KR102242166B1 - 리그노셀룰로스 복합 물품 - Google Patents

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Abstract

리그노셀룰로스 복합 물품은 복수의 리그노셀룰로스 단편, 및 상기 복수의 리그노셀룰로스 단편을 결합시키기 위한, 상기 복수의 리그노셀룰로스 단편 상에 배치된 접착제 시스템을 포함한다. 접착제 시스템은 결합제 성분 및 상용화제 성분을 포함한다. 적합한 결합제 성분의 예는 이소시아네이트 성분, 예를 들어 디페닐메탄 디이소시아네이트 (MDI), 중합체 디페닐메탄 디이소시아네이트 (pMDI), 및 이들의 조합물이다. 상용화제 성분은 트리알킬 포스페이트를 포함한다. 상용화제 성분은 결합제 성분 100 중량부를 기준으로 적어도 약 0.5 중량부의 양으로 사용된다. 상용화제 성분은 복합 물품의 제작 동안 필요한 압착 시간의 양을 감소시키는데 유용하다. 접착제 시스템은 이소시아네이트-반응성 성분과 같은 추가 성분을 포함할 수 있다. 복합 물품은 배향 스트랜드 보드 (OSB), 파티클보드 (PB), 섬유보드 (예를 들어, 중밀도 섬유보드; MDF) 등과 같은 다양한 리그노셀룰로스 복합품일 수 있다.

Description

리그노셀룰로스 복합 물품 {LIGNOCELLULOSIC COMPOSITE ARTICLES}
<관련 출원의 상호참조>
본 출원은 각각 2013년 9월 30일자 및 2014년 8월 1일자로 출원된 미국 가출원 제61/884,223호 및 제62/032,123호를 우선권 주장하며 그의 모든 이익을 주장하고, 이들 각각의 내용은 하나 이상의 비-제한적 실시양태에서 명백히 본원에 참조로 포함된다.
<기술분야>
본 개시내용은 일반적으로 리그노셀룰로스 복합 물품, 보다 구체적으로 복수의 리그노셀룰로스 단편 및 상기 복수의 리그노셀룰로스 단편 상에 배치된 접착제 시스템을 포함하는 리그노셀룰로스 복합 물품, 및 상기 리그노셀룰로스 복합 물품의 형성 방법에 관한 것이다.
리그노셀룰로스 복합 물품, 예컨대 배향 스트랜드 보드 (OSB), 배향 스트랜드 럼버 (OSL), 파티클보드(particleboard)(PB), 스크림버(scrimber), 아그리파이버 보드(agrifiber board), 칩보드, 플레이크보드(flakeboard), 및 섬유보드, 예를 들어 중밀도 섬유보드 (MDF)는 일반적으로 리그노셀룰로스 단편을 블렌더 또는 유사한 장치에서 텀블링 또는 교반하면서 리그노셀룰로스 단편을 결합제 조성물 (예를 들어 수지)과 블렌딩하거나 리그노셀룰로스 단편에 결합제 조성물 (예를 들어 수지)을 분무함으로써 제조한다. 결합제-리그노셀룰로스 혼합물을 형성하기에 충분히 블렌딩한 후, 이하 결합제 조성물로 코팅되어 있는 리그노셀룰로스 단편을 생성물, 구체적으로 느슨한 매트로 형성하고, 이를 가열된 플레튼/판 사이에서 압축하여 결합제 조성물을 고정하고, 리그노셀룰로스 단편을 조밀 형태, 예컨대 보드, 패널, 또는 다른 형상으로 함께 결합시킨다. 일반적으로, 느슨한 매트를 압축하는 통상적인 방법은 의도적으로 느슨한 매트로 주입되거나 또는 느슨한 매트 중의 리그노셀룰로스 단편으로부터 동반 수분을 방출함으로써 생성되는 다양한 양의 증기의 존재 하에 약 120℃ 내지 약 225℃의 온도에서 수행된다. 일반적으로, 이러한 방법은 또한 리그노셀룰로스 단편을 결합제 조성물과 블렌딩하기 전 리그노셀룰로스 단편의 수분 함량이 약 2 중량% 내지 약 20 중량%이어야 한다.
리그노셀룰로스 단편은 칩, 세이빙(shaving), 스트랜드, 스크림(scrim), 웨이퍼, 섬유, 소더스트(sawdust), 버개스(bagasse), 짚 및 목재 울(wood wool)의 형태일 수 있다. 리그노셀룰로스 단편의 크기가 예를 들어 1 내지 7 인치로 비교적 보다 클 경우, 상기 방법에 의해 제조된 리그노셀룰로스 복합 물품은 조작된 목재(engineered wood)라 지칭될 수 있다. 이들 조작된 목재에는 적층 스트랜드 럼버, OSB, OSL, 스크림버, 평행 스트랜드 럼버, 및 적층 배니어 럼버가 포함된다. 리그노셀룰로스 단편이 예를 들어 전형적인 소더스트 및 정련 섬유 크기보다 비교적 더 작을 경우, 리그노셀룰로스 복합 물품은 파티클보드 (PB) 및 섬유보드, 예를 들어 MDF이다. 다른 조작된 목재, 예컨대 합판은 샌드위치 구조로 결합제 조성물에 의해 함께 유지되는 보다 큰 럼버 시트를 사용한다. 또다른 조작된 목재, 예컨대 스크림버는 평균 직경이 약 2 내지 10 mm 범위이고, 길이가 수 피트인 얇고 길며 불규칙한 목재 단편을 사용한다.
럼버를 절단하기에 적합한 크기인 나무 몸통이 점점 부족해져 조작된 목재가 개발되었다. 이러한 조작된 목재는 강도 및 안정성과 같은 유리한 물리적 특성을 가질 수 있다. 조작된 목재의 또다른 이점은 다른 목재 및 리그노셀룰로스 재료의 가공에 의해 생성되는 폐기물로부터 조작된 목재를 제조할 수 있다는 것이다. 이는 재생 공정으로부터의 에너지 절감 및 효율 그리고 매립지 공간 절감으로 이어진다.
이러한 리그노셀룰로스 복합 물품을 제조하는데 사용되어 온 결합제 조성물은 페놀 포름알데히드 (PF) 수지, 우레아 포름알데히드 (UF) 수지 및 이소시아네이트 수지를 포함한다. 이소시아네이트 화학 기반의 결합제 조성물은 물 흡수율이 낮고, 접착 및 응집 강도가 높으며, 제형물에 있어 융통성이 있고, 경화 온도 및 속도 측면에서 변통성이 있으며, 구조적 특성이 뛰어나고, 물 함량이 높은 리그노셀룰로스 재료와 결합할 수 있으며, 중요하게는 포름알데히드 배출이 없기 때문에 상기 결합제 조성물은 상업적으로 바람직하다. 이러한 결합제 조성물을 이용하는 리그노셀룰로스 복합 물품에는 상응하는 특성/유익이 부여된다.
복합 물품의 강도를 개선시키기 위하여 리그노셀룰로스 재료를 폴리메틸렌 폴리(페닐 이소시아네이트) (중합체 MDI 또는 pMDI로도 공지)로 처리할 수 있다. 전형적으로, 이러한 처리는 이소시아네이트를 리그노셀룰로스 재료에 적용하고, 열 및 압력을 가하여 또는 실온에서 이소시아네이트를 경화시키는 것을 포함한다. pMDI를 주위 조건 하에서 경화시키는 것이 가능하지만, 잔류 이소시아네이트 (NCO)기는 처리된 물품 상에 수 주일 또는 심지어 일부 경우에서는 수 개월 동안 남아 있는다. 또한, 이러한 목적을 위해 톨루엔 디이소시아네이트 (TDI)가 사용될 수도 있으나, 일반적으로 환경적인 견지에서 덜 허용가능하다. 각종 가공 문제를 해결하기 위해, 특히 프레스 플레튼에의 접착을 감소시키고 이소시아네이트의 반응성을 감소시키기 위해, 결합제 조성물 중에 사용되고 있는 바람직한 이소시아네이트 재료 중에는 이소시아네이트 예비중합체가 있다.
불행하게도, PF 및/또는 UF 수지 대신에 이소시아네이트를 사용하였을 때의 단점에는 플레튼에의 접착으로 인한 가공의 어려움, 점착(tack) 또는 저온-점착 (cold-tack)의 부족 (즉, 이소시아네이트가 "점착성"이 아니거나 또는 "끈적거리지" 않음), 및 특정 상황에서의 특수 보관 필요성이 포함된다. 또한, 이소시아네이트는 연장된 경화 시간을 가질 수도 있고, 이는 그를 사용한 복합 물품의 제작량을 감소시킨다. 추가로, 일부 이소시아네이트 및 관련 성분은 점도가 지나치게 높을 수 있고, 이는 그의 취급을 방해하고, 그와 같은 성분을 사용한 복합 물품의 제작 비용을 증가시킨다.
따라서, 리그노셀룰로스 복합 물품을 형성하는데 유용한 개선된 접착제 시스템을 제공할 여지가 있다. 또한, 개선된 리그노셀룰로스 복합 물품 및 이러한 리그노셀룰로스 복합 물품을 형성하는 개선된 방법을 제공할 여지가 있다.
리그노셀룰로스 복합 물품 ("물품")은 복수의 리그노셀룰로스 단편, 및 상기 복수의 리그노셀룰로스 단편을 결합시키기 위한, 상기 복수의 리그노셀룰로스 단편 상에 배치된 접착제 시스템을 포함한다. 접착제 시스템은 결합제 성분 및 상용화제 성분을 포함한다. 특정 실시양태에서, 결합제 성분은 이소시아네이트 성분을 포함한다. 상용화제 성분은 트리알킬 포스페이트 (TAP)를 포함한다. 상용화제 성분은 결합제 성분 100 중량부를 기준으로 적어도 약 0.5 중량부의 양으로 사용된다. 상기 물품의 형성 방법은 결합제 성분 및 상용화제 성분을 복수의 리그노셀룰로스 단편에 적용하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 결합제 성분 및 상용화제 성분이 상부에 적용된 복수의 리그노셀룰로스 단편을 캐리어 상에 배치하여 괴상(mass)을 형성하는 단계를 추가로 포함한다. 상기 방법은 물품을 형성하기에 충분한 소정의 시간 동안 괴상에 압력 및/또는 열을 가하는 단계를 추가로 포함한다.
임의의 특정 이론에 얽매이거나 또는 제한되고자 하는 의도 없이, 상용화제 성분의 존재는, 물품을 형성하는데 상용화제 성분이 사용되지 않는 경우 필요한 시간의 양에 비해, 물품을 형성하는데 필요한 시간의 양을 감소시킨다고 생각된다. 구체적으로, 상용화제 성분은 물품 제작 동안 접착제 시스템의 경화 시간을 감소시키는데 유용하다고 생각된다. 이에 따라, 제작 속도, 예를 들어 압착 속도의 증가 (즉, 더 짧은 압착 시간)를 통해 물품 생산량을 증가시킬 수 있다. 복수의 리그노셀룰로스 단편으로의 접착제 시스템 성분의 적용이 통상의 접착제에 비해 개선되는 것과 같은 다른 제작 이득이 또한 실현될 수 있다. 또한, 개시내용 물품은 탁월한 물리적 특성을 포함한다고 여겨진다. 예를 들면, 특정 실시양태에서, 상기 물품은 각각 통상의 물품에 비해 증가된 결합 강도, 감소된 가장자리 팽윤, 개선된 이형 특성, 개선된 굴곡 모듈러스, 및/또는 감소된 배출물 중 하나 이상을 가질 수 있다. 상용화제 성분의 사용에 의해 제공되는 다른 잠재적 이점은 리그노셀룰로스 단편의 개선된 가소화; 리그노셀룰로스 단편 상의 개선된 분포로 이어지는 감소된 결합제 성분 점도; 및 물품의 개선된 불꽃 시험 성능이라고 생각된다. 상용화제 성분은 상 전이 촉매작용 및/또는 점도 감소 메카니즘을 통해, 물품을 형성하는데 사용되는 다른 임의적 성분, 예컨대 폴리올의 성능을 또한 개선시킬 수 있다고 생각된다.
본 개시내용의 다른 이점은 첨부된 도면(들)과 관련하여 고찰하는 경우 하기 상세한 설명을 참고로 보다 양호하게 이해되는 바와 같이 용이하게 이해될 것이다.
도 1은 실시예 부분에 기재된 리그노셀룰로스 복합 물품의 밀도를 예시하는 구간 플롯이고;
도 2는 실시예 부분에 기재된 리그노셀룰로스 복합 물품의 두께 (인치)를 예시하는 구간 플롯이고;
도 3은 실시예 부분에 기재된 리그노셀룰로스 복합 물품의 내부 결합 (IB) 강도 (psi) 및 압착 시간 (초)을 예시하는 플롯이고;
도 4는 실시예 부분에 기재된 리그노셀룰로스 복합 물품의 밀도 조정된 IB 강도 (psi) 및 압착 시간 (초)을 예시하는 플롯이고;
도 5는 실시예 부분에 기재된 리그노셀룰로스 복합 물품의 IB 강도 (psi) 및 압착 시간 (초)을 예시하는 플롯이고;
도 6a는 초/10 단위로 측정된 스테인레스강 상의 제1, 제2 및 제3 샘플의 물 접촉각을 나타내는 선 그래프이고;
도 6b는 물 접촉각을 나타내는 스테인레스강 상의 탈이온수 액적 사진이고;
도 6c는 물 접촉각을 나타내는 스테인레스강 상의 탈이온수와 실리콘 계면활성제의 혼합물 액적 사진이고;
도 6d는 물 접촉각을 나타내는 스테인레스강 상의 탈이온수와 실리콘 계면활성제와 TEP의 혼합물 액적 사진이고;
도 7a는 초/10 단위로 측정된 강철 상의 제1, 제2 및 제3 샘플의 물 접촉각을 나타내는 선 그래프이고;
도 7b는 물 접촉각을 나타내는 강철 상의 탈이온수 액적 사진이고;
도 7c는 물 접촉각을 나타내는 강철 상의 탈이온수와 실리콘 계면활성제의 혼합물 액적 사진이고;
도 7d는 물 접촉각을 나타내는 강철 상의 탈이온수와 실리콘 계면활성제와 TEP의 혼합물 액적 사진이고;
도 8a는 초/10 단위로 측정된 알루미늄 상의 제1, 제2 및 제3 샘플의 물 접촉각을 나타내는 선 그래프이고;
도 8b는 물 접촉각을 나타내는 알루미늄 상의 탈이온수 액적 사진이고;
도 8c는 물 접촉각을 나타내는 알루미늄 상의 탈이온수와 실리콘 계면활성제의 혼합물 액적 사진이고;
도 8d는 물 접촉각을 나타내는 알루미늄 상의 탈이온수와 실리콘 계면활성제와 TEP의 혼합물 액적 사진이다.
본원에서 리그노셀룰로스 복합 물품 ("물품")이 개시된다. 상기 물품은 다양한 용품에 사용될 수 있다. 이러한 용품의 예로는 포장재; 가구 및 카비네트리(cabinetry); 지붕 및 바닥 덮개; 지붕, 바닥, 및 외장 패널; 창문 및 문 틀; 및 웹스탁(webstock), 예를 들어 조작된 I-빔용 웹스탁이 포함되나, 이에 제한되는 것은 아니다.
