CN108025525A - 胶合板制品 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了预固化或固化的胶合板制品。胶合板包括第一木质单板，与第一木质单板相对设置的第二木质单板以及设置在第一木质单板和第二木质单板之间的粘合剂组合物。粘合剂组合物固化或未固化。在固化之前，粘合剂组合物基本上由异氰酸酯组分和高岭土组成。固化后，固化粘合剂组合物基本上由异氰酸酯组分的自聚合产物和高岭土组成。高岭土以基于粘合剂组合物总重量大于10重量％至50重量％的量存在。而且，第一木质单板和第二木质单板中的每一个独立地具有0至45重量％的含水量。

Description

胶合板制品
技术领域
本发明总体上涉及一种胶合板制品。更具体地说，本发明涉及一种胶合板制品，其包括第一单板和第二单板以及布置在其间的固化或未固化粘合剂组合物。
背景技术
复合材料如定向刨花板，碎料刨花板和大片刨花板通常通过将粉碎的木质纤维素材料，例如木片、木材纤维、木材颗粒、木材薄片、木条或细木条、成片的木材或其它粉碎的木质纤维素材料，与粘合剂组合物混合或喷涂而制成，而粉碎的材料通过在搅拌器或类似装置中翻转或搅拌进行混合。在充分混合以形成均匀的混合物之后，将材料制成松散的垫子，将其在加热的压板或镶板之间压缩以放置粘合剂，并将木屑、细木条、木条、薄木片等以致密的形式粘合在一起。传统加工方法通常在约120-225℃的温度下，在存在不同量的蒸汽的情况下进行，所述蒸汽通过释放来自木质纤维素材料的夹带水分而产生。这些方法通常还要求在将木质纤维素材料与粘合剂组合物混合之前，木质纤维素材料的含湿量在约2重量％至约20重量％之间。
胶合板生产是通过将粘合剂组合物辊涂、刮刀涂布、帘式涂布或喷涂到单板表面上来完成的。另外，可以使用泡沫线(foamline)和挤出工艺。然后铺设多个单板(veneers)以形成所需厚度的薄板。然后将木垫或木片放入热压机中压缩以实现固结并将材料固化成板。制造这种复合木制品所用的粘合剂组合物包括酚醛树脂和脲甲醛树脂。
异氰酸酯在商业上可用于形成某些类型的复合材料，因为它们具有低吸水性、高粘合性和内聚强度、配制的灵活性、固化温度和固化速度的多样性、优异的结构性质、与含水量高的木质纤维素材料结合的能力，并且无甲醛排放产生。而且，异氰酸酯吸收到某些类型的复合材料中以形成3D基质。使用异氰酸酯的缺点包括由于它们的高反应性而难以加工、对压板的粘附性、缺乏冷粘性、高成本并且需要特殊存储。
然而，特别是相对于成型胶合板，历史上不使用异氰酸酯，因为它们被完全吸收到单板中并且不够粘以至于不能用作粘合剂，由此导致工业加工过程中的流失和材料损失。此外，即使试图将异氰酸酯用作胶合板的粘合剂，由于未形成3D基质，其粘合强度不足以粘合单板。由于这些原因，仍然有机会开发和改进形成胶合板的组合物和方法。
附图说明
本发明的其它优点将容易理解，因为当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述，其变得更好理解，其中：
图1是包括第一单板和第二单板以及固化或未固化粘合剂组合物的胶合板制品的一个实例；
图2是包括第一单板、第二单板和第三单板以及第一和第二固化或未固化组合物的胶合板制品的一个实例；
图3是包括第一至第五单板和第一至第四固化或未固化粘合剂组合物的胶合板制品的一个实例；
图4是包括第一至第七单板和第一至第六固化或未固化粘合剂组合物的胶合板制品的一个实例；
图5是包括第一至第九单板和第一至第八固化或未固化粘合剂组合物的胶合板制品的一个实例；
图6是作为剪切速率的函数的各种粘合剂组合物的粘度图；
图7是作为高岭土(即填料)负载量的函数的各种粘合剂组合物的粘度图；
图8A为显示比较固化制品1在5分钟后异氰酸酯M20渗透的照片。和
图8B为显示固化制品1在5分钟后异氰酸酯M20+高岭土的最小渗透的照片。
发明内容
本发明提供了一种胶合板制品。在一个实施方案中，胶合板制品是预固化胶合板制品，包括第一木质单板，与第一木质单板相对设置的第二木质单板以及设置在第一木质单板和第二木质单板之间的粘合剂组合物。该粘合剂组合物基本上由异氰酸酯组分和高岭土组成。高岭土以粘合剂组合物的总重量计大于10至50重量％的量存在。而且，第一木质单板和第二木质单板中的每一个单板单独具有0至45重量％的含水量。
在另一个实施方案中，胶合板制品是固化的胶合板制品。该固化的胶合板制品包括第一木质单板和第二木质单板以及设置在第一木质单板和第二木质单板之间的固化粘合剂组合物。该固化粘合剂组合物基本上由异氰酸酯组分的自聚合产物和高岭土组成。正如在前述实施方案中所述，第一木质单板和第二木质单板中的每一个单板单独具有0至45重量％的含水量。
发明详述
本发明提供了一种胶合板制品(10)。该胶合板制品(10)也可以简单地描述为“胶合板”。胶合板通常被描述为由胶合在一起的薄木片或“木皮”(即木质单板)制成的板材。
