CN106794595A - 用于形成一体板坯的连续方法 - Google Patents

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Abstract

在具有至少两个彼此隔开的传送机的生产线上形成一体板坯的连续方法。该方法包括合并异氰酸酯、异氰酸酯催化剂和许多木质纤维素粒子以形成混合物和异氰酸酯在所述混合物中的原位自聚合产物。该方法还包括在第一传送机上由所述混合物形成一体板坯和在保持所述一体板坯的结构完整性的同时将所述一体板坯从第一传送机经预定距离输送至第二传送机。该木质纤维素粒子具有0.5至30重量％水的湿含量。此外，该连续方法不含将水添加到异氰酸酯、异氰酸酯催化剂、木质纤维素粒子和/或一体板坯中的步骤。

Description

用于形成一体板坯的连续方法
公开领域
本公开总体上涉及用于形成包括木质纤维素粒子的一体板坯(unitary mat)的连续方法。更具体地，该方法使用异氰酸酯、异氰酸酯催化剂和木质纤维素粒子并且不含添加水的步骤。
相关技术描述
板坯，如定向刨花板(oriented strand board，OSB)、定向成材(oriented strandlumber，OSL)、颗粒板(PB)、重组木(scrimber)、农业纤维板(agrifiber board)、木屑板(chipboard)、刨花板(flakeboard)和纤维板(fiberboard)，例如中密度纤维板(MDF)通常通过在掺合机中混合的同时将木质纤维素材料与粘合剂掺合或用粘合剂喷涂木质纤维素材料制造。在掺合后，木质纤维素材料通常被粘合剂涂布并通过在加热压板/板之间压缩以使粘合剂凝固并将木质纤维素材料以致密形式，例如以板、面板(panel)或其它形状粘合在一起而成形成板坯。
用于制造这些板坯的粘合剂包括酚醛(PF)树脂、脲醛(UF)树脂和三聚氰胺-脲-酚-甲醛(MUPF)树脂。但是，这些树脂倾向于产生不合意的排放。为了改进这一工艺，使用二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)。但是，MDI不适用于连续生产工艺，因为其不能使木质纤维素材料以板坯形式在连续生产线上保持完好。更具体地，振动和传送带之间的一个或多个间隙倾向于破坏板坯的完整性，由此产生有缺陷的板。相当简单地，由MDI制成的板在连续生产线上/中生产时倾向于散开。因此，仍然有改进的可能。
公开概述
本公开提供了一种在具有至少两个彼此隔开的传送机的生产线上形成一体板坯的连续方法。该方法包括合并异氰酸酯、异氰酸酯催化剂和许多木质纤维素粒子以形成混合物和异氰酸酯在所述混合物中的原位自聚合产物。该方法还包括在第一传送机上由所述混合物形成一体板坯和在保持所述一体板坯的结构完整性的同时将所述一体板坯从第一传送机经预定距离输送至第二传送机。该木质纤维素粒子具有0.5至30重量％水的湿含量。此外，该连续方法不含将水添加到异氰酸酯、异氰酸酯催化剂、木质纤维素粒子和/或一体板坯中的步骤。
附图简述
容易认识到本公开的其它优点，因为其在联系附图考虑时参考下列详述更好地理解，其中：
图1A是显示在Fomrez UL-1异氰酸酯催化剂存在下由水分与pMDI的反应(24小时)形成聚脲的较高分子量低聚物的凝胶渗透色谱图；
图1B是仅显示pMDI的凝胶渗透色谱图；
图2是包括如实施例中所述的Push-Off值的表；
图3A是包括如实施例中报道的数据的第一个表；
图3B是包括如实施例中报道的数据的第二个表；和
图3C是包括如实施例中报道的数据的第三个表。
公开详述
本公开提供了形成板坯的连续方法和板坯本身。该板坯可以被描述为一体板坯。术语一体板坯可描述为该板坯是单一粘结块。或者，该板坯可被描述为整块、无破损、完整、完好、未分开、整体、无损等。在另一些实施方案中，该板坯被描述为使用使该板坯在该方法的过程中不碎成小块或分开的方法形成。或者，该板坯可以被描述为在整个过程中保持结构完整性。
该板坯具有长度和宽度。该板坯也具有厚度。在连续方法中形成时，该板坯通常具有未定、连续、不间断的长度。但是，最后将该板坯切割成预定最终尺寸，例如在压制后。通常，该板坯具有4至12、5至11、6至10、7至9、5至10、或6至8英尺的宽度。该板坯通常具有0.1至6、0.2至4、0.25至1、0.2至0.9、0.3至0.8、0.4至0.7、或0.5至0.6英寸的厚度。该板坯可以在整个长度或仅部分长度上具有恒定宽度和/或厚度。类似地，该板坯可以在整个宽度或仅部分宽度上具有恒定长度和/或厚度。该板坯可以是对称或不对称的并可以是任何形状，包括但不限于，正方形、矩形、圆形等。在各种非限制性实施方案中也可以使用上述这些之间的所有数值和数值范围，包括上述这些数值。
该板坯不受特别限制并可用于各种用途。此类用途的实例包括，但不限于，用于包装；用于家具和橱柜；用于屋顶和地板覆板；用于屋顶、地板和墙面镶板；用于窗框和门框；用于网幅板(webstock)，例如用于工程工字梁的网幅板(webstock)。
该板坯在各种实施方案中可被称作各种形式的工程木质纤维素复合材料，例如工程木材复合材料，如定向刨花板(OSB)；定向成材(oriented strand lumber，OSL)；重组木；纤维板，如低密度纤维板(LDF)、中密度纤维板(MDF)和高密度纤维板(HDF)；木屑板；刨花板(flakeboard)或(flake board)；颗粒板(PB)；胶合板等。通常，该板坯为OSB、OSL、PB、重组木、胶合板、LDF、MDF或HDF的形式，更特别为PB、MDF、HDF或OSB的形式。但是，要认识到，该板坯可以是其它工程木材形式，例如但不限于本文中描述和例举的那些。要认识到，木质纤维素复合制品的名称在本领域中经常可互换使用。例如，一个人可能将复合材料称作OSB，而另一人可能将相同复合材料称作刨花板。
该板坯可具有各种尺寸、形状和厚度。例如，该板坯可配置成模拟传统复合板坯，如OSB、PB、重组木和MDF梁、板或面板。该板坯也可具有各种复杂形状，如模制品、饰面(fascias)、家具等。在某些实施方案中，该板坯是纤维板，例如MDF。在另一些实施方案中，该板坯是OSB、重组木或OSL。在再一些实施方案中，该板坯是PB。该板坯可包括一个或多个层。例如，如果该板坯是OSB，则该板坯可包括一个层，例如芯层，两个层，例如芯层和面层/饰面层(fascia layer)，或三个或更多个层，例如芯层和两个饰面层(fascia layer)。
在某些实施方案中，如对于OSB用途，该板坯具有第一饰面层(fascia layer)，其包括压缩在一起并基本以第一方向取向的第一部分的所述许多木质纤维素粒子。该板坯可进一步具有与第一饰面层(fascia layer)隔开并平行并包括压缩在一起并基本以第一方向取向的第二部分的所述许多木质纤维素粒子的第二饰面层(fascia layer)。该板坯可进一步具有布置在第一和第二饰面层(fascia layer)之间并包括压缩在一起并基本以不同于第一方向的第二方向取向的剩余部分的所述许多木质纤维素粒子的芯层。这些层可各自包括不同的粘合剂体系，取决于这些层各自的粘合剂体系中所用的特定组分。在某些实施方案中，至少一个层，例如一个或两个饰面层(fascia layer)可包括PF树脂。各层可具有各种厚度，如传统OSB层遇到的厚度。OSL通常具有基本以仅一个方向取向的许多木质纤维素粒子。The Polyurethanes Handbook(David Randall&Steve Lee eds.,John Wiley&Sons,Ltd.2002)的第395至408页描述了可例如使用粘合剂体系形成的其它类型的复合板坯，例如木材复合材料和它们的制造方法，其在一个或多个非限制性实施方案中全文经此引用并入本文。