다양한 실시양태에서, 물품은 다양한 형태의 조작된 리그노셀룰로스 복합품, 예를 들어 조작된 목재 복합품, 예컨대 배향 스트랜드 보드 (OSB); 배향 스트랜드 럼버 (OSL); 스크림버; 섬유보드, 예컨대 저밀도 섬유보드 (LDF), 중밀도 섬유보드 (MDF) 및 고밀도 섬유보드 (HDF); 칩보드; 플레이크보드 또는 플레이크 보드; 파티클보드 (PB); 합판 등으로 지칭될 수 있다. 일반적으로, 물품은 OSB, OSL, PB, 스크림버, 합판, LDF, MDF 또는 HDF 형태, 보다 전형적으로는 PB, MDF, HDF 또는 OSB 형태이나; 물품은 본원에 기재 및 예시된 것들과 같은, 그러나 이에 제한되지 않는 다른 조작된 목재 형태일 수 있음을 이해하여야 한다. 리그노셀룰로스 복합 물품의 명칭은 종종 관련 기술분야에서 상호교환적으로 사용됨을 이해하여야 한다. 예를 들어, OSB로 지칭할 수 있는 동일한 복합품이 플레이크 보드로 지칭될 수 있다.
물품은 복수의 리그노셀룰로스 단편을 포함한다. 리그노셀룰로스 단편은 다양한 리그노셀룰로스 재료에서 유래될 수 있다. 일반적으로, 리그노셀룰로스 단편은 목재에서 유래되나; 리그노셀룰로스 단편은 버개스, 짚, 아마 잔류물, 견과 껍질, 곡물 낟알 껍질 등 및 이들의 혼합물과 같은 다른 리그노셀룰로스 재료에서 유래될 수 있다. 목재를 리그노셀룰로스 재료로서 사용하는 경우, 리그노셀룰로스 단편은 다양한 종의 경목(hardwood) 및/또는 연목(softwood)으로부터 제조할 수 있다. 유리 섬유, 운모, 석면, 고무, 플라스틱 등과 같은 플레이크, 섬유상 또는 다른 미립자 형태의 비-리그노셀룰로스 재료를 또한 리그노셀룰로스 재료와 혼합할 수 있으나, 이러한 재료는 일반적으로 요구되지 않는다.
리그노셀룰로스 단편은 다양한 공정으로부터, 예컨대 작은 통나무, 산업용 목재 잔류물, 나뭇가지, 거친 펄프목재 등을 소더스트, 칩, 플레이크, 웨이퍼, 스트랜드, 스크림, 섬유, 시트 등 형태의 단편으로 분쇄함으로써 제조될 수 있다. 특정 실시양태에서, 리그노셀룰로스 단편은 OSB, OSL, 스크림버 및 파티클보드 (PB)를 형성하기 위해 전형적으로 사용되는 단편을 포함한다. 다른 실시양태에서, 리그노셀룰로스 단편은 LDF, MDF 및 HDF와 같은 섬유보드를 형성하기 위해 전형적으로 사용되는 단편을 포함한다. 또다른 실시양태에서, 리그노셀룰로스 단편은 합판을 형성하기 위해 전형적으로 사용되는 단편을 포함한다. 물품은 스트랜드 및 소더스트와 같은 상기한 재료 및/또는 단편의 다양한 조합물을 포함할 수 있음을 이해하여야 한다. 더욱이, 물품은 패널 및 보드 이외의 형상으로 형성될 수 있다.
리그노셀룰로스 단편은 다양한 통상적인 기술에 의해 제조될 수 있다. 예를 들면, 펄프목재급 통나무를 통상적인 둥근 목재 플레이커를 사용하는 하나의 작업에서 플레이크로 전환시킬 수 있다. 대안적으로, 통상적인 장치를 사용하여 통나무 및 벌목 잔류물을 약 0.5 내지 약 3.5 인치 정도의 잔사(fingerling)로 절단할 수 있으며, 잔사를 통상적인 고리형 플레이커에서 플레이크화할 수 있다. 통나무는 플레이크화 전에 전형적으로 박피된다. 물품은 리그노셀룰로스 단편을 형성하기 위한 임의의 특정 방법으로 제한되지 않는다.
리그노셀룰로스 단편의 치수는 특별히 중요하지는 않다. OSB를 형성하기 위해 사용되는 실시양태와 같은 특정 실시양태에서, 리그노셀룰로스 단편은 전형적으로 평균 길이가 약 2.5 내지 약 6 인치이고 평균 폭이 약 0.5 내지 약 2 인치이며 평균 두께가 약 0.1 내지 약 0.5 인치인 스트랜드를 포함한다. 관련 기술분야의 통상의 기술자가 목적하는 대로 다른 크기를 사용할 수도 있음을 이해하여야 한다. 이들 실시양태 중 일부에서, 물품은 스트랜드 이외에 칩과 같은 다른 유형의 리그노셀룰로스 단편을 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 전형적으로 폭이 약 1.5 인치이고 길이가 약 12 인치인 스트랜드를 사용하여 적층 스트랜드 럼버를 제조할 수 있는 반면, 전형적으로 폭이 약 0.12 인치이고 길이가 약 9.8 인치인 스트랜드를 사용하여 평행 스트랜드 럼버를 제조할 수 있다. 플레이크보드를 형성하기 위해 사용되는 실시양태와 같은 특정 실시양태에서, 리그노셀룰로스 단편은 평균 길이가 약 2 내지 약 6 인치이고 평균 폭이 약 0.25 내지 약 3 인치이고 평균 두께가 약 0.005 내지 약 0.05 인치인 플레이크를 포함한다. 스크림버를 형성하기 위해 사용되는 실시양태와 같은 다른 실시양태에서, 리그노셀룰로스 단편은 평균 직경이 약 0.25 내지 약 20, 약 0.5 내지 약 15, 또는 약 1 내지 약 10 mm 범위이고 길이가 수 인치 내지 수 피트 범위인 얇고 불규칙한 단편을 포함한다. 리그노셀룰로스 단편, 예를 들어 스크림의 적합한 크기 및 형상 뿐만 아니라 스크림버의 제작 방법에 대한 상세한 정보는 미국 특허 제6,344,165호 (Coleman)에 기재되어 있으며, 그의 개시내용은 전체가 본원에 참조로 포함된다. 또다른 실시양태에서, 리그노셀룰로스 단편은 통상의 PB를 형성하기 위해 전형적으로 사용되는 것들이다. 목적하는 물품을 제조하기에 보다 적합한 크기를 생성하기 위해 바람직할 경우, 리그노셀룰로스 단편을 사용 전에 추가로 밀링할 수 있다. 예를 들면, 다양한 크기 및 형상의 리그노셀룰로스 단편을 형성하기 위해 해머, 윙 비터(wing beater), 및 톱니형 디스크 밀(toothed disk mill)을 사용할 수 있다.
리그노셀룰로스 단편은 다양한 수분 함량을 가질 수 있으며, 존재하는 경우, 물은 하기에 추가로 기재되는 이소시아네이트-반응성 성분으로서의 역할을 할 수 있다. 전형적으로, 리그노셀룰로스 단편의 수분 함량은 리그노셀룰로스 단편 100 중량부를 기준으로 약 1 내지 약 20, 약 2 내지 약 15, 약 3 내지 약 12, 또는 약 5 내지 약 10 중량부 (물), 또는 이들 사이의 임의의 하위범위이다. 리그노셀룰로스 단편 내 (및/또는 상)에 존재하는 경우, 물은 물품의 경화 또는 고정을 돕는다. 리그노셀룰로스 단편은 고유 수분 함량을 가질 수 있거나; 또는 대안적으로, 물품 형성 전에 및/또는 동안 리그노셀룰로스 단편의 목적하는 수분 함량을 얻기 위해, 예컨대 리그노셀룰로스 단편을 각각 습윤 또는 건조시킴으로써, 물을 리그노셀룰로스 단편에 첨가하거나 또는 그로부터 제거할 수 있음을 이해하여야 한다.
형성하고자 하는 물품의 유형에 따라, 리그노셀룰로스 단편을 다양한 양으로 물품에 사용한다. 전형적으로, 예컨대 OSB, PB, 스크림버 또는 MDF 적용에서, 리그노셀룰로스 단편은 물품 100 중량부를 기준으로 약 75 내지 약 99, 약 85 내지 약 98, 약 90 내지 약 97, 또는 약 92 내지 약 95.5 중량부, 또는 이들 사이의 임의의 하위범위의 양으로 사용한다. 상기 양은 리그노셀룰로스 단편의 수분 함량을 비롯한 각종 인자에 따라 보다 높거나 또는 보다 낮을 수 있음을 이해하여야 한다. 예를 들어, 리그노셀룰로스 단편의 수분 함량은 지리학적 위치, 공급원 등, 예컨대 밀(mill) 간의 편차에 의해 다양할 수 있다.
물품은 접착제 시스템을 추가로 포함한다. 특정 실시양태에서, 물품은 리그노셀룰로스 단편 및 접착제 시스템을 포함한다. 추가의 실시양태에서, 물품은 리그노셀룰로스 단편 및 접착제 시스템으로 본질적으로 이루어진다. 다른 추가의 실시양태에서, 물품은 리그노셀룰로스 단편 및 접착제 시스템으로 이루어진다. 다른 관련 실시양태에서, 물품은 첨가제 성분을 추가로 포함한다.
접착제 시스템은 리그노셀룰로스 단편을 결합시키기 위해 리그노셀룰로스 단편 상에 배치된다. "상에 배치된다"란 접착제 시스템이 리그노셀룰로스 단편의 적어도 일부와 접촉함을 의미한다. 접착제 시스템은 결합제 성분 및 상용화제 성분을 포함한다. 하기에 기재되는 바와 같이, 접착제 시스템은 1종 이상의 추가 성분을 포함할 수 있다. 접착제는 일반적으로 결합제 성분 및 상용화제 성분으로부터 형성된다. 많은 실시양태에서, 결합제 성분은, 그것이 물품 형성 동안 단지 소정 기간 동안만 존재할 수 있도록, (물과, 서로 자체적으로 및/또는 또다른 성분과) 반응함을 이해하여야 한다. 예를 들어, 대부분 내지 모든 결합제 성분은, 형성 후의 물품 중에 결합제 성분이 거의 내지는 전혀 없도록, 물품 형성 동안 반응할 수 있다. 다른 실시양태에서, 결합제 성분 중 일부 양이 형성 후의 물품 중에 존재할 수 있다.
결합제 성분은 전형적으로 이소시아네이트 성분, 포름알데히드 수지, 단백질-기반 접착제, 또는 이들의 조합물로부터 선택된다. 사용되는 경우, 이소시아네이트 성분은 전형적으로 중합체 디페닐메탄 디이소시아네이트 (pMDI)이나; 다른 이소시아네이트를 하기에 기재한 바와 같이 또한 사용할 수 있다. 사용되는 경우, 포름알데히드 수지는 전형적으로 우레아 포름알데히드 (UF) 수지 또는 멜라민 UF 수지이나, 다른 포름알데히드, 예를 들어 페놀 포름알데히드 (PF) 수지를 또한 사용할 수 있다. 사용되는 경우, 단백질-기반 접착제는 전형적으로 대두-기반 접착제이나, 다른 단백질-기반 접착제, 예를 들어 카제인-기반 접착제를 또한 사용할 수 있다.
일반적으로, 결합제 성분은 이들의 반응 생성물이 최종 경화 상태로 경화되어 접착제 시스템 및 그에 따른 물품을 형성하기 전에 단지 특정 시간 동안만 존재한다. 즉, 반응 생성물은 일반적으로, 물품을 형성하기 위해 사용되는 성분들 사이에서 반응이 일어난 후, 예를 들어 이소시아네이트 성분과 이소시아네이트-반응성 성분 간의 반응이 일어난 후, 접착제 시스템의 최종 경화 상태이다 (하기에 기재).
접착제 성분은 예비혼합하거나 배합하여 접착제 시스템을 형성할 수 있으며, 이어서 접착제 시스템을 리그노셀룰로스 단편에 적용할 수 있다. 특정 실시양태에서, 결합제 성분, 상용화제 성분 및 임의로 1종 이상의 추가 성분은 예비혼합하고 적용하기 보다는, 물품의 형성 동안, 개별적으로 리그노셀룰로스 단편에 적용하고/하거나 이미 리그노셀룰로스 단편 상에 존재한다 (이에 대해 하기에 추가로 기재). 다른 실시양태에서, 예를 들어 결합제 및 상용화제 성분, 상용화제 및 이소시아네이트-반응성 성분 등 2종 이상의 성분을 예비혼합하고 적용한다.
결합제 성분은 일반적으로, 경화되면 리그노셀룰로스 단편을 서로 접착시킨다. 예를 들어, 이소시아네이트 성분과 이소시아네이트-반응성 성분의 반응 생성물은 연결, 예를 들어 우레아 연결을 통해 리그노셀룰로스 단편을 결합시킬 수 있다. 상용화제 성분은 일반적으로 반응 생성물의 일부가 되지 않도록 (비록 그 내부에 존재할 수 있을지라도) 불활성이다. 목재 복합품에 대한 일반적인 접착 메카니즘은 문헌[THE POLYURETHANES HANDBOOK (David Randall & Steve Lee eds., John Wiley & Sons, Ltd. 2002)] 제397면 내지 제399면에 상세히 기재되어 있으며, 그의 개시내용은 다양한 비-제한적 실시양태에서 전체가 본원에 참조로 포함된다.
결합제 성분의 제1 실시양태에서, 접착제 시스템은 이소시아네이트 성분 및 이소시아네이트 성분과 반응성인 이소시아네이트-반응성 성분의 반응 생성물을 포함한다. 이소시아네이트 성분은 전형적으로 2개 이상의 관능기, 예를 들어 2개 이상의 이소시아네이트 (NCO) 기를 갖는 폴리이소시아네이트이다. 상기 또다른 방식으로는, 이소시아네이트 성분은 단지 이소시아네이트이거나 또는 이소시아네이트들의 조합물일 수 있다. 적합한 유기 폴리이소시아네이트에는 통상의 지방족, 지환족, 아르지방족 및 방향족 이소시아네이트가 포함되나, 이에 제한되는 것은 아니다. 특정 실시양태에서, 이소시아네이트 성분은 디페닐메탄 디이소시아네이트 (MDI), 중합체 디페닐메탄 디이소시아네이트 (pMDI), 및 이들의 조합물로부터 선택된다. 중합체 디페닐메탄 디이소시아네이트는 폴리메틸렌 폴리페닐렌 폴리이소시아네이트로도 지칭될 수 있다. 다른 실시양태에서, 이소시아네이트 성분은 유화성 MDI (eMDI)이다. 다른 적합한 이소시아네이트의 예로는 톨루엔 디이소시아네이트 (TDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트 (HDI), 이소포론 디이소시아네이트 (IPDI), 나프탈렌 디이소시아네이트 (NDI), 및 이들의 조합물이 포함되나, 이에 제한되는 것은 아니다. 구체적 실시양태에서, 이소시아네이트 성분은 MDI이다. 또다른 구체적 실시양태에서, 이소시아네이트 성분은 pMDI이다. 추가의 구체적 실시양태에서, 이소시아네이트 성분은 MDI와 pMDI의 조합물이다.