每种木质单板的类型没有特别限制，可以是本领域中的任何一种。例如，每种木质单板可以是，包括，基本上由或由独立地选自以下木材的木材组成：美木豆(Afrormosia)、赤桦木、阿林山榄木(Anigre)、美国深色白蜡木(BrownAsh)、欧洲白蜡木、橄榄白蜡树瘤木(OliveBurlAsh)、日本白蜡木(TamoAsh)、美国白蜡木、欧洲白栓树瘤(WhiteBurlAsh)、非洲杜花楝、欧洲山毛榉、红桦、白桦、非洲红木、白胡桃木、红杉木、西班牙雪松、北美乔柏(WesternRedCesar)、樱桃木、卷樱桃木、柏树、乌木、榆树、西非香脂苏木(Etimoe)、桉木、菲格罗亚木(Figueroa)、冷杉、Hawaiian、山核桃木(Hickory)、开瓦辛高树(Kevazinga)、夏威夷寇阿相思树木(Koa)、蕾丝木(Lacewood)、月桂树(Laurel)、西非榄仁木(Limba)、绿心樟(LouroPreto)、草莓树(Madrone)、桃花心木(Mahogany)、猴子果木(Makore)、枫木(Maple)、肥牛树(Mappa)、双蕊苏木(Movingue)、香桃木、橡木、杨木、东方木、紫檀木、梨木、山核桃木、松木、白桃花心木(PrimaVera)、紫芯木、红木、蔷薇木、沙比利木、椴木、美国梧桐木、柚木、核桃木、鸡翅木、斑马木及其组合等。
胶合板制品(10)的类型没有特别限制。例如，胶合板制品(10)可以替代地描述为软木胶合板，并且可以包括雪松、花旗松或云杉、松木和杉木(统称为云杉-松木-冷杉或SPF)或红木，并且可以用做建筑和工业用途。或者，胶合板制品(10)可以进一步定义为硬木胶合板。硬木胶合板通常由被子植物树木制成，并用于苛刻的最终用途。硬木胶合板通常以其优良的强度、刚度和抗蠕变性而著称。这种类型的胶合板制品(10)通常具有高的平面剪切强度和抗冲击性，这使其特别适用于重型地板和墙体结构。
在其他实施方案中，胶合板制品(10)进一步被定义为热带胶合板。热带胶合板通常由热带木材的混合种类制成。由于其密度、强度、层数均匀和高的质量，热带胶合板往往优于软木胶合板。在其他实施方案中，胶合板制品(10)进一步被定义为通常由桃花心木和/或桦木制成的航空胶合板。
或者，胶合板制品(10)可以进一步定义为面向硬木的装饰或贴面胶合板。更进一步地，胶合板(10)可以进一步定义为柔性胶合板，其中每个单板的木纹垂直于相邻层单板的木纹放置。在其他实施方案中，胶合板制品(10)进一步被定义为船用胶合板，并且由耐用的面层和芯层胶合板制造，具有很少的缺陷，因此它在潮湿和潮湿环境下使用时间更长并且抵抗分层和真菌侵袭。在进一步的实施方案中，胶合板制品(10)进一步定义为阻燃、防潮、丝网(wiremesh)、标牌级(sign-grade)或压力处理的胶合板。
胶合板制品(10)本身的尺寸不受特别限制。在各种实施方案中，胶合板制品(10)为1.2m×2.4m或稍大的4英尺×8英尺的英制尺寸，其中宽度和长度可以以1英尺(30cm)的增量变化。在其他实施方案中，胶合板制品(10)具有0.14至3.0英寸(0.36至7.62cm)的厚度。在美国，最常用的尺寸是4×8英尺(1,200×2,400mm)或5×5英尺(1,500×1,500mm)。一张胶合板的常用公制尺寸是1,220×2,440毫米(4.00×8.01英尺)。用于混凝土成型的专用胶合板的尺寸可以从6到21mm(0.24到0.83英寸)变化，并且存在多种规格，但通常也使用15×750×1,500mm(0.59英寸×2.46×4.92英尺)尺寸。
木质单板
在各种实施方案中，本发明的胶合板制品(10)为，具有，包括或基本上由2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15或更多层的木质单板，例如，第一，第二和第三木质单板等设置在彼此上或彼此围绕。在一个实施方案中，胶合板制品(10)具有第一和第二木质单板(12，14)(参见、例如图1)。在另一个实施方案中，胶合板制品(10)具有第一，第二和第三木质单板(12，14，20)(参见例如图2)。在其它实施方案中，胶合板具有第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一、第十二、第十三等木质单板(22)。为了图中的编号目的，为简单起见，所有第四至第十三(+)木质单板被用数字表示标记为“22”。图3-5分别给出包括五个、七个和九个木质单板(22)的各种实施方案。木质单板的使用数量通常取决于胶合板制品(10)的厚度和等级。或者，也可将胶合板制品(10)描述为具有一个或更多个或多个的木质单板。例如，除了第一木质单板和第二木质单板(12,14)外，胶合板制品(10)可描述为具有一个或更多个或多个另外的木质单板。
第一木质单板和第二木质单板(14)通常相互相对地放置或覆盖。在使用第三至第十三木质单板(22)的各种实施方案中，一个或多个这种单板可以与一个或多个其他木质单板相对设置。任何一个或两个木质单板可以描述为最外层。例如，第一木质单板和第二木质单板(12，14)可以各自独立地描述为面板或背板。典型地，术语“最外的”描述了放置在胶合板制品(10)外部的层或单板，例如，作为胶合板制品(10)的顶部或底部，因此该层或单板不夹在或放置在任何两个其他层或单板之间。可选地，最外的层或单板可描述为表面，外面或外部。可选地，最外层单板或层与胶合板制品(10)的一部分在单板或层的一侧接触或布置，不与胶合板制品(10)的任何部分在单板或层的另一侧接触或布置。正如本领域所理解的，最外层一般在此处使用。
通常，胶合板制品(10)具有两个最外层，例如，第一和第二木质单板(12，14)(如图1所示)，第一和第三木质单板(12，20)等。在各种非限制性实施方案中，上述任何木质单板可以是胶合板制品(10)的最外层。类似地，一个或多个木质单板可以是内部或最内部的，并且可以布置在或夹在最外层之间。