该板坯具有原始厚度，即在制造后，例如在将板坯压制形成最终，即固化板坯后的厚度。在各种实施方案中，该板坯表现出基于根据ASTM D1037的24小时冷浸泡试验小于大约10％、小于大约5％或小于大约3％的溶胀。该厚度可变，但通常为大约0.25至大约10、大约0.25至大约5、或大约0.25至大约1.5英寸，或它们之间的任何子范围。要认识到，当描述板或面板以外的复杂形状时，描述厚度是不合适的。因此，基于该板坯的最终配置，该板坯可具有各种尺寸。
该板坯具有内结合(IB)强度。根据ASTM D1037，IB强度可以大于大约20、大于大约30、大于大约40、大于大约50、大于大约60、大于大约70、大于大约80、大于大约90或大于大约100磅/平方英寸(psi)。在某些实施方案中，根据ASTM D1037，该板坯具有大约50至大约500、大约100至大约300、或大约150至大约250psi的IB强度，或它们之间的任何子范围。在各种非限制性实施方案中也可以使用上述这些之间的所有数值和数值范围，包括上述这些数值。
IB强度是拉伸性质。通常，在传统板坯中，随着IB强度提高，挠曲性质如弹性模量(MOE)和断裂模量(MOR)改变，具体而言，随着IB强度提高，MOE通常降低。
在各种实施方案中，根据ASTM D1037，该板坯具有大于75,000、大于95,000、大于100,000、或大于110,000psi的MOE。通常，根据ASTM D1037，该板坯具有大于3,000、大于3,250、大于3,300、或大于3,500psi的MOR。在各种非限制性实施方案中也可以使用上述这些之间的所有数值和数值范围，包括上述这些数值。
在各种实施方案中，该板坯具有与使用脲-甲醛树脂形成的相当板坯类似的PushOff Test Extension值，其中本领域技术人员会理解术语“类似”。在各种实施方案中，该板坯具有在这样的对比板坯的1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20或25％内的Push Off TestExtension值。在各种非限制性实施方案中也可以使用上述这些之间的所有数值和数值范围，包括上述这些数值。
该板坯可具有3、4、5、6、7、8、9或10英寸的push off值或它们之间的任何数值或数值范围。可以如实施例中所述计算push off值并可如本领域技术人员所理解，随温度和是否在传送机上评估该板坯而变。在各种非限制性实施方案中也可以使用上述这些之间的所有数值和数值范围，包括上述这些数值。
在各种实施方案中，可以使用由R.J.Leicht在Journal of Adhesion,1998,第25卷,第31-44页(其在一个或多个非限制性实施方案中全文经此引用并入本文)中描述的设备改造的装置测量冷粘性(cold tack)，将预压制的板坯推过组装台的边缘，以使板坯断裂处的长度定义用于制备该板坯的粘合剂的冷粘性能。下述这种测量冷粘性的试验在本文中被称作"Push Off Test"。相应地，由其获得的值可被描述为上述Push Off TestExtension值。
在该Push Off试验中，用于测量冷粘性的改良装置通常包括连接到电动机上的液压缸，该电动机连接到木平台上。可将聚四氟乙烯"T"固定到气缸推杆的末端。可以在置于被光滑聚乙烯膜片覆盖的金属板上的木模型(form)中制备要测试的板坯样品以使其具有2英寸(5厘米)高度。然后可以在该布置(furnish)上放置紧密嵌入该模型(form)中的平顶木质嵌件，然后可以将承载该模型(form)和布置(furnish)的金属板置于来自BlackBrothers Company的Power Pod C-压机下。该压机通常配有两个加压至90psi的空气舱以制造280psi的计算总力，其施加90秒以形成9″x6″x1″(22.9cm x 15.2cm x 2.5cm)压制板坯。然后通常将在塑料覆盖的金属板上的板坯放置在推杆前并可以使用电动液压缸将板坯边缘与平台边缘对齐。然后可以同时启动计时器和在每分钟1.67英寸(4.2厘米)的速率下的程序化推杆。然后记录板坯第一次断裂的时间和落到天平上的材料重量。在另一些实施方案中，用于生成这些值的试验可以是美国专利No.8,440,747和/或Journal ofAdhesion,1998,vol.25,第31-44页中描述的任何试验，它们各自在各种非限制性实施方案中特此并入本文。
许多木质纤维素粒子:
该板坯包括许多木质纤维素粒子。所述许多木质纤维素粒子可替代地描述为木质纤维素材料或木质纤维素片。该木质纤维素材料可替代地描述为许多木质纤维素片。所述许多木质纤维素粒子可衍生自各种木质纤维素材料。通常，所述许多木质纤维素粒子衍生自木材；但是所述许多木质纤维素粒子可衍生自其它木质纤维素材料，如衍生自甘蔗渣、稻草、亚麻屑、坚果壳、谷物壳等，及其混合物。如果使用木材作为木质纤维素材料，则可以由各种物种的硬木和/或软木制备所述许多木质纤维素粒子。薄片、纤维或其它微粒形式的非木质纤维素材料，如玻璃纤维、云母、石棉、橡胶、塑料等也可以与许多木质纤维素粒子混合。但是，这些材料不是必需的。
所述许多木质纤维素粒子可来自各种工艺，如通过将小圆木、工业木渣、树枝、粗纸浆用木材等粉碎成锯屑、碎屑、薄片、圆片、板条(strands)、基布(scrim)、纤维、片等形式的碎片。在某些实施方案中，所述许多木质纤维素粒子包括通常用于形成OSB、OSL、重组木和颗粒板(PB)的那些碎片。在另一些实施方案中，所述许多木质纤维素粒子包括常用于形成纤维板(如LDF、MDF和HDF)的那些碎片。在另一实施方案中，所述许多木质纤维素粒子包括常用于形成胶合板的那些碎片。要认识到，该板坯可包括上述材料和/或碎片的各种组合，如板条和锯屑。此外，可以将该板坯成型成面板和板以外的形状。
所述许多木质纤维素粒子可通过各种传统技术制造。例如，胶合板级圆木可以用传统圆材刨片机在一次操作中转化成薄片。或者，可以用传统装置将圆木和伐木残渣切割成大约0.5至大约3.5英寸长的指状小物(fingerling)，并将该指状小物(fingerling)在传统环形刨片机中刨片。圆木通常在刨片前剥皮。该板坯不限于任何特定的形成所述许多木质纤维素粒子的方法。