특정 실시양태에서, 이소시아네이트 성분은 이소시아네이트-종결된 예비중합체이다. 이소시아네이트-종결된 예비중합체는 이소시아네이트 및 폴리올 및/또는 폴리아민의 반응 생성물이다. 이소시아네이트는 폴리우레탄 분야의 임의의 유형의 이소시아네이트, 예컨대 상기한 폴리이소시아네이트 중 하나일 수 있다. 이소시아네이트-종결된 예비중합체를 제조하기 위해 사용되는 경우, 폴리올은 전형적으로 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 부탄 디올, 글리세롤, 트리메틸올프로판, 트리에탄올아민, 펜타에리트리톨, 소르비톨, 및 이들의 조합물로부터 선택된다. 폴리올은 또한 하기 이소시아네이트-반응성 성분에 관한 논의에서 추가로 기재 및 예시되는 폴리올일 수 있다. 이소시아네이트-종결된 예비중합체를 제조하기 위해 사용되는 경우, 폴리아민은 전형적으로 에틸렌 디아민, 톨루엔 디아민, 디아미노디페닐메탄 및 폴리메틸렌 폴리페닐렌 폴리아민, 아미노알콜, 및 이들의 조합물로부터 선택된다. 적합한 아미노알콜의 예로는 에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 및 이들의 조합물이 포함된다. 이소시아네이트-종결된 예비중합체는 상기한 폴리올 및/또는 폴리아민 중의 2종 이상의 조합물로부터 형성될 수 있다.
이소시아네이트 또는 이소시아네이트-종결된 예비중합체는 이러한 재료를 유화제의 존재 하에 물과 혼합함으로써 수성 유화액의 형태로 사용될 수도 있다. 이소시아네이트 성분은 또한 개질된 이소시아네이트, 예컨대 카르보디이미드, 알로파네이트, 이소시아누레이트 및 뷔렛일 수 있다.
다른 적합한 이소시아네이트로는 미국 특허 제4,742,113호 (Gismondi 등); 제5,093,412호 (Mente 등); 제5,425,976호 (Clarke 등); 제6,297,313호 (Hsu); 제6,352,661호 (Thompson 등); 제6,451,101호 (Mente 등); 제6,458,238호 (Mente 등); 제6,464,820호 (Mente 등); 제6,638,459호 (Mente 등); 제6,649,098호 (Mente 등); 제6,822,042호 (Capps); 제6,846,849호 (Capps); 제7,422,787호 (Evers 등); 제7,439,280호 (Lu 등); 및 제8,486,523호 (Mente); 및 미국 특허 공보 제2005/0242459호 (Savino 등)에 기재된 것들이 포함되며; 이들의 개시내용은 다양한 비-제한적 실시양태에서 전체가 본원에 참조로 포함된다.
적합한 이소시아네이트 성분의 구체적 예는 바스프 코포레이션(BASF Corporation, 미국 뉴저지주 플로햄 파크 소재)으로부터 상표명 루프라네이트(LUPRANATE)®, 예컨대 루프라네이트® M, 루프라네이트® M20, 루프라네이트® MI, 루프라네이트® M20SB, 루프라네이트® M20HB, 및 루프라네이트® M20FB 이소시아네이트로 상업적으로 입수가능하다. 일 실시양태에서, 이소시아네이트 성분은 루프라네이트® M20이다. 또다른 실시양태에서, 이소시아네이트 성분은 루프라네이트® M20FB이다. 이소시아네이트 성분은 상기한 이소시아네이트 및/또는 이소시아네이트-종결된 예비중합체의 임의의 조합물을 포함할 수 있음을 이해하여야 한다.
사용되는 경우, 이소시아네이트 성분은 전형적으로, 예컨대 이소시아네이트 성분을 분무, 포깅(fogging) 및/또는 아토마이징(atomizing)하여 이소시아네이트 성분을 리그노셀룰로스 단편에 적용함으로써, 이소시아네이트 성분을 리그노셀룰로스 단편에 특이적으로 적용하는데 적합한 점도를 갖는다. 전형적으로, 이소시아네이트 성분은 ASTM D2196에 따라 25℃에서 점도가 약 100 내지 약 5,000, 약 100 내지 약 2,500, 또는 약 100 내지 약 1,000 cps, 또는 이들 사이의 임의의 하위범위이다. 적용 기술에 상관없이, 이소시아네이트 성분의 점도는 리그노셀룰로스 단편을 적절하게 코팅하기에 충분하여야 한다.
접착제 시스템은 이소시아네이트 성분 및 이소시아네이트-반응성 성분의 반응 생성물을 포함할 수 있다. 일 실시양태에서, 이소시아네이트-반응성 성분은 물이며, 이는 예를 들어 기존 수분 함량 (또는 그의 일부)으로서 리그노셀룰로스 단편 상에 이미 존재하고/하거나 그에 적용될 수 있다. 다른 실시양태에서, 이소시아네이트-반응성 성분은 폴리올 및/또는 폴리아민을 포함한다. 특정 실시양태에서, 이소시아네이트-반응성 성분은 중합체 폴리올을 포함하며, 이는 그라프트 폴리올로도 지칭될 수 있다. 이소시아네이트-반응성 성분은 상기한 이소시아네이트-반응성 성분들의 조합물, 예를 들어 물 및 폴리올을 포함할 수 있다.
전형적으로, 예컨대 OSB, PB, 스크림버 또는 MDF 적용에서, 이소시아네이트-반응성 성분은 리그노셀룰로스 단편 100 중량부를 기준으로 약 1 내지 약 20, 약 1 내지 약 15, 또는 약 2 내지 약 10 중량부, 또는 이들 사이의 임의의 하위범위의 양으로 사용된다. 본원에 기재된 양은 일반적으로 리그노셀룰로스 단편을 완전히 건조시켜 리그노셀룰로스 단편의 수분 함량 변화를 확인한다는 가정에 기초한 것이다. 보다 구체적인 양을 하기에 기재한다. 이소시아네이트-반응성 성분에 물이 사용되는 경우, 물은 상기한 양으로 또는 리그노셀룰로스 단편의 수분 함량과 관련한 양으로 존재할 수 있다.
사용되는 경우, 폴리올은 전형적으로 통상의 폴리올, 예컨대 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 부탄 디올, 글리세롤, 트리메틸올프로판, 트리에탄올아민, 펜타에리트리톨, 소르비톨, 및 이들의 조합물로부터 선택된다. 다른 적합한 폴리올로는 바이오폴리올, 예를 들어 대두유, 피마자유, 대두-단백질, 평지씨유 등, 및 이들의 조합물이 포함되나, 이에 제한되는 것은 아니다. 특정 폴리올이 가소화 및/또는 필름 형성 및 점착성 (압력과 함께 증가될 수 있음)을 부여한다고 여겨진다. 예를 들어, 일부 폴리올은, 특히 상용화제 성분과 함께, 가소제로서 작용할 수 있다.
적합한 폴리에테르 폴리올로는 다관능성 개시제 존재 하의 시클릭 옥시드, 예를 들어 에틸렌 옥시드 (EO), 프로필렌 옥시드 (PO), 부틸렌 옥시드 (BO) 또는 테트라히드로푸란의 중합에 의해 얻어지는 생성물이 포함되나, 이에 제한되는 것은 아니다. 적합한 개시제 화합물은 복수의 활성 수소 원자를 함유하고, 물, 부탄디올, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜 (PG), 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 톨루엔 디아민, 디에틸 톨루엔 디아민, 페닐 디아민, 디페닐메탄 디아민, 에틸렌 디아민, 시클로헥산 디아민, 시클로헥산 디메탄올, 레조르시놀, 비스페놀 A, 글리세롤, 트리메틸올프로판, 1,2,6-헥산트리올, 펜타에리트리톨, 및 이들의 조합물이 이에 포함된다.
다른 적합한 폴리에테르 폴리올로는 폴리에테르 디올 및 트리올, 예컨대 폴리옥시프로필렌 디올 및 트리올, 및 에틸렌 옥시드 및 프로필렌 옥시드를 이관능성 또는 삼관능성 개시제에 동시에 또는 순차적으로 첨가함으로써 얻어지는 폴리(옥시에틸렌-옥시프로필렌) 디올 및 트리올이 포함된다. 폴리올이 블록 공중합체, 랜덤/블록 공중합체 또는 랜덤 공중합체일 수 있는, 폴리올 성분의 중량을 기준으로 옥시에틸렌 함량이 약 5 내지 약 90 중량%인 공중합체를 또한 사용할 수 있다. 또다른 적합한 폴리에테르 폴리올로는 테트라히드로푸란의 중합에 의해 얻어지는 폴리테트라메틸렌 글리콜이 포함된다.
적합한 폴리에스테르 폴리올로는 다가 알콜, 예컨대 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 네오펜틸글리콜, 1,6-헥산디올, 시클로헥산 디메탄올, 글리세롤, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨 또는 폴리에테르 폴리올 또는 이러한 다가 알콜의 혼합물과, 폴리카르복실산, 특히 디카르복실산 또는 이들의 에스테르-형성 유도체, 예를 들어 숙신산, 글루타르산 및 아디프산 또는 이들의 디메틸 에스테르, 세바스산, 프탈산 무수물, 테트라클로로프탈산 무수물 또는 디메틸 테레프탈레이트 또는 이들의 혼합물과의 히드록실-종결된 반응 생성물이 포함되나, 이에 제한되는 것은 아니다. 락톤, 예를 들어 카프로락톤을 폴리올과 함께 중합시키거나 또는 히드록시 카르복실산, 예를 들어 히드록시 카프로산을 중합시켜 얻어지는 폴리에스테르 폴리올을 또한 사용할 수 있다.
적합한 폴리에스테르아미드 폴리올은 폴리에스테르화 혼합물 중에 에탄올아민과 같은 아미노알콜을 함유시킴으로써 수득될 수 있다. 적합한 폴리티오에테르 폴리올로는 티오디글리콜을 단독으로 또는 다른 글리콜, 알킬렌 옥시드, 디카르복실산, 포름알데히드, 아미노알콜 또는 아미노카르복실산과 함께 축합함으로써 얻어지는 생성물이 포함된다. 적합한 폴리카르보네이트 폴리올로는 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 디에틸렌 글리콜 또는 테트라에틸렌 글리콜과 같은 디올을 디아릴 카르보네이트, 예를 들어 디페닐 카르보네이트, 또는 포스겐과 반응시킴으로써 얻어지는 생성물이 포함된다. 적합한 폴리아세탈 폴리올로는 글리콜, 예컨대 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜 또는 헥산디올을 포름알데히드와 반응시킴으로써 제조되는 것들이 포함된다. 다른 적합한 폴리아세탈 폴리올은 또한 시클릭 아세탈을 중합시킴으로써 제조될 수 있다. 적합한 폴리올레핀 폴리올로는 히드록시-종결된 부탄디엔 단일중합체 및 공중합체가 포함되고, 적합한 폴리실록산 폴리올로는 폴리디메틸실록산 디올 및 트리올이 포함된다.
적합한 폴리올의 구체적 예로는 바스프 코포레이션으로부터 상표명 플루라콜(PLURACOL)®로 상업적으로 입수가능하다. 이소시아네이트-반응성 성분은 상기한 폴리올 중의 2종 이상의 임의의 조합물을 포함할 수 있음을 이해하여야 한다.
중합체 폴리올을 사용하는 특정 실시양태에서, 중합체 폴리올은 그라프트 폴리올이다. 그라프트 폴리올은 그라프트 분산 폴리올 또는 그라프트 중합체 폴리올로도 지칭될 수 있다. 그라프트 폴리올로는 종종, 1종 이상의 비닐 단량체, 예를 들어 스티렌 단량체 및/또는 아크릴로니트릴 단량체와 거대단량체를 폴리올, 예를 들어 폴리에테르 폴리올에서 동일계 중합시킴으로써 얻어지는 생성물, 즉, 중합체 입자가 포함된다. 일 실시양태에서, 이소시아네이트-반응성 성분은 스티렌-아크릴로니트릴 (SAN) 그라프트 폴리올이다.
다른 실시양태에서, 중합체 폴리올은 폴리하른스토프(polyharnstoff, PHD) 폴리올, 폴리이소시아네이트 중부가 (PIPA) 폴리올, 및 이들의 조합물로부터 선택된다. 이소시아네이트-반응성 성분은 상기한 중합체 폴리올의 임의의 조합물을 포함할 수 있음을 이해하여야 한다. 전형적으로, PHD 폴리올은 폴리올 중에서 디이소시아네이트를 디아민과 동일계 반응시켜 안정한 폴리우레아 입자 분산액을 수득함으로써 형성된다. PIPA 폴리올은, 디아민 대신에 알카노아민을 디이소시아네이트와 동일계 반응시켜 폴리올 중의 폴리우레탄 분산액을 수득함으로써 분산액을 전형적으로 형성하는 것을 제외하고는, PHD 폴리올과 유사하다. 물품은 중합체 폴리올을 제조하는 임의의 특정 방법에 제한되지 않는다.
사용되는 경우, 중합체 폴리올은 구체적으로 일단 형성되면 물품에 특정한 정도의 발수성을 부여함으로써 사이징제 대체물, 예를 들어 사이징 왁스 또는 왁스 사이징제 대체물로서의 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 파라핀은 OSB 및 OSL 적용에 있어서 통상적인 왁스 사이징제이다. 특정 실시양태에서, 물품에는 왁스 성분, 예컨대 파라핀이 실질적으로 없다. "실질적으로 없다"란 이들 실시양태에서 왁스 성분이 전형적으로 리그노셀룰로스 단편 100 중량부를 기준으로 약 5 이하, 약 2.5 이하, 약 1.5 이하, 또는 거의 0 또는 0 중량부, 또는 이들 사이의 임의의 하위범위의 양으로 존재함을 의미한다. 특정 실시양태에서, 물품에는 왁스 성분이 전혀 없다.
중합체 폴리올에 발수성을 부여할 수 있는 하나의 방법은 리그노셀룰로스 단편의 표면을 적어도 일부 코팅함으로써 표면의 표면 장력을 감소시키는 것이다. 중합체 폴리올에 발수성을 부여하는 또다른 방법은 중합체 폴리올을 리그노셀룰로스 단편 내의 그리고 이들 사이의 모세관에 적어도 일부 충전함으로써 물의 모세관 흡수에 장벽을 제공하는 것이다. 또한, 중합체 폴리올은 경화 동안 또는 경화 후에 반응 생성물을 형성한 후 물품 내, 예를 들어 접착제 내에서의 형성으로부터의 마이크로- 및/또는 나노-균열의 형성을 감소시키는 것으로 여겨진다. 또한 추가로, 이러한 균열이 리그노셀룰로스 단편에 이미 존재하는 경우, 중합체 폴리올은 상기에서 모세관에 대한 기재에서와 같이 이러한 균열을 적어도 일부 충전한다. 물의 차단 및 균열의 충전은 물품이 사용 동안 수분에 노출되는 경우의 층간분리 및 팽윤 문제를 감소시키는 것으로 여겨진다. 또한, 이러한 "충전"은 주로 중합체 폴리올의 중합체 입자 때문에 일어나는 것으로 여겨진다.
다양한 실시양태에서, 중합체 폴리올은 연속상 및 불연속상을 포함한다. 중합체 폴리올의 연속상은 반응성 기, 예컨대 히드록실 (OH)기를 갖는 중합체 입자의 증가된 피복(coverage)을 제공하는 이소시아네이트 성분과 일반적으로 혼화성이 아니다. 이러한 반응성 기는 일단 반응성 기가 반응하면 물품에서 가교를 또한 부여할 수 있다. 중합체 입자는 또한 하기에 기재되어 있다.