通常每个木质单板都有木纹。胶合板制品(10)的木质单板的相邻层通常使它们的木纹相对于彼此旋转至多90度。然而，一个或多个木质单板的木纹相对于木纹或任何一个或多个其他木质单板可旋转也可不旋转。在各种实施方案中，胶合板制品(10)可仅具有彼此成直角排列的木质单板的木纹，尽管一些可以具有一个或多个单板，其中木纹相对于彼此以例如15、30、45、60、75、90、105、120、135、150、165或180度的增量旋转，在多轴向上为胶合板制品(10)提供强度。在一个实施方案中，胶合板制品(10)具以多层旋转(例如0、30、60、90、120、150和180度)的木纹的单板。在另一个实施方案中，胶合板制品(10)具有九个单板，其中两个单板的木纹以45度和135度旋转。对于任何一个或多个单板，在0和365之间的旋转的所有度数和度数范围均在此明确考虑。
如本领域所理解的，胶合板制品(10)还可以包括一个或多个侧面木质单板。一个或多个侧面木质单板可以与上述第一和第二木质单板(12，14)、第三木质单板(16)或任何其它的木质单板(22)中的任何一个或多个相同或不同。图中未标示出一个或多个侧面木质单板。一个或多个侧面木质单板可垂直于第一和第二木质单板(12，14)，第三木质单板(16)或任何其它的木质单板(22)中的任何一个或多个放置。例如，所述一个或多个侧面单板可以设置在胶合板制品(10)的任何“侧面”或边缘上或沿其“侧面”或边缘设置。在一个实施方案中，使用与本文所述的任何粘合剂组合物相同或不同的粘合剂将所述一个或多个侧面单板与第一和第二木质单板(12，14)、第三木质单板(16)或任何其它的木质单板(22)中的一个或多个粘接。
每个木质单板的尺寸和形状没有特别的限制，但通常为正方形或矩形。在各种实施方案中，每个木质单板具有约1/8英寸的厚度，1.4mm至4.3mm。所有的值和所述那些值之间的范围在此被明确涵盖在各种非限制性实施方案中。
独立地基于第一木质单板和第二木质单板(12，14)的总重量百分比，第一木质单板和第二木质单板(12，14)中的每一个独立地具有0至45重量％的含水量。在其它实施方案中，基于每个木质单板的总重量百分比，所用木质单板的一个或多于一个或全部独立地具有0至45、5至40、10至35、15至30、20至25、5至35、10至30等的重量百分比的含水量。所有的值和在上述值之间的范围均在此明确涵盖在各种非限制性实施例中。如以下详细所述，水分允许异氰酸酯组分自聚合。通常，一个或多个木质单板的含水量会根据测量的位置而变化。换言之，一个或多个木质单板的含水量在不同的部分可能是不同的。
如本领域所理解，胶合板制品(10)可以可选地参考特定等级进行描述。例如，A级包括面板和背板，例如，第一木质单板和第二木质单板(12，14)没有绝大部分缺陷。A/B级包括面板几乎没有任何缺陷，而反面单板只有几个小结或变色。A/BB级包括一个A级面，但是与单板拼接的反面，又如本领域中应理解的，也允许有大结、补片(plugs)等。B级包括两个侧面单板仅具有几个小结或变色。B/BB级包括面板只有少量小结或变色，而与单板拼接的反面允许有大节、补片等。BB级包括与单板拼接的两个侧面有大节，补片等。WG级包括所有修补的断节。X级包括节子、节洞、裂缝和所有其它缺陷。根据JPIC标准，胶合板可以是BB/CC级，其中面板为BB级，背板为CC级，其中BB级具有小于1/4英寸的非常小的节子，轻微变色，无腐烂，颜色匹配，没有鼓泡和皱纹。前述等级中的每一等级均用本领域已知描述符进行描述。
粘合剂组合物：
除了木质单板之外，胶合板制品(10)还包括未固化或固化粘合剂组合物(16)。胶合板制品(10)可以包括一种或多种未固化或固化粘合剂组合物(16)。每种粘合剂组合物(16)可以彼此相同或不同。下面更详细地描述这些粘合剂组合物(16)。为了图中编号目的，为了简单起见，固化和未固化粘合剂组合物都用数字表示标记为“16”。
粘合剂组合物(16)设置在第一木质单板和第二木质单板(12，14)之间，或者可以设置在任何两个或更多个木质单板之间。例如，第一木质单板和第二木质单板(12，14)可以将粘合剂组合物(16)夹在它们之间。粘合剂组合物(16)可以设置在任何一个或多个木质单板上并与之直接接触，或者在任何一个或多个木质单板上并与其间隔开。类似地，可以在任何一对木质单板之间设置粘合剂组合物(16)。木质单板和粘合剂组合物(16)的这种交替典型地描述为斜纹(cross-graining)并且可以降低胶合板制品(10)在钉在边缘处时分裂的趋势，可以减小膨胀和收缩，可以提供改进的尺寸稳定性，并且可以使胶合板制品(10)的强度在多个方向上一致。在各种实施例中，使用奇数个单板以使胶合板制品(10)平衡，这有助于减少翘曲。典型地，胶合板制品(10)难以垂直于外部/最外部木质单板的纹理方向弯曲。
粘合剂组合物(16)基本上由异氰酸酯组分和高岭土组成。术语“基本上由......组成”描述粘合剂组合物(16)不含或包含小于5、4、3、2或1重量％(基于粘合剂组合物(16)的总重量)的可与异氰酸酯组分反应的反应物，例如多元醇，其他单体，聚合物等。然而，在一个实施方案中，粘合剂组合物(16)包含两种或更多种单独的异氰酸酯。或者，粘合剂组合物(16)可以仅包含单一的异氰酸酯。此外，粘合剂组合物(16)可以是或由异氰酸酯组分和高岭土组成。
异氰酸酯组分：