所述许多木质纤维素粒子的尺寸不是特别重要。在某些实施方案，如用于形成OSB的那些实施方案中，所述许多木质纤维素粒子通常包括具有大约2.5至大约6英寸的平均长度、大约0.5至大约2英寸的平均宽度和大约0.1至大约0.5英寸的平均厚度的板条。要认识到，也可以使用如本领域技术人员需要的其它尺寸。在这些实施方案的一些中，除板条外，该板坯可包括其它类型的木质纤维素粒子，如碎屑。在某些实施方案中，可以使用通常大约1.5英寸宽和大约12英寸长的板条制造刨片层积材(laminated strand lumber)，而通常大约0.12英寸宽和大约9.8英寸长的板条可用于制造平行板条成材(parallel strandlumber)。在某些实施方案，如用于形成刨花板的那些实施方案中，所述许多木质纤维素粒子包括具有大约2至大约6英寸的平均长度、大约0.25至大约3英寸的平均宽度和大约0.005至大约0.05英寸的平均厚度的薄片。在另一些实施方案，如用于形成重组木的那些实施方案中，所述许多木质纤维素粒子包括具有大约0.25至大约20、大约0.5至大约15或大约1至大约10毫米的平均直径和几英寸至几英尺的长度的薄的不规则碎片。关于所述许多木质纤维素粒子，例如基布(scrim)的合适尺寸和形状以及制造重组木的方法的详细信息描述在授予Coleman的美国专利No.6,344,165中，其公开内容在一个非限制性实施方案中全文经此引用并入本文。在另一些实施方案中，所述许多木质纤维素粒子是常用于形成传统PB的那些。所述许多木质纤维素粒子可以在使用前进一步研磨，如果需要这样才能产生更适用于制造所需板坯的尺寸。例如，锤子、翼搅拌器(wing beater)和齿盘磨机可用于形成各种尺寸和形状的所述许多木质纤维素粒子。
所述许多木质纤维素粒子具有一定的湿含量并且不能干燥(即具有小于0.5重量％的湿含量)，因为水通常充当异氰酸酯反应性组分。所述许多木质纤维素粒子通常具有基于100重量份的所述许多木质纤维素粒子计0.5至30重量％水的湿含量。在各种其它实施方案中，所述许多木质纤维素粒子具有基于100重量份的所述许多木质纤维素粒子计0.5至25、0.5至20、0.5至15、0.5至10、0.5至5、1至25、1至20、1至15、1至10、1至5、2至15、3至12、或5至10重量％水的湿含量。水有助于该板坯的固化或凝固。所述许多木质纤维素粒子的湿度通常是固有的，即通常不添加独立的或外来的水。实际上，本公开的方法不含添加水的步骤。在各种非限制性实施方案中也可以使用上述这些之间的所有数值和数值范围，包括上述这些数值。
根据需要形成的板坯的类型，所述许多木质纤维素粒子以各种量用在板坯中。通常，如在OSB、PB、重组木或MDF用途中，基于100重量份的板坯计，所述许多木质纤维素粒子以大约75至大约99、大约85至大约98、大约90至大约97、或大约92至大约95.5重量份的量使用，或它们之间的任何子范围。要认识到，根据各种因素，包括所述许多木质纤维素粒子的湿含量，该量可以更高或更低。例如，所述许多木质纤维素粒子的湿含量可随地理位置、来源等而变，如随磨机而变。
该板坯还包括异氰酸酯的自聚合产物，并可任选包括聚氨酯和/或聚脲，各自不受特别限制并可以是本领域中的任何聚氨酯和/或聚脲。该聚氨酯和/或聚脲可被进一步定义为异氰酸酯和可与异氰酸酯反应的异氰酸酯反应性组分的反应产物。该板坯中的聚氨酯的量可随何时选择样品测试而变。例如，如果在形成板坯的方法开始时测量样品，则该量可能比稍后测量样品更低或更高。这同样适用于聚脲和/或自聚合产物。聚氨酯和/或聚脲可以与所用异氰酸酯的原始量相比较的量存在。例如，基于所用异氰酸酯的100％摩尔基础计，聚氨酯和/或聚脲的量可以为1、2、3、4、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95或甚至更大的摩尔％。在各种非限制性实施方案中也可以使用上述这些之间的所有数值和数值范围，包括上述这些数值。
异氰酸酯:
在各种实施方案中，该异氰酸酯通常是具有两个或更多个官能团，例如两个或更多个异氰酸酯(NCO)基团的多异氰酸酯。换言之，该异氰酸酯可以是异氰酸酯或异氰酸酯的组合。合适的有机多异氰酸酯包括，但不限于，传统脂族、脂环族、芳脂族和芳族异氰酸酯。在某些实施方案中，该异氰酸酯选自二苯甲烷二异氰酸酯(MDIs)、聚合二苯甲烷二异氰酸酯(pMDIs)及其组合。聚合二苯甲烷二异氰酸酯也可被称作多亚甲基多亚苯基多异氰酸酯。在另一些实施方案中，该异氰酸酯是可乳化MDI(eMDI)。其它合适的异氰酸酯的实例包括，但不限于，甲苯二异氰酸酯(TDIs)、六亚甲基二异氰酸酯(HDIs)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDIs)、萘二异氰酸酯(NDIs)及其组合。在一个具体实施方案中，该异氰酸酯是MDI。在另一具体实施方案中，该异氰酸酯是pMDI，即聚合亚甲基-4,4′-二苯基二异氰酸酯。在另一些具体实施方案中，该异氰酸酯是MDI和pMDI的组合。
在某些实施方案中，该异氰酸酯是异氰酸酯封端的预聚物。该异氰酸酯封端的预聚物是异氰酸酯和多元醇和/或多胺的反应产物。该异氰酸酯可以是聚氨酯领域中的任何类型的异氰酸酯，如多异氰酸酯之一。如果用于制造异氰酸酯封端的预聚物，该多元醇通常选自乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、丁二醇、甘油、三羟甲基丙烷、三乙醇胺、季戊四醇、山梨糖醇及其组合。该多元醇也可以是如下文在异氰酸酯反应性组分的论述中进一步描述和例举的多元醇。如果用于制造异氰酸酯封端的预聚物，则该多胺通常选自乙二胺、甲苯二胺、二氨基二苯甲烷和多亚甲基多亚苯基多胺、氨基醇及其组合。合适氨基醇的实例包括乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺及其组合。该异氰酸酯封端的预聚物可以由两种或更多种上述多元醇和/或多胺的组合形成。
其它合适异氰酸酯包括授予Gismondi等人的美国专利Nos.4,742,113；授予Mente等人的5,093,412；授予Clarke等人的5,425,976；授予Hsu的6,297,313；授予Thompson等人的6,352,661；授予Mente等人的6,451,101；授予Mente等人的6,458,238；授予Mente等人的6,464,820；授予Mente等人的6,638,459；授予Mente等人的6,649,098；授予Capps的6,822,042；授予Capps的6,846,849；授予Evers等人的7,422,787；授予Lu等人的7,439,280；和授予至Mente的8,486,523；和Savino等人的美国公开No.2005/0242459中描述的那些；其公开内容在不与本发明的一般范围冲突的程度上全文经此引用并入本文。
合适的异氰酸酯的具体实例可以商标如M、M20、MI、LUPRANATE MM103、M20SB、M20HB和M20FB异氰酸酯购自BASFCorporation of Florham Park,NJ。在一个实施方案中，该异氰酸酯是M20。在另一实施方案中，该异氰酸酯是M20FB。要认识到，该异氰酸酯可包括上述异氰酸酯和/或异氰酸酯封端的预聚物的任何组合。
