KR20110055582A - 리그노셀룰로즈계 제품 및 이의 형성 방법 - Google Patents

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Abstract

리그노셀룰로즈계 제품은 복수의 리그노셀룰로즈계 피스, 및 그 피스 상에 배치된 이소시아네이트 성분 및 가공 보조제를 포함한다. 그 가공 보조제는 이소시아네이트 성분과 반응하고, 연속 상 및 불연속 상을 갖는 그라프트 폴리올을 포함하며, 리그노셀룰로즈계 복합 물품을 형성시키는데 사용될 수 있다. 그 가공 보조제는 내수성, 내팽윤성, 및 조도를 복합 물품에 부여할 뿐만 아니라 제품으로부터 복합 물품을 제조하는 동안 상온-점착성을 제공하는데 유용하다. 상기 연속 상은 이소시아네이트 반응성 성분을 포함한다. 상기 불연속 상은 중합체 입자를 포함한다. 이소시아네이트 성분 및 가공 보조제는 제품 100 중량부를 기준으로 하여 약 1 내지 약 25 중량부의 조합된 양으로 제품 내에 존재한다. 상기 복합 물품은 다양한 공학 리그노셀룰로즈계 복합재, 예컨대 배향된 스트랜드 보드(OSB), 파티클보드(PB), 스크림버 또는 파이버보드를 포함한다.

Description

리그노셀룰로즈계 제품 및 이의 형성 방법{LIGNOCELLULOSIC PRODUCTS AND METHODS OF FORMING THE SAME}
본 발명은 일반적으로 리그노셀룰로즈계 제품(lignocellulosic product)에 관한 것이고, 구체적으로 본 발명은 복수의 리그노셀룰로즈계 피스(piece), 이소시아네이트 성분 및 가공 보조제(processing aid)를 포함하는 리그노셀룰로즈계 제품에 관한 것이고, 그 리그노셀룰로즈계 제품으로부터 형성된 리그노셀룰로즈계 복합 물품(lignocellulosic composite article)에 관한 것이며, 그리고 리그노셀룰로즈계 제품 및 리그노셀룰로즈계 복합 물품을 형성시키는 방법에 관한 것이다.
리그노셀룰로즈계 복합 물품, 예컨대 배향된 스트랜드 보드(OSB oriented strand board), 배향된 스트랜드 럼버(OSL: oriented strand lumber), 파티클보드(PB: particleboard), 스크림버(scrimber), 아그리파이버 보드(agrifiber boad), 칩보드, 플레이크보드 및 파이버보드, 중간 밀도 파이버보드(MDF: medium density fiberboad)는 일반적으로 리그노셀룰로즈계 피스를 결합제 조성물(예를 들면 수지)과 블렌딩하거나 그 리그노셀룰로즈계 피스를 그 결합제 조성물로 분무화 처리함으로써 생산되고, 동시에 그 리그노셀룰로즈계 피스는 블렌더 또는 유사 장치에서 텀블링 또는 교반된다. 충분하게 블렌딩하여 결합제-리그노셀룰로즈계 혼합물을 형성시킨 후, 막 결합제 조성물에 의해 코팅되어 있는 리그노셀룰로즈계 피스는 임의 제품, 구체적으로 느슨한 매트(mat)로 형성되고, 이어서 그 매트는 가열된 플래튼/플레이트 사이에서 압축되어 결합제 조성물을 경화시키고 리그노셀룰로즈계 피스를 치밀화된 형태로, 예컨대 보드, 패널 또는 다른 형상으로 결합시키게 된다. 그 느슨한 매트를 압축하는 통상적인 공정은 일반적으로 약 120 내지 약 225℃의 온도에서, 다양한 양의 증기의 존재 하에 수행되며, 상기 증기는 느슨한 매트 내로 의도적으로 주입되거나 또는 느슨한 매트내 리그노셀룰로즈계 피스로부터 비말동반된 수분의 방출에 의해 생성된다. 이러한 공정은 또한 일반적으로, 리그노셀룰로즈계 피스를 결합제 조성물과 블렌딩하기 전에, 리그노셀룰로즈계 피스의 수분 함량이 약 2 중량% 내지 약 20 중량%로 존재하는 것을 필요로 한다.