异氰酸酯组分本身不受特别限制，并且可以是本领域任何已知的。异氰酸酯组分可以是单体、聚合物或预聚物。合适的有机聚异氰酸酯包括但不限于常规的脂族、脂环族、芳脂族和芳族异氰酸酯。在某些实施方案中，异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，聚二苯基甲烷二异氰酸酯(pMDI)及其组合。聚二苯基甲烷二异氰酸酯也可称为多亚甲基多亚苯基多异氰酸酯。在其他实施方案中，异氰酸酯是可乳化的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(TDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、萘二异氰酸酯(NDI)及其组合。在一个具体的实施方案中，异氰酸酯是MDI。在另一个具体实施方案中，异氰酸酯是pMDI，即聚亚甲基-4,4'-二苯基二异氰酸酯。在进一步的具体实施方案中，异氰酸酯是MDI和pMDI的组合。4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯的典型实例可从MI，Wyandotte的BASF公司商购获得，商品名为 MM103， M， MP102， LP30和 LP30D。
预期异氰酸酯组分可以包含多于一种单独的异氰酸酯。任何其他异氰酸酯可以是脂肪族或芳族的。如果异氰酸酯组分包含芳族异氰酸酯，则芳族异氰酸酯通常对应于式R'(NCO)z，其中R'是芳族的多价有机基团并且z是与R'的化合价对应的整数。通常，z为至少2。可以使用的芳族异氰酸酯包括但不限于1,4-对苯二异氰酸酯、1,3-邻二甲苯二异氰酸酯、1,3-对二甲苯二异氰酸酯、1,3-间二甲苯二异氰酸酯、2,4-二异氰酸基-1-氯苯、2,4-二异氰酸基-1-硝基苯、2,5-二异氰酸基-1-硝基苯、间亚苯基二异氰酸酯、对亚苯基二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、2,4-和2,6-甲苯二异氰酸酯的混合物、1,5-萘二异氰酸酯、1-甲氧基-2,4-亚苯基二异氰酸酯、3,3'-二甲基-4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯和3,3'-二甲基二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯，三异氰酸酯例如4,4',4”-三苯基甲烷三异氰酸酯、多亚甲基多亚苯基多异氰酸酯和2,4,6-三甲基三异氰酸酯，四异氰酸酯例如4,4'-二甲基-2,2'-5,5'-二苯基甲烷四异氰酸酯，甲苯二异氰酸酯，多亚甲基多亚苯基多异氰酸酯，其相应的异构体混合物，以及它们的组合。
异氰酸酯组分还可以包括改性的多价芳族异氰酸酯，即通过芳族二异氰酸酯和/或芳族多异氰酸酯的化学反应获得的产物。实例包括多异氰酸酯，包括但不限于脲、缩二脲、脲基甲酸酯、碳化二亚胺、脲酮亚胺和异氰脲酸酯和/或包括二异氰酸酯和/或多异氰酸酯的氨基甲酸酯组，例如改性的二苯基甲烷二异氰酸酯。异氰酸酯组分还可以包括但不限于改性苯和甲苯二异氰酸酯，单独使用或以与聚氧亚烷基二醇、二甘醇、二丙二醇、聚氧乙烯乙二醇、聚氧丙烯乙二醇、聚氧丙烯聚氧乙烯乙二醇、聚酯醇、聚己内酯及其组合的反应产物使用。异氰酸酯组分可以进一步包括上述异氰酸酯的化学计量或非化学计量的反应产物。备选地，异氰酸酯组分可以包含脂肪族异氰酸酯，和/或芳族异氰酸酯和脂肪族异氰酸酯的组合。
在某些实施方案中，异氰酸酯是异氰酸酯封端的预聚物。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。异氰酸酯可以是聚氨酯领域中的任何类型的异氰酸酯，例如多异氰酸酯之一。如果用于制备异氰酸酯封端的预聚物，那么多元醇通常选自乙二醇、二甘醇、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。多元醇也可以是在讨论的异氰酸酯反应性组分时如下所述和进一步例举的多元醇。如果用于制备异氰酸酯封端的预聚物，则多胺通常选自乙二胺、甲苯二胺、二氨基二苯基甲烷和聚亚甲基聚亚苯基多胺、氨基醇及其组合。合适的氨基醇的实例包括乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺及其组合。异氰酸酯封端的预聚物可以由两种或更多种前述多元醇和/或多元胺的组合形成。
预期异氰酸酯组分可具有任何百分比含量的NCO，任何标称官能度，任何数均分子量和任何粘度，这取决于选择哪种异氰酸酯组分。本发明特别有用的异氰酸酯组分的例子通常具有8至40重量％的NCO含量，更通常为10至30重量％，最典型地为20至35重量％。通过本领域技术人员已知的标准化学滴定分析完成重量百分比的NCO％含量的测定。异氰酸酯组分可以具有任何分子量是应该理解的。
高岭土：
异氰酸酯组分可以以与高岭土的重量平衡存在于粘合剂组合物(16)中。在各种实施方案中，基于粘合剂组合物(16)的总重量百分数，异氰酸酯组分以50至90、55至85、60至80、65至75或70至75重量％的量存在。在一个实施方案中，异氰酸酯组分是pMDI，高岭土以10-35重量％、15-30重量％、10-25重量％或25-30重量％的量存在，粘合剂组合物(16)的余量为pMDI。在另一个实施方案中，异氰酸酯组分是2,4'-和4,4'-MDI的混合物，高岭土以10-45％，15-40％，20-35％，25-30％或30至35重量％的量存在，粘合剂组合物(16)的余量为MDI。所有的值以及上述那些值之间的值范围在此被明确涵盖在各种非限制性实施例中。