특정 실시양태에서, 중합체 폴리올의 폴리올은 소수성 폴리올이다. 구체적 실시양태에서, 폴리올은 소수성 폴리에테르 폴리올이다. 또다른 구체적 실시양태에서, 폴리올은 소수성 폴리에스테르 폴리올이다. 소수성 폴리올은 알킬렌 옥시드를 함유한다. 이들 실시양태에서, 소수성 폴리올은 전형적으로 소수성 폴리올의 알킬렌 옥시드 100 중량부를 기준으로 약 0 내지 약 50, 약 2 내지 약 20, 또는 약 5 내지 약 15 중량부, 또는 이들 사이의 임의의 하위범위의 에틸렌 옥시드 (EO)를 갖는다. 다른 실시양태에서, 소수성 폴리올은 전형적으로 알킬렌 옥시드 100 중량부를 기준으로 적어도 60, 적어도 70, 또는 적어도 80 중량부, 또는 이들 사이의 임의의 하위범위의 프로필렌 옥시드 (PO)를 갖는다. 따라서, 이들 실시양태에서, 소수성 폴리올은 소수성 폴리올에 소수성을 부여하고 그에 따라 물품에 소수성을 또한 부여하는 프로필렌 옥시드 풍부 폴리올이다.
특정 실시양태에서, 소수성 폴리올의 알킬렌 옥시드는 EO와 PO의 혼합물을 포함한다. 또다른 실시양태에서, 소수성 폴리올의 알킬렌 옥시드에는 단지 PO만이 포함된다 (즉, 소수성 폴리올이 EO와 같은 다른 알킬렌 옥시드는 포함하지 않음). 특정 실시양태에서, 소수성 폴리올은 관련 기술분야에 공지된 다른 유형의 알킬렌 옥시드, 예를 들어 PO 및 임의로는 EO와 조합된 부틸렌 옥시드 (BO)를 포함한다. 소수성 폴리올의 알킬렌 옥시드는 다양한 구조, 예컨대 랜덤 (이종(heteric)) 구조, 블록 구조, 캡핑된 구조, 또는 이들의 조합으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 일 실시양태에서, 소수성 폴리올은 EO와 PO의 이종 혼합물을 포함한다.
특정 실시양태에서, 소수성 폴리올은 EO로 말단 캡핑된다. 소수성 폴리올은 전형적으로 소수성 폴리올 100 중량부를 기준으로 약 5 내지 약 25, 약 5 내지 약 20, 또는 약 10 내지 약 15 중량부, 또는 이들 사이의 임의의 하위범위의 EO의 말단 캡을 갖는다. 특정 실시양태에서, 말단 에틸렌 옥시드 캡에서 EO만이 존재할 수 있으나; 다른 실시양태에서, 소수성 폴리올의 알킬렌 옥시드에서 EO는 PO, 및 임의로는 다른 알킬렌 옥시드, 예를 들어 BO와 함께 존재할 수도 있다. 일반적으로, 물품에 증가된 소수성을 부여하기 위해, 소수성 폴리올 중의 PO 함량을 증가시키는 것이 바람직하다고 생각된다.
적합한 소수성 폴리올로는 글리세린-개시, 트리메틸올프로판-개시, 프로필렌 글리콜-개시 및 수크로스-개시 폴리에테르 폴리올, 및 이들의 조합물이 포함되나, 이에 제한되는 것은 아니다. 일 실시양태에서, 소수성 폴리올은 글리세린-개시 폴리에테르 폴리올이다. 소수성 폴리올의 알킬렌 옥시드는 일반적으로 소수성 폴리올의 각각의 개시제 부분으로부터 연장되어 있다.
그라프트 폴리올의 불연속상은 중합체 입자를 포함한다. 리그노셀룰로스 단편에 마이크로- 및/또는 나노-균열이 존재하는 경우, 중합체 폴리올의 불연속 상의 중합체 입자가 이들 균열을 적어도 일부 충전하는 것으로 여겨진다. 중합체 입자는 이들의 거대단량체 구성성분으로 인해 크기가 일반적으로 더 크다 (즉, 중합체 입자가 마이크로미터 또는 그보다 큰 치수, 예를 들어 마이크로미터 또는 그보다 큰 직경을 가짐). 특정 실시양태에서, 중합체 입자의 평균 직경은 약 0.1 내지 약 10 마이크로미터, 대안적으로 약 0.1 내지 약 1.5 마이크로미터, 또는 이들 사이의 임의의 하위범위이다. 다른 실시양태에서, 중합체 입자의 평균 직경은 0.1 마이크로미터 미만이어서, 나노-중합체 입자를 갖는 중합체 폴리올이 제공된다. 물의 차단 및 균열의 충전은 물품이 보관 또는 사용 동안 수분에 노출되는 경우의 층간분리 및 팽윤 문제를 감소시킨다. 균열의 충전 이외에, 특정 실시양태에서 중합체 입자는 이소시아네이트 성분과 반응성이며, 이는 물품의 내부 결합 (IB) 강도를 증가시킬 수 있다. 중합체 입자는 스티렌, 예를 들어 알파-메틸 스티렌, 아크릴로니트릴, 아크릴산 및 메타크릴산의 에스테르, 에틸렌계 불포화 니트릴, 아민, 아미드, 및 이들의 조합물로부터 선택된 단량체의 반응 생성물을 전형적으로 포함한다. 특정 실시양태에서, 중합체 입자는 불포화를 갖는 폴리올과 같은 거대단량체의 추가 반응을 포함하며, 이는 중합체 입자의 화학적 혼입을 가능하게 한다. 이들 실시양태에서, 중합체 입자는 이소시아네이트 성분과 반응할 수 있는 중합체 입자에 부착된 반응성 기, 예를 들어 OH 기로 인해 물품에서 가교를 부여할 수 있는 것으로 여겨진다. 또한, 중합체 입자, 예를 들어 스티렌 및 아크릴로니트릴 단량체로부터 형성된 중합체 입자는 이들의 특정 화학적 구성에 따라 "핫 멜트(hot melt)" 접착제로서의 역할을 할 수 있는 것으로 여겨진다.
일 실시양태에서, 중합체 입자는 스티렌 단량체와 아크릴로니트릴 단량체의 반응 생성물인 스티렌 아크릴로니트릴 (SAN) 공중합체를 포함한다. 전형적으로, SAN 공중합체의 스티렌 대 아크릴로니트릴 중량비는 약 30:70 내지 약 70:30, 약 40:60 내지 약 60:40, 약 45:55 내지 약 60:40, 약 50:50 내지 약 60:40, 또는 약 55:45 내지 약 60:40, 또는 이들 사이의 임의의 하위범위이다. 일 실시양태에서, SAN 공중합체의 스티렌 대 아크릴로니트릴 중량비는 약 66.7:33.3이다. 또다른 실시양태에서, 중합체 입자는 아민 단량체와 이소시아네이트 (NCO) 기, 예컨대 디이소시아네이트의 NCO 기의 반응 생성물인 우레아이다. 또다른 실시양태에서, 중합체 입자는 알콜 단량체와 이소시아네이트 (NCO) 기, 예컨대 디이소시아네이트의 NCO 기의 반응 생성물인 우레탄이다.
전형적으로, 중합체 입자는 중합체 폴리올에서 중합체 폴리올 100 중량부를 기준으로 약 5 내지 약 70, 약 15 내지 약 55, 또는 약 25 내지 약 50 중량부, 또는 이들 사이의 임의의 하위범위의 양으로 존재한다. 일 실시양태에서, 중합체 입자는 중합체 폴리올에서 그라프트 폴리올 100 중량부를 기준으로 약 65 중량부의 양으로 존재한다. 일반적으로, 중합체 입자의 양이 증가하면 물품의 발수성이 증가한다.
중합체 폴리올의 분자량은 전형적으로 약 400 내지 약 20,000, 약 500 내지 약 10,000, 약 600 내지 약 5,000, 또는 약 700 내지 약 3,000, 또는 이들 사이의 임의의 하위범위이다. 일 실시양태에서, 중합체 폴리올의 분자량은 약 730이다. 또다른 실시양태에서, 중합체 폴리올의 분자량은 약 3,000이다.
다른 적합한 중합체 폴리올 및 그의 제조 방법으로는 미국 특허 제4,522,976호 (Grace 등); 제5,093,412호 (Mente 등); 제5,179,131호 (Wujcik 등); 제5,223,570호 (Huang 등); 제5,594,066호 (Heinemann 등); 제5,814,699호 (Kratz 등); 제6,034,146호 (Falke 등); 제6,103,140호 (Falke 등); 제6,352,658호 (Chang 등); 제6,432,543호 (Harrison 등); 제6,472,447호 (Lorenz 등); 제6,649,107호 (Harrison 등); 및 제7,179,882호 (Adkins 등)에 기재된 것들이 포함되며, 이들의 개시내용은 다양한 비-제한적 실시양태에서 본원에 참조로 포함된다.
적합한 중합체 폴리올의 구체적 예는 바스프 코포레이션으로부터 상표명 플루라콜®, 예컨대 플루라콜® 1365, 플루라콜® 4600, 플루라콜® 4650, 플루라콜® 4800, 플루라콜® 4815, 플루라콜® 4830 및 플루라콜® 4850 그라프트 폴리올로 상업적으로 입수가능하다. 구체적 실시양태에서, 이소시아네이트-반응성 성분은 플루라콜® 4650을 포함한다. 또다른 실시양태에서, 이소시아네이트-반응성 성분은 플루라콜® 2086 및/또는 플루라콜® 593이다. 이소시아네이트-반응성 성분은 상기한 중합체 폴리올들의 임의의 조합물을 포함할 수 있다. 중합체 폴리올에 대한 상세한 정보는 문헌 [THE POLYURETHANES HANDBOOK (David Randall & Steve Lee eds., John Wiley & Sons, Ltd. 2002)] 제104면 및 제105면에 기재되어 있으며, 이는 다양한 비-제한적 실시양태에서 전체가 본원에 참조로 포함된다.
사용되는 경우, 중합체 폴리올은 전형적으로 중합체 폴리올을 분무, 포깅 및/또는 아토마이징함으로써 중합체 폴리올을 리그노셀룰로스 단편에 적용하는 것과 같이 중합체 폴리올을 리그노셀룰로스 단편에 특정하게 적용하는데 적합한 점도를 갖는다. 전형적으로, 중합체 폴리올의 점도는 ASTM D2196에 따라 25℃에서 약 100 내지 약 10,000, 약 500 내지 약 5,000, 또는 약 500 내지 약 3,000 cps, 또는 이들 사이의 임의의 하위범위이다. 적용 기술에 상관없이, 중합체 폴리올의 점도는 리그노셀룰로스 단편을 적절하게 코팅하기에 충분하여야 한다.
사용되는 경우, 중합체 폴리올은 접착제 시스템 100 중량부를 기준으로 약 5 내지 약 40, 약 10 내지 약 30, 또는 약 15 내지 약 25 중량부, 또는 이들 사이의 임의의 하위범위의 양으로 전형적으로 사용된다. 이소시아네이트-반응성 성분에는 상기한 폴리올, 중합체 입자, 및/또는 중합체 폴리올 유형의 임의의 조합물이 포함될 수 있다.
이소시아네이트 성분이 결합제 성분으로서 사용되는 경우, 접착제 시스템은 중합체 폴리올 중의 폴리올과 상이한 보조 폴리올을 추가로 포함할 수 있다. 보조 폴리올로서 사용하기에 적합한 폴리올은 상기 이소시아네이트-종결된 예비중합체에서 기재된 것들이다. 보조 폴리올은 다양한 목적을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, (중합체 폴리올의 폴리올에 비해) 보다 높은 관능가를 갖는 보조 폴리올이 이소시아네이트 성분과 반응하기 위한 추가의 반응성 기를 제공하기 위해 사용될 수 있거나, 또는 보조 폴리올이 접착제 시스템의 점도를 증가 또는 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 보조 폴리올은 다양한 양으로 사용될 수 있다.
결합제 성분의 제2 실시양태에서, 접착제 시스템의 결합제 성분은 UF 수지, 페놀 포름알데히드 (PF) 수지, 또는 멜라민 UF (MUF) 수지, 또는 이들의 조합물을 포함한다. PF 수지는 관련 기술분야의 임의의 유형일 수 있다. 유사하게, UF 수지는 관련 기술분야의 임의의 유형의 UF 수지 또는 멜라민 UF 수지일 수 있다. 적합한 등급의 UF 수지 및 멜라민 UF 수지는 헥시온 스페셜티 케미컬즈 인크. (Hexion Specialty Chemicals Inc., 미국 오리건주 스프링필드 소재)와 같은 다양한 공급처로부터 상업적으로 입수가능하다. 적합한 UF 수지의 구체적 예로는 헥시온의 카스코-레진(Casco-Resin) F09RFP가 있다.
결합제 성분의 제3 실시양태에서, 접착제 시스템의 결합제 성분은 대두-기반 접착제이다. 대두-기반 접착제는 개질되거나 또는 개질되지 않을 수 있는 대두분을 전형적으로 포함한다. 대두-기반 접착제는 분산액의 형태일 수 있다. 대두는 다양한 관능기, 예컨대 리신, 히스티딘, 아르기닌, 티로신, 트립토판, 세린 및/또는 시스테인을 가질 수 있다. 존재하는 경우, 각각의 기는 대두 자체를 기준으로 약 1 중량% 내지 약 8 중량%의 범위일 수 있다. 특정 실시양태에서, 대두분은 예컨대 PF, UF, pMDI 등과 공중합될 수 있다. 적합한 대두-기반 접착제는 문헌 [Wood adhesives 2005 : November 2-4, 2005 ... San Diego, California, USA. Madison, WI : Forest Products Society, 2005: ISBN: 1892529459] 제263면-제269면에 기재되어 있으며, 이는 다양한 비-제한적 실시양태에서 전체가 참조로 포함된다.
특정 실시양태에서, 대두-기반 접착제는 폴리아미도아민-에피클로로히드린 (PAE) 수지와 대두 접착제의 조합물을 포함한다. PAE 수지 및 대두 접착제는 다양한 비율로 사용될 수 있으며, 전형적으로는 PAE 수지의 양에 비해 존재하는 대두 접착제의 양이 보다 많다. 적합한 등급의 PAE 및 대두 접착제는 허큘레스 인코포레이티드(Hercules Incorporated, 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재)로부터 예컨대 허큘레스(Hercules)® PTV D-41080 레진(Resin) (PAE) 및 PTV D-40999 소이 어드히시브(Soy Adhesive)로 상업적으로 입수가능하다. 일 실시양태에서, 결합제 성분은 상기한 PAE 수지와 대두 접착제의 조합물을 포함한다.
전형적으로는, 예컨대 OSB, PB, 스크림버 또는 MDF 적용에서, 결합제 성분은 리그노셀룰로스 단편 100 중량부를 기준으로 약 1 내지 약 25, 약 1 내지 약 20, 약 1 내지 약 15, 약 2 내지 약 10, 약 5 내지 15, 약 5 내지 10, 또는 약 5 내지 12 중량부, 또는 이들 사이의 임의의 하위범위의 양으로 사용된다.
특정 실시양태에서, 이소시아네이트 성분은 리그노셀룰로스 단편 100 중량부를 기준으로 약 1.4 내지 약 10.5, 2 내지 약 3, 약 2.25 내지 약 2.75, 또는 약 2.5 중량부, 또는 이들 사이의 임의의 하위범위의 양으로 사용된다. 또다른 실시양태에서, UF, PF 및/또는 MUF 수지는 리그노셀룰로스 단편 100 중량부를 기준으로 약 5 내지 약 10, 약 5 내지 약 12, 또는 약 5 내지 약 15 중량부, 또는 이들 사이의 임의의 하위범위의 양으로 사용된다. 또다른 실시양태에서, 대두-기반 접착제는 리그노셀룰로스 단편 100 중량부를 기준으로 약 7 내지 약 8 중량부, 또는 이들 사이의 임의의 하위범위의 양으로 사용된다. 일반적으로, 지나치게 소량의 결합제 성분이 사용되는 경우, 생성된 물품은 상업적으로 성공적이기 위해 필요한 물리적 특성을 갖지 않는다. 마찬가지로, 지나치게 과량의 결합제 성분이 사용되는 경우, 이러한 양의 결합제 성분을 사용하여 부여되는 임의의 유익을 넘어서도록 물품의 제작 비용이 일반적으로 증가한다.