리그노셀룰로즈계 피스는 칩, 세이빙(shaving), 스트랜드, 스크림, 웨이퍼, 섬유, 톱밥(sawdust), 바가스(bagasse), 짚(straw) 및 목모(wood wool)의 형태로 존재한다. 리그노셀룰로즈계 피스가 크기상 비교적 보다 큰 것, 예를 들면 1 내지 7 인치의 것일 때, 상기 공정에 의해 생산된 리그노셀룰로즈계 복합 물품은 공학 목재(engineered wood)의 일반명 하에 해당 기술 분야에서 공지되어 있다. 이러한 공학 목재는 적층형 스트랜드 럼버, OSB, OSL, 스크림버, 평행 스트랜드 럼버, 및 적층형 베니어 럼버를 포함한다. 리그노셀룰로즈계 피스가 크기상 비교적 보다 작은 것, 전형적으로 톱밥 및 정련된 섬유 크기의 것일 때, 리그노셀룰로즈계 복합 물품은 파티클보드 및 파이버보드, 예를 들면 MDF로서 해당 기술 분야에서 공지되어 있다. 다른 공학 목재, 예컨대 플라이우드는 샌드위치형 형태로 결합제 조성물에 의해 함께 고정되는 럼버의 보다 큰 시이트를 사용한다. 또다른 공학 목재, 예컨대 스크림버는 약 2 내지 10 mm 범위의 평균 직경 및 길이상 수 피트의 길이를 갖는 목재의 얇고 긴 불규칙한 피스를 사용한다.
공학 목재는 럼버를 절단하기 위한 적당한 크기의 나무 트렁크의 증가하는 부족 때문에 개발되었다. 그러한 공학 목재는 강도 및 안정성과 같은 유리한 물리적 특성을 가질 수 있다. 공학 목재의 또다른 이점은 그것이 다른 목재 및 리그노셀룰로즈계 재료의 가공에 의해 발생된 폐 재료로부터 제조될 수 있다는 점이다. 이는 재생 공정으로부터 효율 및 에너지 절감을 유도하며, 그리고 매립식 쓰레기 처리 공간을 줄인다.
그러한 리그노셀룰로즈계 복합 물품을 제조하는데 사용되는 결합제 조성물은 페놀 포름알데히드(PF) 수지, 우레아 포름알데히드(UF) 수지 및 이소시아네이트 수지를 포함한다. 이소시아네이트 화학을 기초로 한 결합제 조성물이 상업적으로 바람직하며, 그 이유는 그 조성물이 저 수분 흡수, 고 접착 및 응집 강도, 제제화에서의 유연성, 경화 온도 및 속도에 관한 다양성, 매우 우수한 구조적 특성, 고 함수량을 갖는 리그노셀룰로즈계 재료와 결합할 수 있는 성능, 및 중요하게는 포름알데히드 방출 제로를 갖기 때문이다. 이소시아네이트의 일부 단점은 플래튼에 대한 접착으로 인한 가공에서의 어려움, 상온-점착성의 결여(즉, 이소시아네이트가 "점착성(tacky)" 또는 "끈적임(sticky)"을 갖지 않는다), 비용 및 특정 시나리오에서 특수 저장에 대한 필요성이 있다.
리그로셀룰로즈계 재료를 폴리메틸렌 폴리(페닐 이소시아네이트)(또는 중합체 MDI 또는 PMDI로서도 해당 기술 분야에 공지되어 있음)로 처리하여 복합 물품의 강도를 개선시키는 것은 공지되어 있다. 전형적으로, 그러한 처리는 이시소아네이트를 리그노셀룰로즈계 재료에 도포하는 것 및 그 이소시아네이트를, 열 및 압력을 가하거나 또는 실온에서 경화시키는 것을 수반한다. PMDI를 주위 조건 하에 경화시키는 것이 가능하긴 하지만, 잔류 이소시아네이트(NCO) 기는 일부 사례에서 처리된 물품 상에 수 주 동안 또는 심지어는 수 개월 동안 잔류하게 된다. 또한, 그러한 목적으로 톨루엔 디이소시아네이트(TDI)를 이용하는 것도 공지되어 있지만, 일반적으로 환경적 관점에서 보다 덜 허용되고 있다. 다양한 가공 문제점을 해결하기 위해서, 특히 프레스 플래튼에 대한 접착을 감소시키기 위해서 그리고 이소시아네이트의 반응성을 감소시키기 위해서, 결합제 조성물 내에 사용되는 이소시아네이트 물질 중에서도 특히 이소시아네이트 예비중합체가 바람직하다.
전형적으로, 다양한 "사이징제(sizing agent)", 예컨대 왁스가, 발수성을 달성하기 위해서 그리고 수분에 노출시 리그노셀룰로즈계 복합 물품의 팽윤성을 저하시키기 위해서, 리그노셀룰로즈계 복합 물품에 첨가되고 있다. 그 왁스는 리그노셀를로즈계 복합 물품 내에 존재하는 마이크로 크랙을 충전함으로써, 적어도 어느 정도의 발수성을 달성하며 그리고 크랙의 물리적 파괴를 통한 리그노셀룰로즈계 복합 물품의 팽윤의 감소를 달성하게 되고, 이는 물의 흡수를 감소시키게 된다.