关于高岭土，在各种实施方式中，基于粘合剂组合物(16)的总重量，高岭土以大于10重量％至50重量％的量存在。换句话说，在这些实施方案中，基于粘合剂组合物(16)的总重量，高岭土以大于10重量％但等于或小于50重量％的量存在(例如10重量％<(高岭土量)≤50重量％)。在其它实施方案中，基于粘合剂组合物(16)的总重量，高岭土以大于10至等于或小于45的量存在，即15至40、20至35、35至30、30至35，从大于20至等于或小于50重量％的量存在，即30重量％至50重量％或40重量％至50重量％的量。所有的值以及上述那些值之间的值范围在此被明确涵盖在各种非限制性实施例中。
胶合板制品(10)还可以包括第二和/或另外的粘合剂组合物(18)。第二粘合剂组合物(18)(和任何另外的粘合剂组合物)可以是如上所述的任何一种。或者，第二粘合剂组合物(18)(和任何另外的粘合剂组合物)可以是本领域已知的任何粘合剂。第二(18)和/或另外的粘合剂组合物可以各自独立地设置在任何两个或更多个木质单板之间和/或之上，并且与任何两个或更多个木质单板直接接触，或者在任何两个或更多个木质单板之上并与任何两个或更多个木质单板隔开。为了图中的编号目的，为了简单起见，第二和任何另外的粘合剂组合物在数字上标记为“18”。
预固化制品：
在一个实施方案中，胶合板制品(10)是预固化胶合板制品(10)，并且包括(至少)第一木质单板(12)，与第一木质单板(12)相对设置的第二木质单板(14)和放置在第一木质单板(12)和第二木质单板(14)之间的粘合剂组合物(16)。在该实施方案中，粘合剂组合物(16)在固化之前存在于制品(10)中。为此，胶合板制品(10)被描述为预固化胶合板制品(10)。
在各种实施方案中，预先固化粘合剂组合物(16)的粘度随高岭土负载量而增加。例如，在10至38重量％的高岭土负载量下，在25℃下，用以1000微米分隔的25mm平行板的流变仪在100s-1的标称剪切速率下，测量的粘度通常为0.4至1.2、0.5至1.1、0.6至1、0.7至0.9或0.8至0.9Pa.s。在其它实施方案中，预固化粘合剂组合物(16)实现在一个或多个单板(12,14)中5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或100％的渗透。所有的值以及上述那些值之间的值范围在此被明确涵盖在各种非限制性实施例中。
固化制品：
本公开还提供了一种固化胶合板制品(10)。除了固化制品(10)包括代替了上述(未固化的)粘合剂组合物(16)的固化粘合剂组合物(16)之外，固化制品(10)可以与任何上述预固化制品(10)相同。如上所述，固化制品(10)包括上述第一和第二木质单板(12,14)，并且可以包括上述任何其他单板。类似地，固化制品(10)可以具有如上所述的任何一个或多个相同的特性或特征，或者可以不具有相同的特性并且可以不同。为了图中的编号目的，为了简单起见，固化和未固化的胶合板制品用数字表示标记为“10”。
固化制品(10)包括设置在第一木质单板和第二木质单板(12,14)之间的固化粘合剂组合物(16)。固化粘合剂组合物(16)可以描述为由上述(未固化的)粘合剂组合物(16)固化产生的产物。典型地，固化粘合剂组合物(16)基本上由异氰酸酯组分的自聚合产物和高岭土组成，其中高岭土基于固化粘合剂组合物(16)的总重量为大于10重量％至50重量％。
在各种实施方案中，固化粘合剂组合物(16)/固化制品(10)随着不同的预处理步骤，第一木质单板和第二木质单板(12,14)之间表现出1.2至2.3N/mm2，1.7至2.4N/mm2，0.6至1.8N/mm2或0.3至1.3N/mm2的粘结强度，或以psi为单位的等效英制单位，例如根据BS EN314-1标准。
在其他实施方案中，固化制品(10)的平均木材破坏百分比大于5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或95％或约100％，其中较高的数字表示沿着粘合线的整齐断裂并被认为是最优选的。木材破坏百分比可以被替代地描述为木材保留。APA自愿产品标准：PS1-09结构胶合板中描述了该测试。
自聚合产物：
现在参考异氰酸酯组分的自聚合产物，该自聚合产物可以是上述或本领域已知的任何一种或多种异氰酸酯组分的自聚合产物。如本领域所理解的，自聚合反应产物的化学特性在反应过程中的不同点可能是不同的，例如，当采样时。此外，也如本领域中理解的那样，温度、压力和时间也可以影响自聚合产物的形成，其中特定反应结束等。另外，如本领域中还认识到的，自聚合产物可能受动力学和/或热力学考虑因素的影响。
例如，自聚合产物可以进一步定义为聚合亚甲基-4,4'-二苯基二异氰酸酯的自聚合产物，并且可以是或包括以下反应：
或者，也可使用任何一种或多种前述异氰酸酯组分的任何其它自聚合产物。然而，自聚合产物可以以上文未描述的量存在，因为取决于取样时间可能难以再次量化精确的量。例如，该量通常随着时间和温度的增加而增加，直到所有的异氰酸酯组分转化成2-、3-和最后的聚脲。换句话说，制品(10)中的自聚合产物的量可能根据何时选择样品进行测试而变化。例如，如果在形成制品(10)的过程的开始时进行样品测量，则该量可能低于或高于如果稍后测量样品的量。自聚合产物可以以与所用异氰酸酯的原始量相比的量存在。例如，基于所用异氰酸酯组分的100％摩尔，该量可以表示为1、2、3、4、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95或甚至更大摩尔百分比。上述所有的值以及所述那些值之间的范围也可以存在。自聚合产物可以在高岭土存在下形成，或者可以在形成后加入高岭土。