在再一些实施方案中，该异氰酸酯进一步被定义为纯液体或固体(其中术语“纯”如异氰酸酯领域中所理解)，被定义为异氰酸酯预聚物(NCO封端和/或羟基封端)、脲基甲酸酯-异氰酸酯、缩二脲-异氰酸酯、异氰酸酯-异氰酸酯、碳二亚胺-异氰脲酸酯、聚氨酯-异氰酸酯杂化物、聚脲-异氰酸酯杂化物和/或其组合。在一个实施方案中，该异氰酸酯具有255至280g/mol的数均分子量、470至550g/mol的重均分子量、170至200cP的在25℃下测得的粘度和41至46mN/m的在25℃下测得的表面张力。
或者，该异氰酸酯可存在于或用于有机乳状液中。例如，该异氰酸酯可作为分散相存在于具有50至99、50至95、55至90、60至85、65至80、或70至80、或75重量％连续相的乳状液中。
在再一些实施方案中，该异氰酸酯具有0至33、5至30、10至25、或15至20的NCO百分比。在附加实施方案中，考虑在上述任何一个或多个数值内或之间的任何数值或数值范围，包括整数和分数。
该异氰酸酯通常具有适合将异氰酸酯施加到所述许多木质纤维素粒子上的特定施加方式(例如通过将异氰酸酯喷涂、成雾和/或雾化以将异氰酸酯施加到所述许多木质纤维素粒子上)的粘度。通常，该异氰酸酯具有根据ASTM D2196大约100至大约5,000、大约100至大约2,500、或大约100至大约1,000cps的在25℃下的粘度，或它们之间的任何子范围。
就形成聚氨酯而言，通常使异氰酸酯与异氰酸酯反应性组分(其通常是或包括多元醇或具有多于一个羟基的化合物)反应。可以使用本领域中已知的或下述的任何多元醇或具有多于一个羟基的化合物。例如，所述许多木质纤维素粒子可包括多于一个羟基以使所述许多木质纤维素粒子可与异氰酸酯反应。
多元醇:
在各种实施方案中，该多元醇选自常规多元醇，如乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、丁二醇、甘油、三羟甲基丙烷、三乙醇胺、季戊四醇、山梨糖醇及其组合。其它合适的多元醇包括，但不限于，生物多元醇，如大豆油、蓖麻油、大豆蛋白质、菜籽油等，及其组合。合适的聚醚多元醇包括，但不限于，通过环状氧化物，例如环氧乙烷(EO)、环氧丙烷(PO)、环氧丁烷(BO)或四氢呋喃在多官能引发剂存在下的聚合获得的产物。合适的引发剂化合物含有多个活性氢原子，并包括水、丁二醇、乙二醇、丙二醇(PG)、二乙二醇、三乙二醇、二丙二醇、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、甲苯二胺、二乙基甲苯二胺、苯基二胺、二苯甲烷二胺、乙二胺、环己烷二胺、环己烷二甲醇、间苯二酚、双酚A、甘油、三羟甲基丙烷、1,2,6-己三醇、季戊四醇及其组合。
其它合适的聚醚多元醇包括聚醚二醇和三醇，如通过环氧乙烷和环氧丙烷同时或相继加成到二官能或三官能引发剂上而得的聚氧丙烯二醇和三醇和聚(氧乙烯-氧丙烯)二醇和三醇。也可以使用具有多元醇组分的重量的大约5至大约90重量％的氧乙烯含量的共聚物，其中该多元醇可以是嵌段共聚物、无规/嵌段共聚物或无规共聚物。其它合适的聚醚多元醇包括通过四氢呋喃的聚合而得的聚四亚甲基二醇。
合适的聚酯多元醇包括，但不限于，芳族聚酯多元醇，多元醇，如乙二醇、丙二醇、二乙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、环己烷二甲醇、甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇或聚醚多元醇或此类多元醇的混合物和多羧酸，尤其是二羧酸或它们的成酯衍生物，例如琥珀酸、戊二酸和己二酸或它们的二甲酯、癸二酸、邻苯二甲酸酐、四氯邻苯二甲酸酐或邻苯二甲酸二甲酯或其混合物的羟基封端反应产物。也可以使用通过内酯，例如己内酯(与多元醇联合)或羟基羧酸，例如羟基己酸的聚合而得的聚酯多元醇。
合适的聚酯酰胺多元醇可通过在聚酯化混合物中加入氨基醇，如乙醇胺获得。合适的聚硫醚多元醇包括通过硫二甘醇独自或与其它二醇、氧化烯、二羧酸、甲醛、氨基醇或氨基羧酸一起缩合而得的产物。合适的聚碳酸酯多元醇包括通过使二醇，如1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、二乙二醇或四乙二醇与碳酸二芳酯，例如碳酸二苯酯或与光气反应而得的产物。合适的聚缩醛多元醇包括通过使二醇，如二乙二醇、三乙二醇或己二醇与甲醛反应制成的那些。其它合适的聚缩醛多元醇也可通过使环状缩醛聚合制备。合适的聚烯烃多元醇包括羟基封端的丁二烯均聚物和共聚物，且合适的聚硅氧烷多元醇包括聚二甲基硅氧烷二醇和三醇。
胺:
现在涉及形成聚脲，该异氰酸酯反应性组分通常是或包括胺。可以使用本领域中已知的任何胺。例如，该胺可选自MDA、TDA、乙二胺、丙二胺、丁二胺、戊烷二胺、己烷二胺、辛烷二胺、癸烷二胺、十二烷二胺、十四烷二胺、十六烷二胺、十八烷二胺、Jeffamines-200、-400、-2000、-5000，受阻仲胺，如Unilink 4200、Curene 442、Polacure 740、Ethacure 300、Lonzacure M-CDEA、Polyaspartics、4,9二氧杂十二烷-1,12-二胺及其组合。在另一些实施方案中，该胺选自API-N-(3-氨基丙基)咪唑、DMI-1,2-二甲基咪唑、DMI-1,2-二甲基咪唑、N 100-N,N-二甲基环己基胺、N 101–二甲基乙醇胺、N 103-N,N-二甲基苄胺、N 104-N-乙基吗啉、N 105-N-甲基吗啉、N106-2,2'-二吗啉二乙基醚、N 107–二甲基氨基乙氧基乙醇、N201-TEDA/DPG、N 202-TEDA/BDO、N 203-TEDA/MEG、N 204-N,N'-二甲基哌嗪、N 205-双(2-二甲基氨基乙基)醚、N 206-双(2-二甲基氨基乙基)醚、N 301–五甲基二亚乙基三胺、N 301–五甲基二亚乙基三胺、N 400–三甲基氨基乙基乙醇胺、N500-四甲基-1,6-己二胺、N 500-四甲基-1,6-己烷二胺、N 600-S-三嗪、N 700-1,8-二氮杂双环-5,4,0-十一烯-7、NMI-N-甲基咪唑及其组合。
自聚合产物:
现在涉及异氰酸酯的自聚合产物，这种自聚合产物可以是上文阐述的或本领域中已知的任何异氰酸酯的自聚合产物。如本领域中理解，该自聚合产物在反应过程中的不同点，例如在提取样品时可能不同。此外，也如本领域中理解，温度、压力和时间也影响自聚合产物的形成、特定反应在哪里结束等。此外，也如本领域中理解，该自聚合产物可能受动力学和或热力学考量影响。
例如，该自聚合产物可以进一步被定义为聚合亚甲基-4,4′-二苯基二异氰酸酯的自聚合产物并可以是或包括下列：
或者，也可以使用任何一种或多种上述异氰酸酯的任何其它自聚合产物。但是，该自聚合产物可以以上文没有描述的量存在，因为难以量化精确的量。例如，该量通常随时间和温度提高直至所有异氰酸酯转化成二-、三-和最终聚脲。换言之，该板坯中的自聚合产物的量可随何时选择样品测试而变。例如，如果在形成板坯的方法开始时测量样品，则该量可能比稍后测量样品更低或更高。该自聚合产物可以与所用异氰酸酯的原始量相比较的量存在。例如，基于所用异氰酸酯的100％摩尔基础计，自聚合产物的量可以为1、2、3、4、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95或甚至更大的摩尔％。也可存在在上述数值之间的所有数值和数值范围。为进一步说明这一概念，图1A-1B包括凝胶渗透色谱图，其中图1A显示在Fomrez UL-1异氰酸酯催化剂存在下由水分与pMDI的反应(24小时)形成聚脲的较高分子量低聚物，而图1B仅显示pMDI。通常，该板坯在该方法中的某一时刻始终包括一定量的自聚合产物。