접착제 시스템은 첨가제 성분을 추가로 포함할 수 있다. 사용되는 경우, 첨가제 성분은 이형제, 사이징제, 촉매, 충전제, 난연제, 가소제, 안정화제, 가교제, 쇄-연장제, 쇄-종결제, 공기 방출제, 습윤제, 표면 개질제, 발포 안정화제, 수분 스캐빈저, 건조제, 점도 감소제, 강화제, 염료, 안료, 착색제, 산화방지제, 상용화제, 자외선 안정화제, 요변화제, 노화방지제, 윤활제, 커플링제, 용매, 유변학 촉진제, 접착 촉진제, 증점제, 발연억제제, 대전방지제, 항균제, 살진균제, 살곤충제, 및 이들의 조합물로부터 전형적으로 선택된다. 첨가제 성분은 다양한 양으로 사용될 수 있다.
다른 적합한 첨가제로는 미국 특허 공보 제2006/0065996호 (Kruesemann 등)에 기재된 것들이 포함되며, 그의 개시내용은 다양한 비-제한적 실시양태에서 전체가 본원에 참조로 포함된다. 첨가제 성분은 상기한 첨가제들의 임의의 조합물을 포함할 수 있다.
특정 실시양태에서, 첨가제 성분은 촉매 성분을 포함한다. 일 실시양태에서, 촉매 성분은 주석 촉매를 포함한다. 적합한 주석 촉매로는 유기 카르복실산의 주석(II) 염, 예를 들어 주석(II) 아세테이트, 주석(II) 옥토에이트, 주석(II) 에틸헥사노에이트 및 주석(II) 라우레이트가 포함된다. 일 실시양태에서, 유기금속 촉매는 유기 카르복실산의 디알킬주석(IV) 염인 디부틸주석 디라우레이트를 포함한다. 디부틸주석 디라우레이트와 같은 적합한 유기금속 촉매의 구체적 예는 에어 프로덕츠 앤드 케미컬즈, 인크.(Air Products and Chemicals, Inc., 미국 펜실베니아주 앨런타운 소재)로부터 상표명 댑코(DABCO)®로 상업적으로 입수가능하다. 유기금속 촉매는 유기 카르복실산의 다른 디알킬주석(IV) 염, 예컨대 디부틸주석 디아세테이트, 디부틸주석 말레에이트 및 디옥틸주석 디아세테이트를 또한 포함할 수 있다.
다른 적합한 촉매의 예로는 염화철(II); 염화아연; 납 옥토에이트; 트리스(디알킬아미노알킬)-s-헥사히드로트리아진, 예컨대 트리스(N,N-디메틸아미노프로필)-s-헥사히드로트리아진; 테트라알킬암모늄 히드록시드, 예컨대 테트라메틸암모늄 히드록시드; 알칼리 금속 히드록시드, 예컨대 나트륨 히드록시드 및 칼륨 히드록시드; 알칼리 금속 알콕시드, 예컨대 나트륨 메톡시드 및 칼륨 이소프로폭시드; 및 10 내지 20개의 탄소 원자 및/또는 측면의 OH 기를 갖는 장쇄 지방산의 알칼리 금속염이 포함된다.
다른 적합한 촉매, 구체적으로 삼량체화 촉매의 추가 예로는 N,N,N-디메틸아미노프로필헥사히드로트리아진, 칼륨, 칼륨 아세테이트, N,N,N-트리메틸 이소프로필 아민/포르메이트, 및 이들의 조합물이 포함된다. 적합한 삼량체화 촉매의 구체적 예는 에어 프로덕츠 앤드 케미컬즈, 인크.로부터 상표명 폴리캣(POLYCAT)®으로 상업적으로 입수가능하다.
다른 적합한 촉매, 구체적으로 3차 아민 촉매의 추가 예로는 디메틸아미노에탄올, 디메틸아미노에톡시에탄올, 트리에틸아민, N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민, N,N-디메틸아미노프로필아민, N,N,N',N',N"-펜타메틸디프로필렌트리아민, 트리스(디메틸아미노프로필)아민, N,N-디메틸피페라진, 테트라메틸이미노-비스(프로필아민), 디메틸벤질아민, 트리메틸아민, 트리에탄올아민, N,N-디에틸 에탄올아민, N-메틸피롤리돈, N-메틸모르폴린, N-에틸모르폴린, 비스(2-디메틸아미노-에틸)에테르, N,N-디메틸시클로헥실아민 (DMCHA), N,N,N',N',N"-펜타메틸디에틸렌트리아민, 1,2-디메틸이미다졸, 3-(디메틸아미노) 프로필이미다졸, 및 이들의 조합물이 포함된다. 적합한 3차 아민 촉매의 구체적 예는 에어 프로덕츠 앤드 케미컬즈, 인크.로부터 상표명 폴리캣®으로 상업적으로 입수가능하다. 촉매 성분은 다양한 양으로 사용될 수 있다. 촉매 성분은 상기한 촉매들의 임의의 조합물을 포함할 수 있다.
특정 실시양태에서, 물품에는 UF 수지 및/또는 PF 수지가 실질적으로 없다. "실질적으로 없다"란 이들 실시양태에서 UF 수지 및/또는 PF 수지가 물품 100 중량부를 기준으로 약 15 이하, 약 10 이하, 약 5 이하, 또는 거의 0 또는 0 중량부, 또는 이들 사이의 임의의 하위범위의 양으로 존재하는 것을 의미한다. 다른 실시양태에서, 물품에는 UF 수지 및/또는 PF 수지가 전혀 없다.
물품이 복수의 리그노셀룰로스 단편 상에 배치된 상용화제 성분을 추가로 포함하도록, 접착제 시스템은 상용화제 성분을 또한 포함한다. "상에 배치된다"란 상용화제 성분이 리그노셀룰로스 단편의 적어도 일부와 접촉함을 의미한다. 제작 동안, 습윤/비경화 상태 내지 건조/경화 상태와 같은 물품의 각종 형태가 존재할 수 있음을 이해하여야 한다. 물품의 "습윤" 형태는 괴상, 퍼니시 또는 매트로도 지칭될 수 있는 한편, "건조" 형태는 일반적으로 물품의 최종 형태, 예컨대 PB, OSB 등이다. 물품의 최종 형태는 어느 정도 잔류 수분 함량을 가질 수 있음을 이해하여야 한다. 상용화제 성분은 반응 생성물의 형성 동안 일반적으로 존재한다. 상용화제 성분은 리그노셀룰로스 단편 상에 (예를 들어 분무에 의해) 적용될 수 있거나 또는 리그노셀룰로스 단편과 (예를 들어 혼합기에서) 배합될 수 있거나, 또는 양쪽 모두일 수 있다. 대안적으로, 상용화제는 리그노셀룰로스 단편 또는 그와의 혼합물로의 적용과 함께 또는 그와 별도로 컨베이어 벨트 또는 다른 가공 장치 상에 직접 분무될 수 있다.
상용화제 성분은 트리알킬 포스페이트 (TAP)이거나 또는 그를 포함한다. 트리알킬 포스페이트는 화학식 R3PO4 (여기서, 각각의 R은 독립적으로 1, 2, 3, 4, 5 또는 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기임)를 가질 수 있다. 예를 들면, 트리알킬 포스페이트는 트리메틸 포스페이트 (TMP), 트리에틸 포스페이트 (TEP), 트리프로필 포스페이트 (TPP), 트리부틸 포스페이트 (TBP), 트리펜틸 포스페이트 (TPP), 트리헥실 포스페이트 (THP), 또는 이들의 조합물일 수 있다. 각각의 R 기는 동일한 개수의 탄소 원자를 가질 수 있고, 서로 동일할 수 있거나 또는 서로의 이성질체일 수 있다. 대안적으로, 하나 이상의 R 기가 서로 상이한 개수의 탄소 원자를 가질 수 있다.
특정 실시양태에서, 상용화제 성분은 TEP이다. TEP는 화학식 (C2H5)3PO4를 가지며, "인산, 트리에틸 에스테르"로 지칭될 수도 있다. TEP는 전형적으로 극성 비이온성 용매로서 분류된다.
특정 실시양태에서, TAP (예컨대 TEP)는 이소시아네이트 (예를 들어 MDI, pMDI 등)와 양성자 공여 물질, 예컨대 물, 폴리올 및/또는 폴리아민과의 반응을 위한 상 전이 촉매로서 작용하는 것으로 여겨진다. TAP는 또한 성분들, 예를 들어 이소시아네이트, 물, 및 TAP에 가용성인 각종 폴리올 및/또는 폴리아민 사이의 용매로서 작용할 수 있다. TAP는 통상 불혼화성 액체 반응물 사이의 상 장벽을 제거하거나 또는 적어도 감소시킴으로써 보다 빠른 속도 및 보다 낮은 온도에서 반응이 일어나도록 하는 것으로 여겨진다. 일 예는 물과 MDI/pMDI 간의 반응으로 폴리우레아 연결을 형성하는 것이다. 또다른 예는 예를 들어 1종 이상의 폴리올이 사용되는 경우, 폴리우레탄 연결을 형성하는 것이다. 이러한 반응(들)은 물품을 형성하기 위한 속도 결정 단계일 수 있다. 하기에 추가로 기재되는 바와 같이, 접착제 시스템이 TAP를 함유하면 접착제 시스템의 성분들의 반응을 촉진시킴으로써 물품의 제작을 위한 보다 짧은 압착 시간이 또한 가능하다. 이소시아네이트-반응성 성분, 예를 들어 폴리올을 사용하는 특정 실시양태에서, 취급을 용이하게 하기 위해 그 안에 TAP가 함유될 수 있다. TAP는 또한 접착제 시스템의 다른 성분들과 함께 포함되거나, 또는 다른 성분들과 별도로 사용될 수 있다. 고점성 이소시아네이트 수지 (예를 들어, 실온에서 걸쭉한 반고체 또는 고체인 것들)를 사용하는 실시양태에서, TAP를 사용하여 점도를 감소시킬 수 있고, 이는 취급, 제작 등을 용이하게 한다. 예를 들면, 상기와 같은 수지와 TAP를 블렌딩하여 가열 필요성을 감소/제거하고, 펌핑 장비의 부담을 감소시키고, 보다 빠른 적용을 촉진하고, 보다 빠른 반응을 촉진하는 것 등이 가능하다. 또한, TAP는 물품 형성에 필요한 결합제 성분의 총 양을 줄이는데 유용할 수 있다고 생각된다.
상용화제는 TAP 이외에, 캐리어 또는 용매, 예를 들어 물을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 용매는 다양한 양으로 사용될 수 있다. 전형적으로는, 예컨대 OSB, PB 또는 섬유보드 (예를 들어 MDF) 적용에서, 상용화제 성분은 상기 결합제 성분 100 중량부를 기준으로 적어도 약 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 5.5, 6, 6.5 또는 7, 약 5 내지 약 50, 약 5 내지 약 10, 약 5 내지 약 7, 약 7 내지 약 10, 약 8.5 내지 약 50, 약 10 내지 약 45, 약 10 내지 약 40, 또는 약 10 내지 약 35 중량부, 또는 이들 사이의 임의의 하위범위의 양으로 사용된다. 구체적 실시양태에서, 상용화제는 상기 결합제 성분 (예를 들어 MDI/pMDI) 100 중량부를 기준으로 약 20 내지 약 50, 약 22.5 내지 약 47.5, 또는 약 25 내지 약 45 중량부, 또는 이들 사이의 임의의 하위범위의 양으로 사용된다.
전형적으로, 결합제 성분 및 상용화제 성분은 물품에서 리그노셀룰로스 단편 100 중량부를 기준으로 약 1 내지 약 25, 약 1 내지 약 15, 약 1 내지 약 10, 또는 약 5 내지 약 10 중량부, 또는 이들 사이의 임의의 하위범위의 배합량으로 사용된다. "배합량"이란, 각각의 결합제 성분 및 상용화제 성분이 물품에서 양(positive)의 양으로, 즉 리그노셀룰로스 단편 100 중량부를 기준으로 0 중량부 초과의 양으로 개별적으로 사용됨을 의미한다. 결합제 성분 및 상용화제 성분은 물품에서 다양한 중량비로 사용될 수 있다. 다양한 실시양태에서, 상기 비율은 0.1:1 내지 1:0.1이다. 또다른 실시양태에서, 상기 비율은 약 1:1이다. 다른 임의적 성분, 예를 들어 첨가제 성분이 물품을 형성하는데 또한 사용될 수 있음을 이해하여야 한다. 관련 실시양태에서, 접착제 시스템은 상기 물품 100 중량부를 기준으로 약 1 내지 약 15 중량부, 또는 약 1 내지 약 25 중량부, 또는 이들 사이의 임의의 하위범위의 양으로 사용된다.
특정 실시양태에서, 접착제 시스템은 MDI 및 TAP를 포함한다. 추가의 실시양태에서, 접착제 시스템은 MDI 및 TAP로 본질적으로 이루어진다. 다른 추가의 실시양태에서, 접착제 시스템은 MDI 및 TAP로 이루어진다. 다른 관련 실시양태에서, MDI는 완전히 또는 부분적으로 pMDI로 대체된다. 이들 실시양태에서, 물은 MDI/pMDI와 반응하여 반응 생성물을 형성한다. 물은 결합제 및 상용화제 성분 이외에 예비-경화된 접착제 시스템의 일부 (즉, 물을 의도적으로 첨가/사용)일 수 있고/거나, 이미 리그노셀룰로스 단편과 함께 존재 (예를 들어 수분으로서, 상부에 물을 미리 분무 등)할 수 있다. 다른 관련 실시양태에서, 접착제 시스템은 TAP 및 MDI/pMDI 이외에, 폴리올, 예를 들어 중합체 폴리올을 추가로 포함한다. 첨가제 성분과 같은 기타 성분이 또한 존재할 수 있다. TAP 및 MDI/pMDI는 임의의 중량비로 사용될 수 있다. 다양한 실시양태에서, 상기 비율은 0.1:1 내지 1:0.1이다. 또다른 실시양태에서, 상기 비율은 약 1:1이다.
결합제 성분 및 상용화제 성분은 다양한 수단에 의해, 예컨대 철도 차량, 탱커(tanker), 대형 드럼(drum) 및 컨테이너 또는 소형 드럼, 토트(tote) 및 키트 (kit)에서 사용하기 위해 소비자에게 공급될 수 있다. 예를 들어, 일부 드럼은 결합제 성분을 함유하고, 일부 드럼은 상용화제 성분을 함유할 수 있다. 일반적으로, 성분들을 별도로 소비자에게 제공하는 것은 성분들의 잠재적 조기 반응을 감소시키고, 접착제를 형성하는데 대한 증가된 제형물 융통성을 제공한다. 예를 들어, 소비자는 특정한 결합제 성분 및 특정한 상용화제 성분 및 이들의 양을 선택하여 그로부터 형성되는 물품을 제조할 수 있다. 첨가제 성분과 같은 기타 성분들, 예를 들어 촉매 성분이 사용되는 경우, 이러한 성분은 별도로 제공되거나 또는 1종 이상의 결합제 성분 또는 상용화제 성분과 예비혼합될 수 있다.