稀释剂：
粘合剂组合物(16)可以进一步包含或不包含稀释剂。在各种实施方案中，稀释剂包括或为磷酸三烷基酯(TAP)。磷酸三烷基酯可具有化学式R3PO4，其中每个R独立地为具有1、2、3、4、5或6个碳原子的烷基。例如，磷酸三烷基酯可以是磷酸三甲酯(TMP)，磷酸三乙酯(TEP)，磷酸三丙酯(TPP)，磷酸三丁酯(TBP)，磷酸三戊酯(TPP)，磷酸三己酯(THP)或其组合。每个R基团可以具有相同数目的碳原子并且可以彼此相同或者可以是彼此的异构体。可选地，一个或多个R基团可以具有彼此不同数目的碳原子。在某些实施方案中，稀释剂是TEP。TEP具有化学式(C2H5)3PO4并且也可以被称为“磷酸三乙酯”。TEP通常被分类为极性非离子溶剂。
在某些实施方案中，相信TAP(例如TEP)充当异氰酸酯(例如MDI，pMDI等)与供质子材料如存在于第一木质单板和第二木质单板(12,14)中的水分的反应的相转移催化剂。据信通过除去或至少减少通常不混溶的液体反应物(例如异氰酸酯组分和水分)之间的相屏障，TAP可使异氰酸酯自聚反应以较快速度和较低温度进行。一个例子是水和MDI/pMDI反应形成聚脲键。通过促进异氰酸酯组分的反应，包含TAP可以缩短制造胶合板制品(10)的压缩时间。在使用高粘度异氰酸酯树脂(例如在室温下为粘稠、半固体或固体的那些异氰酸酯树脂)的实施方案中，可以使用TAP来降低粘度，从而使操作和制备变得容易等。例如，TAP可以与这些树脂混合以减少/消除加热要求，减少泵吸设备的负担，促进更快的施用，促进更快的反应等。
除了TAP之外或者没有TAP，稀释剂可以进一步包含载体或溶剂，例如，水。这些溶剂可以以各种量使用。溶剂可以是有机的和极性的或非极性的。在各种实施方案中，基于所述粘合剂组合物的100重量份，稀释剂的用量为至少约0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5或7，约5至50、约5至10、约5至7、约7至10、约8.5至50、约10至45、约10至40，或约10至35重量份，或其间的任何子范围。在各种实施方案中，稀释剂和/或载体和/或溶剂可以是不与异氰酸酯反应的任何有机溶剂。
在其他实施方案中，粘合剂组合物可以包含一种或多种阻燃剂。这些可以是本领域已知的任何物质，例如溴化阻燃剂。这种阻燃剂可以以本领域技术人员选择的量存在。
形成制品的方法：
本公开还提供了一种形成胶合板制品(10)的方法。在一个实施方案中，该方法被进一步定义为形成固化胶合板制品(10)。在另一个实施例中，该方法被进一步定义为形成预固化胶合板制品(10)。
在各种实施方案中，形成预固化胶合板制品(10)的方法包括以下步骤：提供第一木质单板(12)，将粘合剂组合物(16)放置在第一木质单板(12)上，将第二木质单板(14)放置在与第一木质单板(12)相对的位置并且与设置在第一木质单板(12)上的粘合剂组合物(16)直接接触，使得粘合剂组合物(16)放置在第一木质单板和第二木质单板(12,14)之间以形成胶合板制品(10)。此时，预固化胶合板制品(10)形成。也可以在方法中任何一个或多个点添加稀释剂和/或任何添加剂。
在各种实施方案中，该方法包括以下步骤：提供第一木质单板和第二木质单板，将粘合剂组合物放置在第一木质单板上，并将第二木质单板覆盖到第一木质单板上，使得第二木质单板与布置在第一木质单板上的粘合剂组合物直接接触，并且将粘合剂组合物设置在第一木质单板和第二木质单板之间以形成预固化胶合板制品。
或者，在形成固化胶合板制品(10)的方法中，所述方法可包括以下步骤：提供第一木质单板(12)，将粘合剂组合物(16)设置在第一木质单板(12)上，其中粘合剂组合物(16)基本上由异氰酸酯组分和高岭土组成，将第二木质单板(14)与第一木质单板(12)相对放置并且与放置在第一木质单板(12)上的粘合剂组合物(12)直接接触，因此使得粘合剂组合物(16)设置在第一木质单板和第二木质单板(12,14)之间以形成预固化胶合板制品(10)，并且压紧和加热预固化胶合板制品(10)使得异氰酸酯组分与存在于第一和/或第二木质单板(12,14)中的水分反应以形成自聚合产物，固化粘合剂组合物(16)和固化胶合板制品(10)。
在胶合板制品(10)包括多于两个胶合板的各种实施方案中，所述方法还可以进一步包括将第二粘合剂组合物(18)放置在第二木质单板(14)上的步骤，以及将第三木质单板与第一木质单板(12)相对放置并且与设置在第二木质单板(14)上的第二粘合剂组合物(18)直接接触，以使第二粘合剂组合物(18)设置在第二木质单板和第三木质单板之间的步骤。也可以在方法中的任何一个或多个点添加稀释剂和/或任何添加剂。
在各种实施方案中，胶合板制品(10)具有一个或多个另外的木质单板，每个独立地覆盖邻接的木质单板，其中另外的粘合剂组合物放置在每对另外的木质单板之间，并且其中所述另外的粘合剂组合物基本上由另外的异氰酸酯组分和基于另外的粘合剂组合物的总重量为大于10至50重量％的量的高岭土组成。