异氰酸酯催化剂:
现在涉及异氰酸酯催化剂，这种催化剂可以是本领域中的任何一种。在一个实施方案中，该异氰酸酯催化剂是胺催化剂。在另一实施方案中，该异氰酸酯催化剂是有机金属催化剂。
该异氰酸酯催化剂可以是或包括锡催化剂。合适的锡催化剂包括，但不限于，有机羧酸的锡(II)盐，例如乙酸锡(II)、辛酸锡(II)、乙基己酸锡(II)和月桂酸锡(II)。在一个实施方案中，该异氰酸酯催化剂是或包括二月桂酸二丁基锡，其是有机羧酸的二烷基锡(IV)盐。非限制性异氰酸酯催化剂的具体实例可以商标购自Air Products andChemicals,Inc.of Allentown,PA。该异氰酸酯催化剂还可包括有机羧酸的其它二烷基锡(IV)盐，如二乙酸二丁基锡、马来酸二丁基锡和二乙酸二辛基锡。
其它合适但非限制性的异氰酸酯催化剂的实例包括氯化铁(II)；氯化锌；辛酸铅；三(二烷基氨基烷基)-s-六氢三嗪，包括三(N,N-二甲基氨基丙基)-s-六氢三嗪；四烷基氢氧化铵，包括四甲基氢氧化铵；碱金属氢氧化物，包括氢氧化钠和氢氧化钾；碱金属醇盐，包括甲醇钠和异丙醇钾；和具有10至20个碳原子和/或OH侧基的长链脂肪酸的碱金属盐。
其它合适但非限制性的异氰酸酯催化剂的另一些实例包括N,N,N-二甲基氨基丙基六氢三嗪、钾、乙酸钾、N,N,N-三甲基异丙基胺/甲酸酯，及其组合。合适的三聚催化剂的一个具体实例可以商标购自Air Products and Chemicals,Inc.。
其它合适但非限制性的异氰酸酯催化剂的再一些实例包括二甲基氨基乙醇、二甲基氨基乙氧基乙醇、三乙胺、N,N,N',N'-四甲基乙二胺、N,N-二甲基氨基丙胺、N,N,N',N',N"-五甲基二亚丙基三胺、三(二甲基氨基丙基)胺、N,N-二甲基哌嗪、四甲基亚氨基-双(丙胺)、二甲基苄基胺、三甲基胺、三乙醇胺、N,N-二乙基乙醇胺、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、双(2-二甲基氨基-乙基)醚、N,N-二甲基环己基胺(DMCHA)、N,N,N',N',N"-五甲基二亚乙基三胺、1,2-二甲基咪唑、3-(二甲基氨基)丙基咪唑及其组合。在各种实施方案中，该异氰酸酯催化剂可以商标购自Air Products and Chemicals,Inc.。该异氰酸酯催化剂可包括一种或多种上述催化剂的任何组合。
在再一些实施方案中，该催化剂选自DABCO TMR、DABCO TMR-2、DABCO HE、DABCO8154、PC CAT DBU TA 1、PC CAT Q1、Polycat SA-1、Polycat SA-102、成盐形式和/或其组合。
在另一些实施方案中，该催化剂选自二月桂酸二丁基锡、二丁基锡氧化物(例如作为在C8-C10邻苯二甲酸酯中的液体溶液)、二月桂基硫醇二丁基锡、双(2-乙基己基巯基乙酸)二丁基锡、二月桂基硫醇二甲基锡、二新癸酸二甲基锡、二油酸二甲基锡、双(2-乙基己基巯基乙酸)二甲基锡、二月桂酸二辛基锡、双(2-乙基己酸)二丁基锡、辛酸亚锡、油酸亚锡、二马来酸二丁基锡、二马来酸二辛基锡、马来酸二丁基锡、巯基丙酸二丁基锡、双(异辛基巯基乙酸)二丁基锡(dibutyltin bis(isoodyithioglycolate))、二乙酸二丁基锡、二辛基锡氧化物混合物、二辛基锡氧化物、二异辛酸二丁基锡、二新癸酸二丁基锡、羧酸二丁基锡、羧酸二辛基锡及其组合。
该异氰酸酯催化剂可促进–NCO/H2O反应以形成聚脲粘合剂的低分子量低聚物。或者，该异氰酸酯催化剂可促进异氰酸酯的自聚合反应。该异氰酸酯催化剂还可促进异氰酸酯和多元醇反应形成聚氨酯。
该异氰酸酯催化剂可以以各种量使用。例如，在各种实施方案中，该异氰酸酯催化剂以基于该混合物或异氰酸酯的总重量％的0.0001至10、0.0001至5、5至10重量％的量使用，或它们之间的任何其它数值或数值范围。通常，所用催化剂的量取决于该方法的温度。例如，在150℉下，可以使用0.0001％，而在室温下，可以使用5-10％。在各种实施方案中，选择催化剂的量以控制自聚合产物、聚氨酯和/或聚氨酯的一种或多种的形成速率并使板坯具有足够的强度(生坯强度或冷粘性)以在传送过程中保持结构完整性。
磷酸三乙酯(TEP):
在另一实施方案中，该异氰酸酯催化剂存在于磷酸三乙酯(TEP)中或与磷酸三乙酯(TEP)结合使用。或者，TEP可独立于异氰酸酯催化剂用于并存在于该方法和/或板坯中。TEP具有化学式(C2H5)3PO4或(C2H5)3P＝O并且也可被称作“磷酸，三乙酯”。TEP通常被归类为极性非离子溶剂。在某些实施方案中，TEP据信充当异氰酸酯(例如MDI、pMDI等)与给质子材料，如水、多元醇和/或多胺的反应的相转移催化剂。TEP也可充当可溶于TEP的组分，例如异氰酸酯、水和各种多元醇和/或多胺之间的溶剂。TEP据信能通过除去通常不混溶的液体反应物之间的相屏障而使该反应以更快速率和在更低温度下进行。一个实例是在水和MDI/pMDI之间的反应中以形成聚脲键。另一实例是形成聚氨酯键，例如当使用一种或多种多元醇时。TEP的加入能够通过促进组分的反应而使用于制造板坯的压制时间更短。在使用高粘异氰酸酯树脂(例如在室温下粘稠、半固体或固体的那些)的实施方案中，可以使用TEP降低粘度，这易于操作、制造等。例如，TEP可以与此类树脂共混以减轻/消除加热需要，降低泵送设备上的负荷，促进更快施用，促进更快反应等。还相信TEP的使用意外地使所述许多木质纤维素粒子具有提高的粘性和提高的Push Off值以使板坯在该连续方法中成型和使用时保持完好。在各种实施方案中，TEP以基于该混合物的总重量％的0至20、5至20、或10至15重量％的量使用。在各种非限制性实例中，TEP以相当于大约20克TEP的量与65克异氰酸酯和15克异氰酸酯催化剂与多元醇的组合结合使用，±1、2、3、4、5、10、15、20或25％。
载体多元醇:
该异氰酸酯催化剂也可以存在于载体多元醇中或与载体多元醇结合使用。或者，载体多元醇可独立于异氰酸酯催化剂用于并存在于该方法和/或板坯中。在各种实施方案中，该载体多元醇以该混合物的总重量％的0至20、5至20、或10至15重量％的量使用。在各种非限制性实例中，该载体以相当于大约20克载体多元醇的量与65克异氰酸酯和15克异氰酸酯催化剂与TEP的组合结合使用，±1、2、3、4、5、10、15、20或25％。在各种其它实施方案中、该载体多元醇具有50至2,000、50至1,500、50至1,000、50至500、100至450、150至400、200至350、或250至300、g/mol的重均分子量。载体多元醇的合适但非限制性实例包括乙二醇、丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、二丙二醇、三丙二醇、甘油、季戊四醇、三羟甲基丙烷、丁二醇、己二醇、辛二醇、癸二醇、十二烷二醇、十四烷二醇、十六烷二醇、十八烷二醇、双酚A、双酚F及其组合。
