阻燃劑和UV穩(wěn)定劑以及填料。測試中使用的自粘材料和木板可如下制備。開始階段，三層自粘膜是由聚烯烴、馬 來酸化聚烯烴和添加劑以及填料通過共擠出制備的。馬來酸化的聚烯烴含馬來酸，在膜制 造過程中，馬來酸在超過190°C的溫度時轉(zhuǎn)換為馬來酸酐。頂膜層可通過在該階段進(jìn)行電子 束輻射交聯(lián)。膜層結(jié)合到一起以便形成膜。在第二階段，形成的膜被切割為一定大小并設(shè) 置在木板的薄板之間和/或木板上作為涂層。木板的薄板被結(jié)合到一起和/或涂層通過熱 壓、冷壓和/或高頻擠壓附著到表面上。熱壓是在約120-140°C的溫度，在約1. 2-1. 9N/mm2 的壓力下進(jìn)行2-8分鐘。熱壓之后可進(jìn)行冷壓。在約1.2-1. 7N/mm2的壓力下，執(zhí)行冷壓直 到溫度降低到SO-IOO0C以下，時間為0. 5-5分鐘。高頻擠壓的頻率為13. IOMHz,時間為約 2-5分鐘。在可選的實施方式中，在該階段，自粘材料可通過輻射或硅烷濕法交聯(lián)。木板可以是膠合板、刨花板、高密度纖維板或中密度纖維板、或某些含木材或其他 植物纖維的其他擠壓的和膠粘的板。當(dāng)不同聚合物共擠出時，自粘材料需要相容劑材料以結(jié)合不同材料。馬來酸化的聚烯烴通常包含為聚烯烴量的2-15%的馬來酸。在高于180°C的溫度 下擠出時，馬來酸部分或全部轉(zhuǎn)化為馬來酸酐。如果聚合物膜在任何情形中都改進(jìn)產(chǎn)品的 使用，則聚合物膜也可以是可交聯(lián)的。實施例1在本實施例中，測試制備的聚乙烯膜。含馬來酸的聚乙烯膜被加熱并活化，以便馬 來酸在制備膜的過程中轉(zhuǎn)化為馬來酸酐。表1公開了測試結(jié)果表 權(quán)利要求
一種用于木板的自粘材料，其特征在于所述自粘材料由聚烯烴膜形成，該聚烯烴膜的熔體指數(shù)為≤4g/10min(在190℃/2.16kg測量)，所述聚烯烴膜含與木材的 OH基團(tuán)反應(yīng)的反應(yīng)基以便形成自粘特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自粘材料，其特征在于所述聚烯烴膜至少部分交聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自粘材料，其特征在于在制造所述自粘材料的過程中，所 述聚烯烴膜的反應(yīng)基在超過180°C的溫度下活化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的自粘材料，其特征在于所述聚烯烴膜包括至少 兩層，為第一層(1)和第二層(2)，且至少所述第一層(1)是自粘層，因此其含與木材的-OH 基團(tuán)反應(yīng)的反應(yīng)基。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自粘材料，其特征在于所述第二層(2)至少部分交聯(lián)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的自粘材料，其特征在于所述第一層(1)至少部分交聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4到6中任一項所述的自粘材料，其特征在于所述第二層(2)含與木 材的-OH基團(tuán)反應(yīng)的反應(yīng)基。
8.根據(jù)權(quán)利要求4到7中任一項所述的自粘材料，其特征在于至少一個添加劑層(3) 設(shè)置在所述第一層(1)和第二層(2)之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一項所述的自粘材料，其特征在于聚烯烴選自聚乙烯、聚 丙烯及其組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一項所述的自粘材料，其特征在于所述聚烯烴膜含有含馬 來酸酐反應(yīng)基的馬來酸化聚烯烴。
11.根據(jù)權(quán)利要求1到10中任一項所述的自粘材料，其特征在于所述聚烯烴膜含有含 反應(yīng)基的異氰酸酯接枝的聚烯烴。
12.根據(jù)權(quán)利要求1到11中任一項所述的自粘材料，其特征在于所述聚烯烴膜或膜層 是以烷氧基硅烷接枝的，該烷氧基硅烷含與所述聚烯烴反應(yīng)的反應(yīng)性官能團(tuán)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1到12中任一項所述的自粘材料，其特征在于所述馬來酸化聚烯烴 包含為所述馬來酸化聚烯烴的0. 3-15wt%的馬來酸。
14.根據(jù)權(quán)利要求1到13中任一項所述的自粘材料，其特征在于所述聚烯烴膜通過選 自下述的方法交聯(lián)硅烷濕法、電子束(EB)輻射、乙烯基-硅烷水解和它們的結(jié)合。
15.根據(jù)權(quán)利要求4到8中任一項所述的自粘材料，其特征在于所述聚烯烴膜的層含聚 乙烯、聚丙烯、馬來酸酐聚乙烯或馬來酸酐聚丙烯或它們的組合。
16.一種木板，所述木板被形成以便所述木板的薄板結(jié)合到一起，其特征在于所述木板 由根據(jù)權(quán)利要求1到15中任一項所述的自粘材料制造，以便所述自粘材料用作板上涂層和 /或用作薄板之間的膠層材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的木板，其特征在于所述涂層通過涂層和木板的-OH基團(tuán)之 間的共價鍵附著到所述木板上。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的木板，其特征在于所述膠層材料附著在所述木板的薄 板之間以便將所述薄板膠粘到一起，且所述膠層材料在所述膠層材料和所述薄板的-OH基 團(tuán)之間形成共價鍵。
19.根據(jù)權(quán)利要求16到18中任一項所述的木板，其特征在于所述自粘材料在 120-170°C的溫度下通過熱壓附著到所述木板的薄板上。
20.根據(jù)權(quán)利要求16到19中任一項所述的木板，其特征在于所述木板選自膠合板、 刨花板、纖維板和紙板。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于木板的自粘材料。根據(jù)本發(fā)明，自粘材料是由聚烯烴膜形成的，該聚烯烴膜的熔體指數(shù)為≤4g/10min(在190℃/2.16kg測量)，并且所述聚烯烴膜含與木材的-OH基團(tuán)反應(yīng)的反應(yīng)基以便形成自粘特性。進(jìn)一步，本發(fā)明涉及其中所述自粘材料用作涂層和/或膠層材料的木板。
文檔編號C09J151/06GK101945759SQ200980105543
公開日2011年1月12日 申請日期2009年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月18日
發(fā)明者G·蒂烏薩寧, M·阿西凱寧, S·基祖?zhèn)?申請人:芬歐匯川木業(yè)公司