实施例
根据本发明形成一系列胶合板制品(固化制品1-4)。也形成一系列比较胶合板制品(比较固化制品1-4)，但不包括本发明的高岭土。然后如下所述评估固化制品以确定粘合层的木材破坏率。更具体地说，每个固化制品，无论是对比的还是本发明代表性的，均根据APA自愿产品标准：PS1-09结构胶合板形成，其通过引用明确并入本文。
固化制品是三层胶合板并且通过使用涂料辊将粘合剂组合物施加到底部和中间单板的顶侧而形成，实现每1000平方英尺(相等的)4至23磅之间的覆盖率，并在175至200psi的压力下固化，如本领域技术人员所理解的，加热至250至350°F，持续2至5分钟。
代表本发明的一个实施方案的固化制品1，是使用低含水量的单板和粘合剂以约0.1g/in2的铺展速率形成，粘合剂(可从BASF公司商购获得)使用35重量％的高岭土和余量的M20异氰酸酯。
代表本发明的一个实施方案的固化制品2，是使用高含水量的单板和粘合剂以约0.1g/in2的铺展速率形成，粘合剂使用35重量％的高岭土和余量的M20异氰酸酯。
代表本发明的一个实施方案的固化制品3，是使用低含水量的单板和粘合剂以约0.1g/in2的铺展速率形成，粘合剂使用35重量％的高岭土和余量的M20异氰酸酯。
代表本发明的一个实施方案的固化制品4，是使用高含水量的单板和粘合剂以约0.1g/in2的铺展速率形成，粘合剂使用35重量％的高岭土和余量的M20异氰酸酯。
不代表本发明内容的比较固化制品1使用低含水量的单板和粘合剂以约0.1g/in2的铺展速率形成，粘合剂使用M20异氰酸酯并且不使用任何填料。
不代表本发明内容的比较固化制品2使用高含水量的单板和粘合剂以约0.1g/in2的铺展速率形成，粘合剂使用M20异氰酸酯并且不使用任何填料。
不代表本发明内容的比较固化制品3使用低含水量的单板和粘合剂以约0.1g/in2的铺展速率形成，粘合剂使用M20异氰酸酯并且不使用任何填料。
不代表本发明内容的比较固化制品4使用高含水量的单板和粘合剂以约0.1g/in2的铺展速率形成，粘合剂使用M20异氰酸酯并且不使用任何填料。
每个固化制品和每个比较固化制品根据APA自愿产品标准：PS1-09结构胶合板的测试程序形成剪切测试样品。
在形成之后，在室温和50％湿度条件下用样品的剪切实验对12个样品的每个固化制品1和2以及每个比较固化制品1和2进行评估，以确定在粘合层(bond line)处的木材破坏率和剪切强度。
另外，对12个样品的每个固化制品3和4以及每个对比固化制品3和4进行评估以确定在粘合层处的木材破坏率和剪切强度。
固化制品3和4以及比较固化制品3和4的状态调节如在前述APA自愿产品标准：PS1-09结构胶合板测试程序中所述。剪切强度测试根据在BS EN 314-1中描述的标准完成。下表1列出了12项评估的平均值(平均值)。
术语“低含水量单板”描述了包含约5重量％的水的单板。
术语“高含水量单板”描述了包含约20重量％的水的单板。
术语“干测试”描述了制品在干燥条件下在没有任何湿浸泡的情况下的剪切测试。
术语“湿测试”描述制品在水中浸泡并且在真空和压力下的制品的剪切测试，也如在APA标准中所阐述的。也如在APA标准中所阐述的，当制品仍然用水饱和时也对其进行了评估。
表1
表1(续)
表1(续)
表1(续)
含有高岭土填料所提供的优点是所有固化制品都超过表2中BS EN314-2：1993给出的要求。相反，在高岭土填料不存在的情况下，比较固化物品3不能满足这些相同的要求。
贯穿整个发明前述实施方案的所有组合在此被明确地考虑在一个或多个非限制性实施方案中，即使这样的公开没有在上面的单个段落或部分中逐字描述。换句话说，明确预期的实施方案可以包括本发明任何部分的上述任何选择和组合的一个或多个元素。
只要变化保持在本发明的范围内，上述值中的一个或多个值可变化±5％、±10％、±15％、±20％、±25％等。出人意料的结果可能从马库什组独立于所有其他成员的每个成员中获得。每个成员可以单独和/或组合地被依赖，并为所附权利要求范围内的具体实施方案提供足够的支持。在此明确地涵盖单一和多项引用的独立和从属权利要求的所有组合的主题。本发明包括描述性文字是说明性的而非限制性。考虑到上述教导，本发明的许多改进和变化是可能的，并且本发明可以以与本文中具体描述的不同的方式实施。
还应理解的是，在描述本发明的各种实施方式时所依赖的任何范围和子范围独立地且集体地落入所附权利要求的范围内，并且理解为描述和考虑的所有范围，包括全部和/或其中的部分数值，即使这些值在这里没有明确写出。本领域的技术人员容易认识到，所列举的范围和子范围充分地描述和实现了本发明的各种实施方案，并且这样的范围和子范围可以被进一步划分为相关的一半、三分之一、四分之一、五分之一等等。仅举一个实例，范围“从0.1至0.9”可以进一步划分为较低的三分之一，即从0.1到0.3，中间三分之一，即从0.4到0.6，以及上三分之一，即从0.7到0.9，其单独地和共同地在所附权利要求的范围内，可以单独地和/或共同地依赖，并为所附权利要求范围内的具体实施方案提供足够的支持。另外，关于定义或修改范围的语言，诸如“至少”、“大于”、“小于”、“不大于”等等，应该理解，这样的语言包括子范围和/或上限或下限。作为另一个示例，“至少10”的范围固有地包括从至少10到35的子范围，从至少10到25的子范围，从25到35的子范围等等，并且每个子范围可以单独和/或共同依赖，并且在所附权利要求的范围内为具体实施方式提供足够的支持。最后，在所附权利要求的范围内，可以依赖于公开范围内的单个数字并且为具体实施方案提供足够的支持。例如，“从1到9”的范围包括各种单独的整数，例如3，以及包括小数点(或分数)的单个数字，例如4.1，其可以被依赖并且为在所附权利要求范围内的特定实施方案提供充分的支持。