在该连续方法中的任何一个或多个点，该板坯和/或该混合物可包括异氰酸酯聚合反应的反应性中间体，例如缩二脲、缩三脲(triuret)、脲基甲酸酯等。在一个实施方案中，该混合物和/或该板坯包括聚合亚甲基-4,4’-二苯基二异氰酸酯的缩二脲。可以在下文更详细描述的形成板坯的步骤前原位形成这种反应性中间体。
在一个实例中，该板坯和/或该混合物可包括一种或多种下列或如下形成的化合物：
在另一实施方案中，该板坯和/或该混合物可包括一种或多种下列或如下形成的化合物：
在再一实施方案中，该板坯和/或该混合物可包括一种或多种下列或如下形成的化合物：
该混合物和/或板坯可以不含或包括基于100重量份的整个混合物计少于5、4、3、2、1、0.5或0.1重量％的甲醛树脂、羟甲基化脲、或由其形成的低聚物、UF胶或粘合剂，和/或不同于异氰酸酯的增粘化合物和/或粘合剂。在某些实施方案中，该板坯基本不含UF树脂和/或PF树脂。“基本不含”是指在这些实施方案中，UF树脂和/或PF树脂以基于100重量份的制品计不大于大约15、不大于大约10、不大于大约5或接近或等于0重量份的量存在，或它们之间的任何子范围。在另一些实施方案中，该制品完全不含UF树脂和/或PF树脂。该混合物可包括基于100重量份的整个混合物计少于10、5、4、3、2、1、0.5或0.1重量％的量的水。
在另一些实施方案中，该混合物和/或板坯可包括各种量的一种或多种上述化学品。例如，该混合物和/或板坯可包括1、2、3、4、5、6、7、8、9或10重量％的甲醛树脂、羟甲基化脲、或由其形成的低聚物、UF胶或粘合剂等的一种或多种。也考虑它们之间的所有数值和数值范围。
连续方法:
回过头说，该方法进一步被定义为在具有至少两个传送机，例如第一传送机和第二传送机的线路上形成板坯的连续方法。该线路和这两个传送机可以是形成包括所述许多木质纤维素粒子的板坯的本领域中已知的任何一种。例如，该线路和传送机可以是如本领域技术人员理解的用于形成UF、PF和/或MUPF颗粒板的那些。这两个传送机彼此隔开。这一空间可以被描述为预定或预设的空间或距离。这一空间可以是1至20厘米或5至20厘米。在各种实施方案中，这一空间是1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20厘米，或它们之间的任何数值或数值范围。这两个传送机可以进一步被定义为第一传送机和第二传送机。但是，本公开不限于仅使用两个传送机。可以使用多于一个第一传送机，例如一组第一传送机。类似地，可以使用多于一个第二传送机，例如一组第二传送机。或者，可以使用三个、四个、五个或更多个传送机。这些传送机的取向和运行可以如上所述与本领域技术人员传统理解的相同。
合并以形成混合物:
该方法包括合并异氰酸酯、异氰酸酯催化剂和所述许多木质纤维素粒子以形成混合物和异氰酸酯在所述混合物中的原位自聚合产物的步骤。换言之，自聚合产物在该连续方法的过程中形成而非单独添加到任何组分或该混合物中。尽管可以将额外量的自聚合产物添加到一种或多种组分或该混合物中，但至少一些自聚合产物在这种方法中原位形成。术语“原位”可以描述在形成该混合物时(例如在形成该混合物的过程中)和/或在形成该混合物后形成自聚合产物。例如，可能在该方法中在所述许多木质纤维素粒子和异氰酸酯互相(和可能与异氰酸酯催化剂)接触后的任何时刻形成自聚合产物。无意受制于任何特定理论，但相信，异氰酸酯在与所述许多木质纤维素粒子的水分接触时自聚合。
该混合物可包括异氰酸酯、异氰酸酯催化剂和所述许多木质纤维素粒子(和上下文描述的任何其它化合物)的不均匀组合，或可包括它们的均匀组合。在各种实施方案中，该混合物不含水或包括该混合物的总重量的少于10、9、8、7、6、5、4、3、2、1、0.05或0.01重量％的水。
异氰酸酯、异氰酸酯催化剂和所述许多木质纤维素粒子可以以任何量和任何顺序合并以形成混合物。类似地，异氰酸酯、异氰酸酯催化剂和所述许多木质纤维素粒子可以在任何温度下合并以形成混合物。合并步骤可以在室温(例如25℃)以下、室温或室温以上进行。在各种实施方案中，合并步骤在100至200、110至190、120至180、130至170、140至160、140至150、140至180、145至175、150至170、155至165、或155至160℉的温度下进行。
在一个实施方案中、所述许多木质纤维素粒子在掺合机中在160至180℉的温度下加热。随后，将异氰酸酯和异氰酸酯催化剂与所述许多木质纤维素粒子结合添加到掺合机中以形成混合物。然后加热该混合物以保持140至150℉的温度。然后从掺合机中取出该混合物并如下文更详细描述的那样用于形成板坯。
形成该混合物的步骤可包括将异氰酸酯和异氰酸酯催化剂同时或在不同时间合并到所述许多木质纤维素粒子中。在一个实施方案中，在异氰酸酯催化剂之前将异氰酸酯施加到所述许多木质纤维素粒子中。在另一实施方案中，首先施加异氰酸酯催化剂。在再一实施方案中，将异氰酸酯和异氰酸酯催化剂同时施加到所述许多木质纤维素粒子中。异氰酸酯和异氰酸酯催化剂可以分开施加或作为预混组合施加。在一个实施方案中，将异氰酸酯和异氰酸酯催化剂掺合形成一种体系，将该体系施加到所述许多木质纤维素粒子中。可以通过各种方法，如通过混合、转筒翻转、滚动、喷涂、压片、吹线处理(blow-lineresination)、掺合(例如吹线(blow-line)掺合)等将异氰酸酯和异氰酸酯催化剂施加到所述许多木质纤维素粒子中。例如，异氰酸酯和异氰酸酯催化剂和所述许多木质纤维素粒子可以如下文进一步描述在该混合物，也称作“供给物(furnish)”的形成过程中混合或一起研磨。
通常，通过喷涂、成雾或雾化法将异氰酸酯和异氰酸酯催化剂施加到所述许多木质纤维素粒子上。然后将其上已施加了异氰酸酯和异氰酸酯催化剂的所述许多木质纤维素粒子置于载体上，并大致成型(或界定)该混合物或板坯。然后可以将该混合物成型为板坯，例如通过将该混合物滴到载体，例如传送带上，或该板坯可以直接在载体上成型。换言之，可以将其上已施加了异氰酸酯和异氰酸酯催化剂的所述许多木质纤维素粒子以各种方式布置在载体上以将该混合物成型。然后可以将该混合物供入成型器，其通常将该混合物成型为具有预定宽度和预定厚度的板坯，其中所述许多木质纤维素粒子在载体上松散取向。可以如下文进一步描述根据该制品所需的最终宽度和厚度确定板坯的预定宽度和厚度。该板坯然后可以以各种形状成型，如板或面板，或例如通过模制或挤出该板坯而成型为更复杂的形状，以形成制品。
在某些实施方案中，在合适的设备中搅拌所述许多木质纤维素粒子的同时将异氰酸酯和异氰酸酯催化剂喷涂、成雾和/或雾化到所述许多木质纤维素粒子上。喷涂、成雾和雾化可以使用喷嘴进行，如向一个喷嘴供应单个组分，或预混并向其供应两种或更多种组分的喷嘴。为了最大限度覆盖所述许多木质纤维素粒子，通常可以通过在所述许多木质纤维素粒子在旋转掺合机或类似设备中翻滚时喷洒微滴或成雾或雾化而将异氰酸酯和异氰酸酯催化剂施加到所述许多木质纤维素粒子上。作为另一实例，所述许多木质纤维素粒子可以在配有至少一个，通常至少两个或三个转盘雾化器的转鼓掺合机中被异氰酸酯和异氰酸酯催化剂涂布。也可以使用包括挡板的滚筒(tumblers)、鼓(drums)或滚子(rollers)。剪切力也可用。