특정 실시양태에서, 물품은 중합체 입자를 추가로 포함한다. 이들 실시양태에서, 중합체 입자는 일반적으로 리그노셀룰로스 단편과 공동으로 섞인다. 중합체 입자는 물품의 중량을 감소시키는데 유용할 수 있다. 이들 실시양태에서, 접착제 시스템은 리그노셀룰로스 단편과 중합체 입자를 결합시키기 위해 리그노셀룰로스 단편 및 중합체 입자 상에 일반적으로 배치된다.
사용되는 경우, 중합체 입자는 다양한 크기, 분포, 형상 및 형태의 것일 수 있다. 전형적으로, 중합체 입자는 비드의 형태이다. 특정 실시양태에서, 중합체 입자는 팽창된 폴리스티렌 비드이나, 중합체 입자는 다양한 열가소성 및/또는 열경화성 물질로부터 형성될 수 있다. 적합한 중합체 입자의 구체적 예는 바스프 코포레이션으로부터 상표명 스타이로포르(STYROPOR)®로 상업적으로 입수가능하다. 적합한 중합체 입자의 다른 예는 미국 특허 제8,304,069호 (Schmidt 등)에 기재되어 있으며, 그의 개시내용은 다양한 비-제한적 실시양태에서 전체가 본원에 참조로 포함된다.
사용되는 경우, 중합체 입자는 리그노셀룰로스 단편 100 중량부를 기준으로 약 1 내지 약 30, 약 1 내지 약 20, 또는 약 1 내지 약 10 중량부, 또는 이들 사이의 임의의 하위범위의 양으로 사용될 수 있다.
물품은 다양한 크기, 형상 및 두께의 것일 수 있다. 예를 들어, 물품은 통상의 복합 물품, 예컨대 OSB, PB, 스크림버, 및 MDF 빔, 보드, 또는 패널을 모방하도록 구성될 수 있다. 물품은 또한 다양한 복잡한 형상, 예컨대 성형물, 페시아(fascia), 가구 등일 수 있다. 특정 실시양태에서, 물품은 섬유보드, 예를 들어 MDF이다. 다른 실시양태에서, 물품은 OSB, 스크림버 또는 OSL이다. 또다른 실시양태에서, 물품은 PB이다. 물품은 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 물품이 OSB인 경우, 물품은 하나의 층 (예를 들어 코어 층), 2개의 층 (예를 들어 코어 층 및 페이스(face)/페시아 층), 또는 3개 이상의 층 (예를 들어 코어 층 및 2개의 페시아 층)을 포함할 수 있다.
특정 실시양태에서, 예컨대 OSB 적용을 위해, 물품은 함께 압축되고 제1 방향으로 실질적으로 배향되는 복수의 리그노셀룰로스 단편의 제1 부분을 포함하는 제1 페시아 층을 갖는다. 물품은 함께 압축되고 제1 방향으로 실질적으로 배향되고 복수의 리그노셀룰로스 단편의 제2 부분을 포함하고 제1 페시아 층에 대해 평행하고 이로부터 이격되어 있는 제2 페시아 층을 추가로 갖는다. 물품은 함께 압축되고 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 실질적으로 배향되는 복수의 리그노셀룰로스 단편의 나머지 부분을 포함하고 제1 및 제2 페시아 층 사이에 배치된 코어 층을 추가로 갖는다. 이들 실시양태에서, 복수의 리그노셀룰로스 단편의 부분 중 적어도 하나는 접착제 시스템과 함께 압축된다. 페시아 층은 코어 층 외에 또는 이와 교호하여 접착제 시스템을 또한 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 코어 층은 리그노셀룰로스 단편과 함께 중합체 입자를 포함한다. 층은 층의 각각의 접착제 시스템에서 사용되는 구체적 성분에 따라 각각 상이한 접착제 시스템을 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 적어도 하나의 층, 예를 들어 한쪽 또는 양쪽 페시아 층은 PF 수지를 포함할 수 있다. 각각의 층은 다양한 두께의 층, 예컨대 통상의 OSB 층과 직면하는 층일 수 있다. OSL은 전형적으로 단지 한 방향으로 실질적으로 배향되는 리그노셀룰로스 단편을 갖는다. 예를 들어 접착제 시스템을 사용함으로써 형성될 수 있는 다른 유형의 복합 물품, 예를 들어 목재 복합품 및 이들의 제작 방법은 문헌 [THE POLYURETHANES HANDBOOK (David Randall & Steve Lee eds., John Wiley & Sons, Ltd. 2002)] 제395면 내지 제408면에 기재되어 있으며, 이는 다양한 비-제한적 실시양태에서 전체가 본원에 참조로 포함된다.
물품은 원래의 두께, 즉, 제작 후의 두께, 예를 들어 매트를 압착하여 최종의 (즉, 경화된) 물품을 형성한 후의 두께를 갖는다. 전형적으로, 접착제 시스템으로 인해 물품은 ASTM D1037에 따라 24-시간 저온-담금 시험을 기초로 약 10% 미만, 약 5% 미만, 또는 약 3% 미만의 팽윤을 나타낸다. 두께는 다양할 수 있으나, 전형적으로 약 0.25 내지 약 10, 약 0.25 내지 약 5, 또는 약 0.25 내지 약 1.5 인치, 또는 이들 사이의 임의의 하위범위이다. 보드 또는 패널 이외의 복잡한 형상을 기재하는 경우, 두께를 기재하는 것이 적합하지 않을 수 있음을 이해하여야 한다. 이에 따라, 물품은 물품의 최종 구조를 기초로 다양한 치수의 것일 수 있다.
물품은 내부 결합 (IB) 강도를 갖는다. 전형적으로, IB 강도는 ASTM D1037에 따라 약 20 파운드/인치2 (psi) 초과, 약 30 psi 초과, 약 40 psi 초과, 약 50 psi 초과, 약 60 psi 초과, 약 70 psi 초과, 약 80 psi 초과, 약 90 psi 초과, 또는 약 100 psi 초과이다. 특정 실시양태에서, 물품은 ASTM D1037에 따라 약 50 내지 약 500, 약 100 내지 약 300, 또는 약 150 내지 약 250 psi, 또는 이들 사이의 임의의 하위범위의 IB 강도를 갖는다.
IB 강도는 인장 특성이다. 전형적으로, 통상의 물품에서, IB 강도가 증가함에 따라 굴곡 특성, 예컨대 탄성 모듈러스 (MOE) 및 파열 모듈러스 (MOR)가 변화하는데, 구체적으로 IB 강도가 증가할수록 MOE는 일반적으로 감소한다.
전형적으로, 물품의 MOE는 ASTM D1037에 따라 75,000 psi 초과, 95,000 psi 초과, 100,000 psi 초과, 또는 110,000 psi 초과이다. 전형적으로, 물품의 MOR은 ASTM D1037에 따라 3,000 psi 초과, 3,250 psi 초과, 3,300 psi 초과, 또는 3,500 psi 초과이다.
물품의 형성 방법이 또한 개시된다. 물품을 형성하기 위해, 리그노셀룰로스 단편이 일반적으로 제공된다. 리그노셀룰로스 단편은 다양한 리그노셀룰로스 공급원에서 유래될 수 있고, 다양한 공정으로부터 형성될 수 있다.
결합제 성분 및 상용화제 성분, 및 전형적으로 다른 성분, 예를 들어 이소시아네이트-반응성 및/또는 첨가제 성분(들) (이하, 이들 모두 간단히 "성분들"로 지칭)이 복수의 리그노셀룰로스 단편에 적용되어 괴상을 형성한다. 성분들은 동시에 리그노셀룰로스 단편에 적용되거나, 또는 상이한 시점에 리그노셀룰로스 단편에 적용될 수 있다. 일 실시양태에서, 결합제 성분은 상용화제 성분 이전에 리그노셀룰로스 단편에 적용된다. 또다른 실시양태에서, 결합제 성분은 상용화제 성분 이후에 리그노셀룰로스 단편에 적용된다. 또다른 실시양태에서, 결합제 성분 및 상용화제 성분은 동시에 리그노셀룰로스 단편에 적용된다. 예를 들어, 결합제 성분이 리그노셀룰로스 단편에 적용된 다음, 언젠가 이후에 상용화제 성분이 리그노셀룰로스 단편에 적용되거나, 또는 그 반대로 적용될 수 있다. 대안적으로, 성분들은 동시에, 별도로 및/또는 예비혼합되어 적용될 수 있다. 일 실시양태에서, 접착제 시스템이 리그노셀룰로스 단편에 적용되도록, 성분들을 블렌딩하여 접착제 시스템을 형성한다. 성분들은 다양한 방법, 예컨대 혼합, 텀블링, 롤링, 분무, 시팅(sheeting), 블로우-라인 수지화(blow-line resination), 블렌딩 (예를 들어, 블로우-라인 블렌딩) 등에 의해 리그노셀룰로스 단편에 적용될 수 있다. 예를 들어, 성분들과 리그노셀룰로스 단편은 하기 추가로 기재되는 바와 같이 결합제-리그노셀룰로스 혼합물 또는 "퍼니시"로도 지칭되는 괴상의 형성 동안 함께 혼합 또는 밀링될 수 있다.
전형적으로, 성분들은 분무, 아토마이징 또는 포깅 공정에 의해 리그노셀룰로스 단편에 적용된다. 이어서, 상부에 결합제 성분 및 상용화제 성분이 적용된 복수의 리그노셀룰로스 단편을 캐리어 상에 배치하고, 일반적으로 괴상을 형성 (또는 규정)한다. 그런 다음, 예컨대 캐리어, 예를 들어 컨베이어 벨트 상에 괴상을 적가함으로써 괴상을 매트로 형성할 수 있거나, 또는 대안적으로는, 매트를 캐리어 상에 직접 형성시킬 수 있다 (즉, 결합제-리그노셀룰로스 혼합물을 캐리어 상에 직접 형성함). 즉, 상부에 결합제 성분 및 상용화제 성분이 적용된 복수의 리그노셀룰로스 단편을 다양한 방식으로 캐리어 상에 배열하여 괴상을 형성할 수 있다. 이어서, 괴상을 성형기로 공급할 수 있는데, 이는 일반적으로 캐리어 상에서 느슨하게 배향된 복수의 리그노셀룰로스 단편을 사용하여 괴상을 소정의 폭 및 소정의 두께를 갖는 매트로 형성한다. 하기에 추가로 기재되는 바와 같이, 물품의 목적하는 최종 폭 및 두께에 따라 매트의 소정의 폭 및 두께가 결정된다. 이어서, 예를 들어 매트를 성형 또는 압출시켜 물품을 형성함으로써 매트를 다양한 형상, 예컨대 보드 또는 패널로 형성하거나, 보다 복잡한 형상으로 형성할 수 있다.
특정 실시양태에서, 리그노셀룰로스 단편을 적합한 장비에서 교반하면서 리그노셀룰로스 단편 상에 성분들을 분무, 아토마이징 및/또는 포깅한다. 각각의 개별 성분이 이에 공급되는 하나의 노즐, 또는 둘 이상의 성분이 예비혼합되고 이에 공급되는 노즐들과 같은 노즐을 사용하여 분무, 아토마이징 및 포깅을 수행할 수 있다. 일반적으로, 적어도 하나의 노즐을 결합제 성분에 적용하고, 적어도 하나의 노즐을 상용화제 성분에 적용한다. 리그노셀룰로스 단편의 피복을 최대화하기 위해, 리그노셀룰로스 단편을 회전 블렌더 또는 유사한 장치에서 텀블링하면서 성분의 액적을 분무하거나 또는 성분의 입자를 아토마이징 또는 포깅함으로써 성분들을 리그노셀룰로스 단편 상에 일반적으로 적용한다. 또다른 예로서, 적어도 1개, 전형적으로는 적어도 2개 또는 3개의 방사 디스크 아토마이저가 장착된 회전 드럼 블렌더에서 리그노셀룰로스 단편을 성분들로 코팅할 수 있다. 배플(baffle)을 비롯한 텀블러, 드럼 또는 롤러를 또한 사용할 수 있다. 특히 이러한 성분이 높은 점도를 갖는 경우, 성분에 전단을 적용하는 것이 중요한 것으로 여겨진다. 리그노셀룰로스 단편과 관련하여 성분의 적절한 분포를 수득하는 데 전단력이 유용할 수 있으며, 이는 성분의 적절한 아토마이징을 수득하도록 고안된 특정한 노즐에 의해 수득될 수 있다. 성분들은 리그노셀룰로스 단편에 적용되기 전 또는 그 후에 매우 잘 혼합되어야 하는 것으로 여겨진다. 물론, 리그노셀룰로스 단편을 성분들로 완전히 피복시키는 것이 적절한 결합을 보장하는데 바람직하다. 성분의 액적 크기 분포를 일부 기초로, 리그노셀룰로스 단편 상에의 성분의 분포를 최대화하는데 아토마이징이 유용하다. 전형적으로, 조기 반응을 방지하기 위해 성분들은 적용 전에 예비혼합되지 않는다. 이에 따라, 조기 반응 및/또는 오염을 방지하기 위해, 성분들은 하나 이상의 노즐을 통해, 전형적으로는 성분당 하나의 노즐에 의해 리그노셀룰로스 단편 상에 각각 개별적으로 적용된다.
대안적으로, 리그노셀룰로스 단편이 캐리어에 직접 제공될 수 있고, 성분들이 예를 들어 분무 또는 시팅에 의해 리그노셀룰로스 단편에 적용되어 괴상을 형성할 수 있다. 예를 들어, 리그노셀룰로스 단편이 컨베이어 벨트 또는 판 상에 배치되고, 이어서 성분들이 분무되어 괴상을 형성할 수 있다. 추가로, 이후에 접착제 시스템의 나머지 성분(들), 예를 들어 결합제 성분이 리그노셀룰로스 단편 및 상용화제 성분에 적용되어 괴상을 형성할 수 있도록, 적어도 하나의 성분, 예를 들어 상용화제 성분이 이미 리그노셀룰로스 단편 상에 존재할 수 있다.
리그노셀룰로스 단편으로 적용하고 그와 혼합하고자 하는 성분의 양은 사용되는 특정한 성분, 사용되는 리그노셀룰로스 단편의 크기, 수분 함량 및 유형, 물품의 의도되는 용도, 및 물품의 목적하는 특성을 비롯한 여러 변수에 좌우된다. 생성된 괴상은 전형적으로 예를 들어 OSB, PB, 스크림버, MDF, 또는 목적하는 형상 및 치수의 또다른 물품으로 압축되는 단일층 또는 다층 매트로 형성된다. 괴상은 예컨대 괴상을 성형하거나 또는 압출시킴으로써 보다 복잡한 형상으로 또한 형성될 수 있다.
매트는 임의의 적합한 방식으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 벨트 상에 이격되어 있는 하나 이상의 호퍼(hopper)로부터 순환 벨트 또는 컨베이어 상에서 움직이는 판형 캐리지(carriage) 상에 괴상을 침착시킬 수 있다. 다층 매트가 형성되는 경우, 캐리지가 형성 헤드들 사이에서 이동함에 따라 괴상/퍼니시의 개개의 층을 성공적으로 침착시키기 위한 캐리지 폭에 걸쳐 연장되어 있는 분배 또는 형성 헤드를 각각 갖는 복수의 호퍼가 사용된다. 매트 두께는 리그노셀룰로스 단편의 크기 및 형상, 매트를 형성하는데 사용되는 특정 기술, 최종 물품의 목적하는 두께 및 밀도, 및 압착 사이클 동안 사용되는 압력과 같은 인자에 좌우되어 다양할 것이다. 매트의 두께는 통상 물품의 최종 두께의 약 5배 내지 약 20배이다. 예를 들어, 0.5 인치 두께 및 약 35 lbs/ft3의 최종 밀도의 플레이크보드 또는 파티클보드 패널의 경우, 매트는 통상 원래 약 3 인치 내지 약 6 인치 두께일 것이다. 매트의 폭은 통상 물품의 최종 폭과 실질적으로 동일하나; 물품의 구조에 따라, 최종 폭은 1/두께일 수 있고, 두께에 대한 설명과 유사할 수 있다.