Claims (20)

1.一种预固化胶合板制品，其包含：
A.第一木质单板；
B.与所述第一木质单板相对设置的第二木质单板；和
C.设置在所述第一木质单板和第二木质单板之间的粘合剂组合物；其中所述粘合剂组合物基本上由以下组分组成：
(1)异氰酸酯组分；和
(2)以基于所述粘合剂组合物总重量大于10至50重量％的量存在的高岭土；和
其中所述第一木质单板和第二木质单板中的每一个独立地具有0至45重量％的含水量。
2.根据权利要求1所述的预固化胶合板制品，其中所述异氰酸酯组分是聚亚甲基-4,4'-二苯基二异氰酸酯(pMDI)。
3.根据权利要求1或2所述的预固化胶合板制品，其中所述高岭土以基于所述粘合剂组合物总重量大于20至40重量％的量存在。
4.根据权利要求1或2所述的预固化胶合板制品，其中所述高岭土以基于所述粘合剂组合物总重量的30-40重量％的量存在。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的预固化胶合板制品，其中所述粘合剂组合物不含稀释剂。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的预固化胶合板制品，其中所述粘合剂组合物基本上由所述异氰酸酯组分、所述高岭土和稀释剂组成。
7.根据权利要求6所述的预固化胶合板制品，其中所述稀释剂是磷酸三乙酯。
8.根据权利要求6所述的预固化胶合板制品，其中所述稀释剂是有机溶剂。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的预固化胶合板制品，进一步包括一个或多个另外的木质单板和置于每对另外的木质单板之间的另外的粘合剂组合物，每个另外的木质单板独立地覆盖邻接的木质单板并且其中所述另外的粘合剂组合物基本上由另外的异氰酸酯组分和高岭土组成，高岭土以基于所述另外的粘合剂组合物总重量大于10至50重量％的量存在。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的预固化胶合板制品，其中每个所述木质单板独立地具有10至30重量％的含水量。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的预固化胶合板制品，其中所述粘合剂组合物具有通过流变仪在100s-1的标称剪切速率下测量的0.4至1.2Pa.s的粘度。
12.一种形成权利要求1-11中任一项所述的预固化胶合板制品的方法，其中所述方法包括以下步骤：
提供第一木质单板和第二木质单板；
将粘合剂组合物置于第一木质单板上；和
将第二木质单板覆盖到第一木质单板上，使得第二木质单板与布置在第一木质单板上的粘合剂组合物直接接触，并且将粘合剂组合物设置在第一木质单板和第二木质单板之间以形成预固化胶合板制品。
13.一种固化胶合板制品，其包含：
A.第一木质单板；
B.与所述第一木质单板相对设置的第二木质单板；和
C.设置在所述第一木质单板和第二木质单板之间的固化粘合剂组合物；
其中所述固化粘合剂组合物基本上由以下组分组成：
(1)异氰酸酯组分的自聚合产物；和
(2)以基于所述固化粘合剂组合物总重量大于10至50重量％的量存在的高岭土；和
其中所述第一木质单板和第二木质单板中的每一个独立地具有0至45重量的含水量。
14.根据权利要求13的固化胶合板制品，其中所述异氰酸酯组分是聚亚甲基-4,4'-二苯基二异氰酸酯(pMDI)。
15.根据权利要求13或14的固化胶合板制品，其中所述高岭土以基于所述固化粘合剂组合物总重量30-40重量％的量存在。
16.根据权利要求13-15中任一项所述的固化胶合板制品，其中所述粘合剂组合物基本上由所述异氰酸酯组分，所述高岭土和稀释剂组成。
17.根据权利要求16的固化胶合板制品，其中所述稀释剂是磷酸三乙酯。
18.根据权利要求13-15中任一项所述的固化胶合板制品，进一步包括一个或多个另外的木质单板和设置在每对另外的木质单板之间的另外的粘合剂组合物，每个另外的木质单板独立地覆盖邻接的木质单板，并且其中所述另外的粘合剂组合物基本上由另外的异氰酸酯组分和高岭土组成，高岭土以基于所述另外的粘合剂组合物总重量大于10至50重量％的量存在。
19.根据权利要求13-16中任一项所述的固化胶合板制品，其显示出50至85％的木材保留。
20.一种形成权利要求13-17中任一项所述的固化胶合板制品的方法，其中所述方法包括以下步骤：
提供第一木质单板；
将粘合剂组合物置于第一木质单板上，其中粘合剂组合物基本上由异氰酸酯组分和高岭土组成；
将第二木质单板覆盖到第一木质单板上，使得第二木质单板与设置在第一木质单板上的粘合剂组合物直接接触，并且将粘合剂组合物设置在第一木质单板和第二木质单板之间以形成预固化胶合板制品；和
压缩和加热预固化胶合板制品，使得异氰酸酯组分与第一木质单板和第二木质单板中存在的水分反应以形成自聚合产品，固化粘合剂组合物和固化胶合板制品。
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