或者，可以向载体直接提供所述许多木质纤维素粒子，并可以例如通过喷涂或压片将异氰酸酯和异氰酸酯催化剂施加到所述许多木质纤维素粒子上，以形成该混合物。例如，可以将所述许多木质纤维素粒子置于传送带或板上，然后喷涂异氰酸酯和异氰酸酯催化剂以形成该混合物。此外，异氰酸酯和异氰酸酯催化剂的至少一种可以已存在于所述许多木质纤维素粒子上，然后可以将剩余组分施加到所述许多木质纤维素粒子上。
要施加到所述许多木质纤维素粒子上并与其混合的异氰酸酯和异氰酸酯催化剂的量取决于几个变量，包括所用的特定异氰酸酯和异氰酸酯催化剂、所用的所述许多木质纤维素粒子的尺寸、湿含量和类型、板坯的预期用途和板坯的所需性质。通常将所得混合物成型为单层或多层板坯，将其压缩成例如OSB、PB、重组木、MDF或所需形状和尺寸的另一板坯。也可以将该混合物成型为更复杂的形状，如通过模制或挤出该混合物。
由所述混合物形成板坯:
该方法还包括由所述混合物形成板坯的步骤。该形成步骤不受特别限制并可包括在任何量的热和/或压力下压制。例如，可以使用连续传送机系统。在一个实施方案中，连续驱动的传送机在将该混合物分散到传送机上的分散装置下方运行。通过该分散装置可以在传送机上形成无尽板坯。该无尽板坯可以使用锯子或其它切割装置分割或切割。该连续传送机可包括多个独立传送带，板坯在其上形成和/或行进。本公开中所述的Push Off试验值使板坯在独立传送带之间行进时的连续性最大化并使断裂或破坏的可能最小化。在一个实施方案中，该混合物在由该混合物形成板坯的步骤的过程中包括聚合亚甲基-4,4′-二苯基二异氰酸酯的缩二脲。在另一实施方案中，一个或多个工艺步骤可以如美国专利No.8,440,747中所述，其在一个或多个非限制性实施方案中特此引用并入本文。
在一个实施方案中，在从掺合机中取出该混合物后，将该混合物置于传送机上，然后预压制以形成初始板坯，其不同于在本公开中形成的最终板坯。初始板坯随后沿一个或多个传送带传递，最后在加热压机中例如在325至375、325至350、或350至375℉的温度下压制。通常，这种施热能使异氰酸酯形成热固性材料。
该板坯可以以任何合适的方式形成。例如，可以将该混合物从间隔布置在该带上方的一个或多个料斗沉积在环形带或传送机上承载的板状托架上。当形成多层板坯时，可以使用多个料斗，各自具有覆盖该托架的宽度的分散或成型头以在托架在成型头之间运动时相继沉积该混合物的单独层。板坯厚度随如所述许多木质纤维素粒子的尺寸和形状、用于形成板坯的特定技术、最终板坯的所需厚度和密度和在压制周期过程中使用的压力之类的因素而变。该板坯的厚度通常为板坯的最终厚度的大约5倍至大约20倍。例如，对于0.5英寸厚和大约35lbs/ft3最终密度的刨花板或板坯板(matboard panels)，该板坯通常最初为大约3英寸至大约6英寸厚。
通常，所述许多木质纤维素粒子在该混合物和板坯中松散取向。通常提供载体，如传送带或板，并将该混合物和最终板坯置于该载体上。该混合物可以直接在载体上形成和/或例(如在转筒中)形成后转移到载体上。在一个实施方案中，聚氨酯、聚脲和/或自聚合产物基本保持该混合物中的所述许多木质纤维素粒子在载体上时的取向。不要求完美保持该取向。例如，可能发生轻微变形。一般而言，自聚合产物通常充当“增粘剂”或充当“粘性”胶，并可用作UF树脂和/或PF树脂的替代品，以及其它传统粘合剂的替代品。因此，该混合物具有粘性或冷粘性。
除上述Push Off值外，可以以各种方式测定冷粘性。例如，可以使用“slump”试验，其使用堆满该混合物的漏斗，然后将该漏斗倒扣到表面上并移除，以使该混合物(以漏斗的形状)留在表面上。然后可以观察该漏斗形混合物随时间经过的形状变化，如归因于该漏斗形混合物的滑塌/坍塌的角度变化。另一实例被称作“雪球”试验，其中可以抓一把该混合物，在手中将该混合物捏成球，并上下抛掷该球以测定该球是否散开。在ASTM D1037中描述了其它合适的试验。
在将该混合物成型为板坯时，该混合物通常在该板坯在载体上时基本保持该板坯的宽度和厚度。可以认识到，当载体运行时，例如通过传送，该混合物防止板坯由于振动而散开。例如如果载体是板并且该板朝压机运动，也可发生振动。这样的振动会造成木质纤维素碎片的取向问题，会造成降低的内结合(IB)强度并且会造成其它类似的问题。
通常通过在升高的温度下和在压力下压缩该混合物而由该混合物形成板坯。通常，至少对该板坯施加压力足以形成该板坯的时间量。也通常施加热。这样的条件促进如上所述的异氰酸酯反应。通过提供粘性，该混合物可减轻所述许多木质纤维素粒子在板坯中的运动，如通过降低所述许多木质纤维素粒子在对板坯施加压力时爆开的可能。具体而言，可以相对于用于形成传统板坯的传统压制速度和/或压力提高对该混合物施加压力以形成板坯的速度，这为板坯制造商提供经济益处，如提高的吞吐量。该混合物提供的相同粘性在板坯的运动过程中，如在传送时有用。
通常，施加热以促进该混合物的固化。压机温度、压力和时间随板坯的形状、厚度和所需密度、所述许多木质纤维素粒子，例如木刨花或锯屑的尺寸和类型、所述许多木质纤维素粒子的湿含量和所用的具体组分广泛变动。压机温度例如可以为大约100℃至大约300℃。为使内部蒸汽的生成最小化和使最终板坯的湿含量降至所需水平以下，压机温度通常小于大约250℃，最通常大约180℃至大约240℃，或在它们之间的任何子范围。所用压力通常为大约300至大约800磅/平方英寸(psi)或在它们之间的任何子范围。通常，压制时间为120至900秒或在它们之间的任何子范围。所用压制时间应是足以至少基本固化该混合物并提供所需形状、尺寸和强度的板坯的持续时间。对于例如刨花板或PB面板的制造，压制时间主要取决于制造的板坯的板厚度。例如，对于具有大约0.5英寸厚度的板坯，压制时间通常为大约200秒至大约300秒。
用于形成板坯的其它合适方法描述在授予Mente等人的美国专利Nos.6,451,101；授予Mente等人的6,458,238；授予Mente等人的6,464,820；授予Mente等人的6,638,459；授予Mente等人的6,649,098、授予Coleman的美国专利No.6,344,165；授予Lu等人的7,439,280；和授予Mente的8,486,523；和Savino等人的美国公开No.2005/0242459中，各自在各种非限制性实施方案中特此引用并入本文。
不受制于或局限于任何特定理论，但自聚合产物的存在被认为与不利用自聚合产物形成板坯时需要的时间量相比可减少形成板坯所需的时间量。具体而言，自聚合产物被认为有助于减少在板坯制造过程中该混合物的固化时间。因此，可以通过提高的制造速度，例如压机速度(即较短压制时间)提高板坯的吞吐量。也可以实现其它制造效益，如相对于传统粘合剂改进了将该混合物的组分施加到所述许多木质纤维素粒子上。此外，据信该板坯包括优异的物理性质。例如，在某些实施方案中，该板坯可具有下列一种或多种：提高的粘结强度、降低的边缘溶胀、改进的脱离(release)性质、改进的弯曲模量和/或降低的排放，各自相对于传统板坯而言。自聚合产物被认为还可通过相转移催化和/或减粘机制改进用于形成板坯的其它任选组分(如多元醇)的性能。此外，可以通过缓慢形成提供粘性的聚脲/聚氨酯的低分子低聚物克服间隙和转变区(transitions)。