전형적으로, 리그노셀룰로스 단편은 괴상 및 매트에서 느슨하게 배향되어 있다. 캐리어, 예컨대 컨베이어 벨트 또는 판이 제공되고, 괴상 및 궁극적인 매트가 캐리어 상에 배치된다. 괴상은 캐리어 상에 직접 형성되고/되거나, 예를 들어 텀블러에서 형성 후, 캐리어로 옮겨질 수 있다. 접착제 시스템은 캐리어 상에 있는 동안 괴상에서 복수의 리그노셀룰로스 단편의 배향을 실질적으로 유지시킨다고 생각된다. 접착제 시스템이 리그노셀룰로스 단편의 배향을 유지시키는 것에 있어서, 배향이 완전히 유지될 필요는 없다. 예를 들어, 약간의 변형이 일어날 수 있다. 일반적으로, 접착제 시스템은 "점착화제" 또는 "끈적거리는" 아교로서의 역할을 하고, UF 수지 및/또는 PF 수지뿐만 아니라 다른 통상의 접착제를 위한 대체물 또는 보충 접착제로서 사용될 수 있다. 이에 따라, 접착제 시스템은 점착 또는 저온-점착을 갖는다. 저온-점착은 다양한 방식으로 결정될 수 있다. 예를 들면, "슬럼프(slump)" 시험을 사용할 수 있는데, 이는 괴상으로 완전히 패킹된 깔때기를 사용한 다음, 괴상이 표면 상에 (깔때기의 형상으로) 남아 있도록 깔때기를 표면 상에서 기울이고 제거하는 것이다. 이어서, 깔때기 형상의 괴상의 형상의 변화, 예컨대 깔때기 형상의 괴상의 슬럼핑/붕괴로 인한 각도의 변화를 경시적으로 관찰할 수 있다. 또다른 예는 "스노우볼(snowball)" 시험으로 지칭되는 것인데, 이는 괴상를 한 움큼 잡고, 수중에서 괴상의 볼을 제조하고, 볼을 아래 위로 던져 볼이 부서지는지 측정하는 것이다. 다른 적합한 시험은 ASTM D1037에 기재되어 있다.
괴상을 매트로 형성하는 경우, 접착제 시스템은 매트가 캐리어 상에 있는 동안 매트의 폭 및 두께를 또한 실질적으로 유지시킨다. 이해할 수 있는 바와 같이, 캐리어가 예컨대 이송에 의해 이동하는 경우, 접착제 시스템은 진동으로 인해 매트가 부서지는 것을 방지한다. 예를 들어, 캐리어가 판인 경우 진동이 또한 일어날 수 있고, 판이 프레스로 이동한다. 이러한 진동은 리그노셀룰로스 단편에 대해 배향 문제를 초래할 수 있고, 감소된 내부 결합 (IB) 강도를 초래할 수 있고, 다른 유사한 문제점을 초래할 수 있다.
물품은 승온 및 가압 하에 괴상으로부터 형성된 매트를 압축함으로써 매트로부터 전형적으로 형성된다. 전형적으로, 적어도 압력은 물품을 형성하기에 충분한 소정의 시간 동안 매트에 가해진다. 또한 전형적으로 열이 가해진다. 이러한 조건은 접착제 시스템의 반응, 특히 적어도 결합제 성분의 반응을 촉진하여 반응 생성물을 형성한다. 점착을 부여함으로써, 예컨대 매트에 압력을 가하는 경우 리그노셀룰로스 단편이 흩어질(blow apart) 가능성을 감소시킴으로써 접착제 시스템이 매트에서 리그노셀룰로스 단편의 이동을 감소시킬 수 있다. 구체적으로, 통상의 복합 물품을 형성하기 위해 사용되는 통상적인 압착 속도 및/또는 압력에 비해 물품을 형성하기 위해 매트에 압력을 가하는 속도를 증가시킬 수 있고, 이는 물품의 제작 업체에게 경제적 유익, 예컨대 증가된 생산량을 제공한다. 접착제 시스템에 의해 부여된 동일한 점착이 매트가 이동하는 동안, 예컨대 이송될 때 유용하다.
전형적으로, 매트에 열을 가하여 접착제 시스템의 경화를 촉진한다. 압착 온도, 압력 및 시간은 물품의 형상, 두께 및 목적하는 밀도, 리그노셀룰로스 단편, 예를 들어 목재 플레이크 또는 소더스트의 크기 및 유형, 리그노셀룰로스 단편의 수분 함량, 및 사용되는 구체적 성분에 좌우되어 광범위하게 다양하다. 예를 들어, 압착 온도는 약 100℃ 내지 약 300℃ 범위일 수 있다. 내부 증기가 생성되고 최종 복합 물품의 수분 함량이 목적하는 수준 미만으로 감소되는 것을 최소화하기 위해, 압착 온도는 전형적으로 약 250℃ 미만, 가장 전형적으로 약 180℃ 내지 약 240℃, 또는 이들 사이의 임의의 하위범위이다. 사용되는 압력은 일반적으로 약 300 내지 약 800 파운드/인치2 (psi), 또는 이들 사이의 임의의 하위범위이다. 전형적으로, 압착 시간은 120 내지 900초, 또는 이들 사이의 임의의 하위범위이다. 사용되는 압착 시간은 (실질적으로 반응 생성물을 형성하기 위해) 접착제를 적어도 실질적으로 경화시키고 목적하는 형상, 치수 및 강도의 복합 물품을 제공하기에 충분한 기간이어야 한다. 예를 들어 플레이크보드 또는 PB 패널의 제작을 위해, 압착 시간은 제조되는 복합 물품의 패널 두께에 주로 좌우된다. 예를 들어, 약 0.5 인치 두께의 복합 물품의 경우 압착 시간은 일반적으로 약 200초 내지 약 300초이다. 압력은 임의의 상기한 단계에서 부가되는 외부 열이 전혀 없이 사용될 수 있음을 고려한다. 대안적으로, 외부 열은 임의의 상기한 단계에서 사용되는 외부 압력이 전혀 없이 사용될 수 있다. 또한, 외부 열 및 압력 모두 임의의 상기한 단계에서 가해질 수 있다.
물품을 형성하기 위한 다른 적합한 방법은 미국 특허 제6,451,101호 (Mente 등); 제6,458,238호 (Mente 등); 제6,464,820호 (Mente 등); 제6,638,459호 (Mente 등); 제6,649,098호 (Mente 등), 미국 특허 제6,344,165호 (Coleman); 제7,439,280호 (Lu 등); 및 제8,486,523호 (Mente); 및 미국 특허 공보 제2005/0242459호 (Savino 등)에 기재되어 있으며, 이들 각각은 다양한 비-제한적 실시양태에서 본원에 명백히 포함된다.
임의의 특정 이론에 얽매이거나 또는 제한되고자 하는 의도 없이, 상용화제 성분의 존재는, 물품을 형성하는데 상용화제 성분이 사용되지 않는 경우에 필요한 시간의 양에 비해, 물품을 형성하는데 필요한 시간의 양을 감소시킨다고 생각된다. 구체적으로, 상용화제 성분은 물품 제작 동안 접착제 시스템의 경화 시간을 감소시키는데 유용하다고 생각된다. 이에 따라, 제조 속도, 예를 들어 압착 속도의 증가 (즉, 더 짧은 압착 시간)를 통해 물품 생산량이 증가할 수 있다. 복수의 리그노셀룰로스 단편으로의 접착제 시스템 성분의 적용이 통상의 접착제에 비해 개선되는 것과 같은 다른 제작 이득이 또한 실현될 수 있다. 또한, 물품은 탁월한 물리적 특성을 포함하는 것으로 여겨진다. 예를 들면, 특정 실시양태에서, 물품은 각각 통상의 물품에 비해 증가된 결합 강도, 감소된 가장자리 팽윤, 개선된 이형 특성, 개선된 굴곡 모듈러스, 및/또는 감소된 배출물 중 하나 이상을 가질 수 있다. 상용화제 성분의 사용에 의해 제공되는 다른 잠재적 이점은 리그노셀룰로스 단편의 개선된 가소화; 리그노셀룰로스 단편 상의 개선된 분포로 이어지는 감소된 결합제 성분 점도; 및 물품의 개선된 불꽃 시험 성능이라고 생각된다. 상용화제 성분은 또한, 상 전이 촉매작용 및/또는 점도 감소 메카니즘을 통해, 물품을 형성하는데 사용되는 다른 임의적 성분, 예컨대 폴리올의 성능을 개선시킬 수 있다고 생각된다.
다양한 실시양태에서, 상용화제 성분의 사용은 가공 속도를 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20% 또는 그 이상 증가시킬 수 있다. 가공 속도의 증가는, 만약 있다면, 형성 동안 개발 물품에 가해지는 파괴력의 극미한 증가와 함께 달성될 수 있다. 대안적으로, 상용화제 성분의 사용은 개발 물품에 가해지는 파괴력을 감소시킬 수 있다.
다른 실시양태에서, 상용화제 성분은 1종 이상의 이형제 및/또는 비누/세정제의 점도 및/또는 표면 장력을 감소시킬 수 있다. 이와 같은 상호작용은 전형적으로 물리적 상호작용이며, 반드시 화학적 상호작용일 필요는 없다. 예를 들면, 상용화제 성분은 상기 기재된 것들 중 어느 하나를 비롯한 실리콘 계면활성제의 점도 및/또는 표면 장력을 감소시킬 수 있다. 이와 같은 표면 장력의 감소는 단위 중량 당 이형제 및/또는 비누/세정제의 피복을 개선시킬 수 있다. 이와 같은 감소는 고니오미터를 사용한 표면 장력 측정을 통해 정량화될 수 있다.
보다 구체적으로, 접촉각 데이타는 20℃로 유지되는 온도 제어된 공간에서 취할 수 있다. 고니오미터는 크루스 디에스에이 모델 100 드롭 쉐이프 어낼러시스 시스템(Kruss DSA Model 100 Drop Shape Analysis System)일 수 있다. 예를 들면, 5 마이크로리터 액적을 고니오미터의 자동화 투여 시린지에 의해 깨끗한 기재 스테이지(stage) 판 상에 침착시킬 수 있다. 이어서, 대략 1초/10마다 12초 (즉, 120초/10)까지 접촉각 측정값을 자동적으로 기록할 수 있다. 좌우 접촉각을 고니오미터 소프트웨어에 의해 기록 및 평균화할 수 있다.
다양한 실시양태에서, 이형제 증대를 관찰할 수 있다. TAP는 생산 라인에서 금속 벨트 또는 플레튼 상에 코팅을 형성할 수 있고, 이형제 및/또는 비누/세정제가 금속 벨트 또는 플레튼의 표면에 남도록 도울 수 있다. 이는 압착 작업에 의해 (및/또는 연속 프레스에서 나오는 동안) 물품에 가해지는 파괴력을 감소시킬 수 있다. 이와 같은 효과는 심지어는 금속 벨트 또는 플레튼으로의 이형제 및/또는 비누/세정제의 적용 중단 후에도, 또는 심지어는 물품 자체에서 이형제 및/또는 비누/세정제의 일반적인 사용 후에도 수 분 또는 수 시간 동안 지속될 수 있다. 즉, 심지어는 본원에 기재된 방법 또는 본원에 기재된 물품에서 이형제 및/또는 비누/세정제가 더이상 사용되지 않은 후에도, 놀랍게도 상기 유익이 남아있을 수 있다. 다시 상기한 가공 속도의 증가와 관련하여, 심지어는 방법에서 TAP를 제거한 후에도 이와 같은 증가가 관찰될 수 있다. 예를 들면, 심지어는 물품의 형성 방법에서 TAP 공급원을 제거한 후에도, 여전히 가공 속도의 증가를 관찰할 수 있다. 임의의 특정 이론에 얽매이고자 하는 의도 없이, 이는 TAP의 일부가 가공 기구 또는 장치, 예를 들어 컨베이어 벨트, 플레튼, 휠 등의 하나 이상의 단편 상에 여전히 존재할 수 있기 때문에 일어날 수 있다. 이와 같은 효과는 TAP 공급원이 제거된지 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 또는 그 이상의 시간 후에도 관찰될 수 있다.
TAP는 이형제 및/또는 비누/세정제에 직접 첨가될 수 있고, 물품에는 전혀 포함되어 있지 않을 수 있다. 대안적으로, TAP는 이형제 및/또는 비누/세정제 모두에 첨가되고, 물품에도 또한 사용될 수 있다. 또한 추가로, TAP는 물품에 사용되고, 이형제 및/또는 비누/세정제에는 전혀 첨가되지 않을 수 있다. TAP는 물품의 임의의 하나 이상의 부분 또는 성분 및/또는 본원에 기재된 방법 또는 공정의 임의의 하나 이상의 부분 또는 단계에서 사용될 수 있다.
또한, TAP는 임의의 물품과 독립적으로 그리고 본원에 기재된 물품을 형성하는데 사용된 임의의 방법 또는 공정과 독립적으로 이형제 (예를 들어 실리콘 계면활성제) 및/또는 비누/세정제에 첨가될 수 있음을 고려한다. 상기는 다르게는, 본 개시내용은 또한 본원에 명백히 기재되지 않은 목적을 위해 사용된 TAP 및 이형제 및/또는 비누/세정제와 무관한 혼합물을 제공한다.
물품을 예시하는 하기 실시예는 예시를 위한 것일 뿐 개시내용을 제한하도록 의도되지 않는다.
실시예
비교 물품 (실시예 1) 및 개시내용 물품 (실시예 2, 3 및 4)을 제조하였다. 물품은 파티클보드였다. 제작 방법이 물품들 간에 차이를 부여하지 않도록, 파티클보드 (PB)의 제작을 위한 전형적인 제조 방법을 사용하여 물품을 제조하였다. 물품 퍼니시를 형성하는데 사용된 각각의 성분의 양 및 유형을 하기 표 I에 예시한다.
<표 I>
Figure 112016040348617-pct00001
* 각각 리그노셀룰로스 단편 100 중량부를 기준으로 함
리그노셀룰로스 단편은 PB를 형성하는데 전형적으로 사용되는 형상 및 크기의 것이었다. 구체적으로, 리그노셀룰로스 단편은 리그노셀룰로스 단편 100 중량부를 기준으로 약 88 중량%의 건조 중량 함량 및 약 7 중량%의 수분 함량을 갖는 소나무를 포함하였다.
결합제는 MDI 및 pMDI (하기에서 간단히 "MDI"로 지칭)를 포함한 이소시아네이트였다. 이소시아네이트는 관능가가 약 2.7이고, NCO 함량이 약 31.5 중량%이고, 25℃에서 점도가 약 200 cps이다. 이소시아네이트는 바스프 코포레이션으로부터 상업적으로 입수가능하다.
실시예 1-4에서 사용된 상용화제는 TEP였다. 실시예 2 및 4에서 사용된 상용화제는 100% TEP이고, 실시예 3에서 상용화제는 200 그램의 물과 200 그램의 TEP의 블렌드였다. 이들 양은 상기 표 1에서 총 양으로서 기입되어 있다. TEP는 다양한 공급처로부터 상업적으로 입수가능하다.