将所述板坯从第一传送机输送至第二传送机:
该方法还包括在保持所述板坯的结构完整性的同时将所述板坯从第一传送机经预定距离输送至第二传送机的步骤。该方法可包括两个或更多个经可具有如上所述的尺寸的距离输送的步骤。该预定距离通常是所述至少两个传送机彼此隔开的距离。结构完整性的保持可以如上所述，其中在该板坯经过预定空间的过程中该板坯不裂开或不裂成碎片。
附加实施方案:
在一个实施方案中，所述许多木质纤维素粒子在干燥机中加热以控制湿含量。所述许多木质纤维素粒子可随后在掺合机中与异氰酸酯和异氰酸酯催化剂混合以形成混合物。离开掺合机时该混合物的温度可变。然后通常将该混合物转移到成型机，例如芯层成型机或表层成型机中。
成型机通常将该混合物铺设在第一传送带上以在形成板坯时，其以一个、两个、三个或更多个层，通常以三个层形成。顶层和底层通常被描述为表层，而中间层通常被描述为芯层。但是，也可以使用附加的第一传送机，例如一组第一传送机。
第一传送机通常将该混合物移至预压机，在此压缩该混合物以形成复合材料。该组合物然后通常被第二传送机运往加热压机，在此加热该复合材料以形成板坯。但是，在第二传送机之后也可以使用附加传送机。在复合材料从第一传送机运往第二(或附加)传送机的过程中，该复合材料遇到转变区(transitions)和/或间隙。间隙尺寸不等。如果该复合材料没有足够的强度，则该复合材料在越过间隙/或转变区(transitions)时损失结构完整性。制造和移动该复合材料所花的时间为大约15至30分钟。
实施例
根据本公开形成一系列板坯并评估以测定Push Off试验值(见图2的表)。测定Push-Off试验值以评估自聚合产物的形成速率和板坯的强度。更具体地，该push-off试验在掺合后10分钟运行。在具有加热能力的Hobart混合机中进行Push-off操作。在使用Hobart混合机的各制备中，如本领域中理解的那样使用475克表面配料(surfacefurnishing)和25-35克树脂(异氰酸酯/催化剂/TEP/多元醇)。图2的表中所列的数据表明，通过改变催化剂/TEP/多元醇的量，可以在使板坯具有足够的完整性以在连续生产线上保持完好所需的时间定制push-off运行。使用上述方法，即Journal of Adhesion,1998,第25卷,第31-44页中描述的方法获得Push-Off试验值。
在表2中，括号中的数值代表基于该组合物的总重量计特定组分的重量％。所用催化剂是如本领域中已知的UL-28。DEG代表二乙二醇。BDO代表1,4-丁二醇。HDO代表1,6-己二醇。预聚物和羟基封端预聚物都是Pluracol 593和单体MDI的反应产物。以厘米为单位测得的数值描述在碎片落到地板上之前多少板坯保持完整性。
根据本公开形成另一系列板坯并评估以测定IB、MOE和MOR和％MC值(见图3的表)。IB值、MOE值、MOR值和％MC值各自使用ASTM D1037获得。
这些板坯如本领域技术人员所理解在littleford掺合机中制造。在掺合后，掺合机混合物中的温度为～100℉。测试板坯，大部分测试IB，但少数测试MOE和MOR。图3的表中所列的数据表明与对照物相比，将材料(催化剂/TEP/多元醇)添加到pMDI中不会显著影响IB、MOE/MOR值。
一个或多个上述数值可改变±5％、±10％、±15％、±20％、±25％等，只要该变动保持在本公开的范围内。可以由马库什群组的各成员独立于所有其它成员获得出乎意料的结果。可以独立和/或组合依赖各成员并为所附权利要求书范围内的具体实施方案提供足够的支持。在本文中明确考虑了独立和从属权利要求(单项和多项从属性的)的所有组合的主题。本公开是示例性的，包括描述性而非限制性用词。可以根据上述教导作出本公开的许多修改和变动，并可以与本文中具体描述不同地实施本公开。

Claims (20)

1.一种在具有至少两个彼此隔开的传送机的生产线上形成一体板坯的连续方法，所述方法包含步骤：
A.合并异氰酸酯、异氰酸酯催化剂和许多木质纤维素粒子以形成混合物和异氰酸酯在所述混合物中的原位自聚合产物；
B.在第一传送机上由所述混合物形成一体板坯；和
C.在保持所述一体板坯的结构完整性的同时将所述一体板坯从第一传送机经预定距离输送至第二传送机，
其中所述木质纤维素粒子具有0.5至30重量％水的湿含量，且
其中所述连续方法不含将水添加到异氰酸酯、异氰酸酯催化剂、木质纤维素粒子和/或一体板坯中的步骤。
2.权利要求1的连续方法，其中所述至少两个传送机彼此隔开5至20厘米的预定距离。
3.权利要求1或2的连续方法，其中所述异氰酸酯是聚合亚甲基-4,4′-二苯基二异氰酸酯。
4.权利要求1至3任一项的连续方法，其中所述混合物进一步包含磷酸三乙酯。
5.权利要求1至4任一项的连续方法，其中所述异氰酸酯催化剂存在于载体多元醇中。
6.权利要求5的连续方法，其中所述载体多元醇具有50至2000g/mol的重均分子量并且任选是聚醚多元醇。
7.权利要求1至6任一项的连续方法，其中所述混合物进一步包含聚氨酯、聚脲或其组合。
8.权利要求1至7任一项的连续方法，其中所述混合物包含少于1重量％的水。
9.权利要求1至7任一项的连续方法，其中所述许多木质纤维素粒子包含0.5至20重量％的水。
10.权利要求1至9任一项的连续方法，其中所述合并步骤在140℉至180℉的温度下进行。
11.权利要求1至10任一项的连续方法，其中所述形成板坯的步骤在325℉至375℉的温度下进行以形成热固性聚氨酯和/或聚脲。
12.权利要求1至11任一项的连续方法，其中所述混合物包含在所述形成板坯的步骤前原位形成的异氰酸酯聚合反应的反应中间体。
13.权利要求1至11任一项的连续方法，其中所述混合物在由所述混合物形成板坯的所述步骤的过程中包含聚合亚甲基-4,4′-二苯基二异氰酸酯的缩二脲。
14.权利要求1至13任一项的连续方法，其中所述混合物不含甲醛树脂。
15.权利要求1至14任一项的连续方法，其中所述混合物不含不同于异氰酸酯和/或异氰酸酯的自聚合产物的增粘化合物和/或粘合剂。
16.一种一体板坯，其具有长度和宽度并包含：
许多木质纤维素粒子；和
异氰酸酯的自聚合产物；
其中所述许多木质纤维素粒子具有0.5至30重量％水的湿含量；和
其中所述板坯不含不同于所述异氰酸酯的所述自聚合产物的增粘剂和/或粘合剂。
17.权利要求16的一体板坯，其在连续形成方法的过程中从第一传送机经预定距离输送至第二传送机时保持结构完整性。
18.权利要求16或17的一体板坯，其进一步包含磷酸三乙酯。
19.权利要求16至18任一项的一体板坯，其中所述异氰酸酯自聚合产物进一步被定义为热固性产物。
20.权利要求16至19任一项的一体板坯，其不含甲醛树脂和/或甲醛树脂和异氰酸酯的反应产物。
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