블렌더에서 성분들을 분무 및 블렌딩하여 각각의 퍼니시를 형성하였다. 블렌더에 첨가한 순서는 다음과 같았다: 리그노셀룰로스 단편, 물, 결합제 및 상용화제. 실시예 3은 (블렌더에 첨가하기 전에 예비-혼합되도록) 물 및 TEP의 블렌드를 상용화제로서 사용하였다. 실시예 2와 3 간의 차이는 단지 성분들의 첨가 순서인데, 실시예 3은 총 양의 물의 일부와 총 양의 TEP 전부와의 예비-블렌드를 사용하였다. 각각의 퍼니시는 주위 온도에서 제조하였다.
형성 후, 각각의 퍼니시를 각각 중량이 약 4,800 그램인 6개의 괴상 (또는 매트)으로 고르게 분할하였다. 매트를 관련 기술분야에서 사용되는 전형적인 온도 및 압력 조건 하에 표준 PB 형성 장치를 사용하여 압축하여, 각각의 각 물품을 형성하였다. 물품 (즉, 파티클보드)은 두께가 약 1"이고, 폭이 약 20"이고, 길이가 약 20"이었다. 상이한 압착 시간을 사용하여 하기 표 II에 예시된 바와 같은 각각의 물품을 형성하였다. 물품을 형성한 후, 각각의 물품을 층간박리 또는 기타 결함에 대해 육안으로 조사하였다. ASTM D1037에 따라 물품의 내부 결합 (IB) 강도를 결정하였다. 물품의 최종 수분 함량을 열 밸런스를 사용하여 결정하고, 상기 표 I에 나타내었다.
IB 강도를 결정 및 분석하기 위해, 파티클보드를 반으로 절단하였다. 다음으로, 상기 반쪽들 중 하나로부터 2" 스트립을 절단하였다. 이어서, 그 스트립을 8개의 2" 스트립으로 절단하고, 이들을 IB에 대해 시험하였다. 실험실 규모 보드 크기로부터 생성된 가장자리 효과 (예를 들어 짜내기(squeeze out))는 스트립의 궁극적인 IB 값의 한 요인으로 작용한다고 생각된다. 예를 들면, 8개의 스트립 중 2 또는 3개는 8개 스트립 중의 나머지 스트립보다 더 낮은 값을 가질 수 있다. 이것은 종종 가장자리에서 짜내기에 의해 초래되는 것으로 여겨진다.
<표 II> 단일층 파티클보드 패널의 IB (psi)에 대한 압착 시간 및 제형물 효과
Figure 112016040348617-pct00002
(1) 순수(neat) 첨가; (2) 물에 혼합, 전체 수분 함량 불변; (3) 밀도 변화
물품 중 일부는 육안으로 조사 시, 약간의 변연 결함 또는 층간박리를 나타내지만, 개시내용 물품 중 어느 것도 완전한 층간박리 (예를 들어, 물품에 두루 완전히 열구로 나타남)는 갖지 않았다. 전체 개시내용 물품은 비교 물품보다 더 적은 압착 시간을 필요로 한다. 다양한 물품의 추가의 특성 및 결과는 도 1 내지 5를 참고로 인지될 수 있다.
추가의 실시예 제1 세트:
추가의 실시예 제1 세트는 TAP 및 물 용액 (또는 혼합물)을 pMDI에 첨가한 것을 모델로 한 것이다. 물 및 포스페이트 블렌드는 전형적으로 그의 반응 속도를 높이기 위해 pMDI를 용해시켜야 한다.
보다 구체적으로, 각각의 4개의 TAP (1.5 그램)를 개방된 비이커 내 20 그램의 물에 첨가하여 4개의 독립적 혼합물을 형성하였다. 트리메틸 포스페이트 (TMP) 및 트리에틸 포스페이트 (TEP)가 완전히 용해되었다. 트리프로필 포스페이트 (TPP)는 부분적으로 용해되는 반면, (TBP)는 아주 조금 용해되었다. 용해를 최대화하기 위해 교반 후, 2.0 그램의 pMDI (루프라네이트 M20FB)를 각각의 상기한 혼합물에 첨가하였다.
혼합물들 중 어느 것도 투명하지 않았다. 트리프로필 포스페이트 (TPP)가 고체 pMDI 우레아를 가장 신속하게 형성시켰다. 트리부틸 포스페이트 (TBP) 블렌드는 두 번째로 빠른 반면, 메틸 및 에틸 포스페이트는 비슷하게 반응하는 것으로 보였고, 4시간 후 여전히 액체였다. 따라서, 본 추가의 실시예 제1 세트로부터, TPP가 다른 TAP보다 물 및 pMDI 반응을 대단히 가속화시킴이 입증되었다.
추가의 실시예 제2 세트:
추가의 실시예 제2 세트는 pMDI를 블렌딩 동안 목재 퍼니시에 별도의 스트림으로서 첨가한 것을 모델로 한 것이다.
보다 구체적으로, 각각의 4개의 TAP (1.5 그램)를 5.0 그램의 pMDI에 첨가하여 4개의 독립적 혼합물을 형성하였다. 모든 TAP가 최소의 교반과 함께 pMDI에 용해되었다. 이어서, 각각의 혼합물에 10 그램의 증류수를 첨가하고, 혼합물들을 약 20초 동안 교반하였다.
4개의 혼합물들 중 어느 것도 투명하지 않았다. 트리메틸 포스페이트 (TMP)를 포함하는 혼합물이 가장 빠르게 반응하였다. 나머지 혼합물들은 속도와 관련하여 다음의 순서로 반응하였다: 트리에틸 포스페이트 (TEP), 트리프로필 포스페이트 (TPP), 및 트리부틸 포스페이트 (TBP).
물과 pMDI 간의 반응 속도는 상용화제 및 나머지 반응물의 용액/블렌드 중의 두 반응물 중 하나의 용해도에 의해 결정될 수 있다. 물 또는 이소시아네이트 중의 TAP의 존재는 촉매 없이 물 및 pMDI의 혼합물에 비해 반응 속도를 증가시켰다.
TAP로의 pMDI의 첨가에 비해, 트리프로필 포스페이트 및 트리부틸 포스페이트는 첨가되는 속도에서 물에 단지 부분적으로 가용성이었다. 그럼에도 불구하고, 각각은 트리메틸 포스페이트 및 트리에틸 포스페이트가 완전히 혼화성인 혼합물에서보다 우레아 형성이 더 빠르게 일어나도록 pMDI에 적합한 용매였다.
추가의 실시예 제3 세트:
추가의 실시예 제3 세트는 실리콘 계면활성제의 표면 장력에 대한 TEP의 효과를 입증한다. 보다 구체적으로, 3개의 샘플 액적의 표면 장력을 스테인레스강, 강철 및 알루미늄 표면 상에서 평가하였다.
제1 샘플은 탈이온수이다.
제2 샘플은 에보니크(Evonik)로부터 상업적으로 입수가능한 고라푸르(Gorapur) OS 1701W 실리콘 계면활성제의 탈이온수 중의 2 중량% 용액이다.
제3 샘플은 탈이온수 중의, 2 중량%의 상기한 실리콘 계면활성제 및 2 중량%의 TEP의 용액이다.
각각의 샘플의 액적을 다양한 표면 위에 놓고, 크루스 디에스에이 모델 100 드롭 쉐이프 어낼러시스 시스템을 사용하여 상기 기재된 방법에 따라 0초에서 12초 (즉, 120초/10)까지 1초/10 증분씩 물 접촉각을 결정하기 위해 평가하였다. 이들 평가 결과를 도 6a (제1, 제2 및 제3 샘플에 대해 스테인레스강), 7a (제1, 제2 및 제3 샘플에 대해 강철), 및 8a (제1, 제2 및 제3 샘플에 대해 알루미늄)에 나타내었다.
또한, 각각의 샘플에 대한 다양한 액적의 사진을 도 6b-6d (제1, 제2 및 제3 샘플에 대해 스테인레스강), 도 7b-7d (제1, 제2 및 제3 샘플에 대해 강철), 및 도 8b-8d (제1, 제2 및 제3 샘플에 대해 알루미늄)에 나타내었다.
이들 평가로부터, TEP를 함유하면 액적의 물 접촉각이 감소함을 명백히 알 수 있다. 액적 접촉각의 감소는, TEP를 포함하는 액적이 다양한 표면 상에서 보다 우수한 습윤을 나타낼 것이고, 이는 예를 들어 본원에 기재된 공정 또는 방법을 사용한 형성 동안 리그노셀룰로스 복합 물품 상에 작용하는 마찰력 및 파괴력을 감소시킬 것임을 시사한다.
pMDI/물 반응 속도의 증가 (예를 들어 패널 생성 속도의 증가) 또한 통상의 단일 개방 (배치 공정) 실험실 프레스를 사용하여 밝혀졌다. TEP 첨가를 중단한지 6시간 후까지 속도 증가가 계속되는 경우 이형제와의 협력작용에 기인하는 생성 속도 증가가 연속 프레스 상의 상업적 시험에서 관찰되었다.
첨부된 특허청구범위의 범주 내인 특정 실시양태 사이에 다를 수 있는 상세한 설명에 기재된 표현 및 특정 화합물, 조성물 또는 방법에 첨부된 특허청구범위가 제한되지 않음을 이해하여야 한다. 다양한 실시양태의 특정한 특징 또는 측면을 기재하기 위해 본원에서 기재한 임의의 마쿠시 군과 관련하여, 상이한, 특정한 및/또는 예상치 않은 결과가 모든 다른 마쿠시 멤버와 무관한 각 마쿠시 군의 각각의 멤버로부터 수득될 수 있음을 이해하여야 한다. 마쿠시 군의 각각의 멤버는 개별적이고/이거나 조합될 수 있고 첨부된 특허청구범위의 범주 내의 특정한 실시양태에 대한 적절한 지지내용을 제공한다.
본 개시내용의 다양한 실시양태를 기재하는데 있어서, 사용된 임의의 범위 및 하위범위는 독립적으로 그리고 총칭적으로 첨부된 특허청구범위의 범주 내이며, 또한 그 안의 정수 및/또는 분수 값 (이러한 값이 본원에 명확히 기재되어 있지 않더라도)을 비롯한 모든 범위를 기재 및 고려하고 있는 것으로 해석됨을 또한 이해하여야 한다. 관련 기술분야의 통상의 기술자는 열거된 범위 및 하위범위가 본 개시내용의 다양한 실시양태를 가능케 하고 충분히 기재하고 이러한 범위 및 하위범위가 상응하는 이등분, 삼등분, 사등분, 오등분의 값 등으로 추가로 서술될 수 있음을 용이하게 인지한다. 단지 하나의 예로서, 범위 "0.1 내지 0.9"는 하부 1/3, 즉 0.1 내지 0.3, 중간 1/3, 즉 0.4 내지 0.6, 및 상부 1/3, 즉 0.7 내지 0.9로 추가로 서술될 수 있으며, 이는 개별적으로 그리고 총칭적으로 첨부된 특허청구범위의 범주 내이고, 개별적이고/이거나 총칭적으로 사용될 수 있고 첨부된 특허청구범위의 범주 내의 특정한 실시양태에 대한 적절한 지지내용을 제공한다. 더욱이, 범위를 규정하거나 수식하는 용어, 예컨대 "적어도", "초과", "미만", "이하" 등과 관련하여, 이러한 용어가 하위범위 및/또는 상한 또는 하한을 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 또다른 예로서, "적어도 10"의 범위는 본질적으로 10 이상 내지 35의 하위범위, 10 이상 내지 25의 하위범위, 25 내지 35의 하위범위 등을 포함하고, 각각의 하위범위는 개별적이고/이거나 총칭적으로 사용될 수 있으며, 첨부된 특허청구범위의 범주 내의 특정한 실시양태에 대한 적절한 지지내용을 제공한다. 마지막으로, 개시된 범위 내의 개개의 수가 사용될 수 있고, 첨부된 특허청구범위의 범주 내의 특정한 실시양태에대한 적절한 지지내용을 제공한다. 예를 들어, 범위 "1 내지 9"는 3과 같은 다양한 개개의 정수뿐만 아니라 4.1과 같은 소수점 (또는 분수)을 비롯한 개개의 수를 포함하며, 이는 사용될 수 있으며 첨부된 특허청구범위의 범주 내의 특정한 실시양태에 대한 적절한 지지내용을 제공한다.
본 개시내용은 예시적인 방식으로 본원에 기재되었고, 사용된 전문 용어는 제한을 위한 것이기보다는 설명을 위한 용어의 성질의 것이 되도록 의도한 것임을 이해하여야 한다. 상기 교시내용을 고려하여, 본 개시내용의 많은 변경 및 변화가 가능하다. 본 개시내용은 첨부된 특허청구범위의 범주 이내에 구체적으로 기재된 것 이외의 것으로 시행될 수 있다. 독립항 및 종속항, 단일 인용 및 다중 인용 모두의 모든 조합의 대상이 본원에 명백히 고려된다.

Claims (20)

  1. 목재 유래의 복수의 리그노셀룰로스 단편; 및
    상기 복수의 리그노셀룰로스 단편을 결합시키기 위한, 상기 복수의 리그노셀룰로스 단편 상에 배치된 접착제 시스템
    을 포함하며;
    여기서 상기 접착제 시스템은
    상기 리그노셀룰로스 단편 100 중량부 당 2 내지 10 중량부의 양으로 존재하고, 디페닐메탄 디이소시아네이트 (MDI), 중합체 디페닐메탄 디이소시아네이트 (pMDI) 및 이들의 조합물로부터 선택된 이소시아네이트 성분인 결합제 성분, 및
    상기 결합제 성분 100 중량부를 기준으로 0.5 내지 35 중량부의 양으로 사용되는 트리알킬 포스페이트
    를 포함하는 것인,
    리그노셀룰로스 복합 물품.
  2. 제1항에 있어서, 상기 트리알킬 포스페이트가 트리에틸 포스페이트 (TEP)인 물품.
  3. 제1항에 있어서, 상기 트리알킬 포스페이트가 트리메틸 포스페이트, 트리에틸 포스페이트, 트리프로필 포스페이트, 트리부틸 포스페이트 및 이들의 조합물로부터 선택된 것인 물품.
  4. 제1항에 있어서, 상기 접착제 시스템이 이소시아네이트-반응성 성분을 추가로 포함하는 것인 물품.
  5. 제4항에 있어서, 상기 이소시아네이트-반응성 성분이, 폴리올을 포함하는 연속상 및 중합체 입자를 포함하는 불연속상을 갖는 중합체 폴리올을 포함하는 것인 물품.
  6. 제5항에 있어서, 상기 중합체 입자가 스티렌 아크릴로니트릴 (SAN) 공중합체를 포함하는 것인 물품.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 리그노셀룰로스 단편이 상기 물품 100 중량부를 기준으로 75 내지 99 중량부의 양으로 사용되고,
    상기 접착제 시스템이 상기 물품 100 중량부를 기준으로 1 내지 25 중량부의 양으로 사용된 것인 물품.
  8. 제1항의 물품의 형성 방법이며,
    결합제 성분 및 트리알킬 포스페이트를 복수의 리그노셀룰로스 단편에 적용하는 단계;
    결합제 성분 및 트리알킬 포스페이트가 상부에 적용된 복수의 리그노셀룰로스 단편을 캐리어 상에 배치하여 괴상(mass)을 형성하는 단계; 및
    괴상에 압력 및/또는 열을 소정의 시간 동안 가하여 물품을 형성하는 단계
    를 포함하고,
    여기서, 트리알킬 포스페이트는 물품을 형성하는데 필요한 시간의 양을, 물품 형성 동안 트리알킬 포스페이트가 존재하지 않는 경우에 필요한 시간의 양에 비해 감소시키는 것인 방법.
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