유감스럽게도, 그 왁스는 리그노셀룰로즈계 복합 물품에 사용된 다른 성분, 예컨대 이소시아네이트에 기본적으로 불활성이며, 즉 그 왁스는 리그노셀룰로즈계 복합 물품에 사용된 다른 성분과 반응하지 않는다. 그러므로, 왁스는 예를 들면 리그노셀룰로즈계 복합 물품의 내부 결합(IB: internal bond) 강도를 증가시키는데 도움을 주지 못하고, 사실 그러한 강도를 감소시킬 수 있다. 유사하게도, 해당 기술 분야에서 이해되고 있는 바와 같이, 왁스는 압력 및 열을 가하기 전에 리그노셀룰로즈계 복합 물품을 전체적으로 유지하는데 도움을 주지 못하며, 즉 제품이 느슨한 매트 형태로 존재하긴 하지만, 매스(mass) 또는 "퍼니시(furnish)" 형태로 존재한다. 예를 들면, 프레스 닫는 속력은, PF 또는 UF 수지 및 왁스를 사용하는 것과 상대적으로 이소시아네이트 및 왁스를 사용할 때, 감소되어야 하는데, 그 이유는 느슨한 매트 내에 비말동반된 공기가 프레스를 너무 빠르게 닫으면 느슨한 매트의 구조를 손상시킬 수 있기 때문이다. 이 문제점은 주로 이소시아네이트(및 필요한 경우 왁스)의 점착성의 결여에 기인한 것이고, 반면에 PF 및 UF 수지는 그 자체에 대하여 점착성 정도를 제공하지 않는다. 프레스 닫는 속력을 감소시키는 것은 경제적 이유, 예컨대 감소된 작업량 및 증가된 노동 비용으로 인하여 그러한 리그노셀룰로즈계 복합 물품의 제조업자에게 불리하다.
게다가, 리그노셀룰로즈계 복합 물품의 제조 동안, 제조 중에 접하게 되는 고온, 예컨대 상기 설명된 온도, 예를 들면 프레싱 동안 또는 증기 주입 동안의 온도는 리그노셀룰로즈계 복합 물품으로부터 왁스의 승화 및/또는 증발을 야기한다. 이러한 리그노셀룰로즈계 복합 물품으로부터 왁스의 손실은 수 많은 문제점을 야기할 수 있다. 예를 들면, 장비 표면 상에 왁스 축적 및 퇴적에 의한 왁스의 축적은 잠재적인 화재 위험을 야기할 수 있다. 왁스 유도된 증기는 또한 제조 설비에서 탄화수소 헤이즈의 발생에 기여할 수도 있다. 더구나, 리그노셀룰로즈계 복합 물품으로부터 왁스의 물리적 손실량, 예를 들면 50 중량% 이상으로부터 기인할 뿐만 아니라 리그노셀룰로즈계 복합 물품을 제조하는데 사용된 제조 장치 및 환경 영역을 유지하는 청소, 안전 및 관리 비용으로부터 기인한 제조 비용이 증가한다.
따라서, 개선된 내수성, 개선된 팽윤 저항성, 감소된 제조 비용, 개선된 상온 점착성, 및 개선된 조도(toughness)를 지닌 리그노셀룰로즈계 복합 물품을 제공해야 할 기회가 여전히 남아 있다. 또한, 그러한 리그노셀룰로즈계 복합 물품을 형성시키는 방법을 제공할 기회가 여전히 남아 있다. 예를 들면, 결합제 조성물용 이소시아네이트 및 임의로 왁스를 사용하는 리그노셀룰로즈계 복합 물품의 제조 동안 프레싱 속력을 증가시키는 오랫 동안 절실해 온 필요성을 해소해야 할 기회가 남아 있다. 또다른 예로서, 특정 리그노셀룰로즈계 복합 물품을 형성시킬 때 왁스의 사용으로 인한 경제적 걱정거리를 해소해야 할 기회가 남아 있다.
발명의 개요
리그노셀룰로즈계 제품은 복수의 리그노셀룰로즈계 피스를 포함한다. 그 리그노셀룰로즈계 제품은 복수의 리그노셀룰로즈계 피스 상에 배치된 이소시아네이트 성분을 더 포함한다. 그 리그노셀룰로즈계 제품은 가공 보조제를 더 포함한다. 이 가공 보조제는 이소시아네이트 성분과 반응하고, 연속 상과 불연속 상을 갖는 그라프트 폴리올을 포함한다. 그 연속 상은 이소시아네이트 반응성 성분을 포함한다. 그 불연속 상은 중합체 입자를 포함한다. 상기 이소시아네이트 성분 및 가공 보조제는 리그노셀룰로즈계 제품의 100 중량%를 기준으로 하여 약 1 내지 약 25 중량%의 조합된 양으로 리그노셀룰로즈계 제품 내에 존재한다. 리그노셀룰로즈계 제품의 형성 방법이 또한 개시되어 있다.
본 발명의 리그노셀룰로즈계 제품은 매우 우수한 상온 점착성을 갖고, 다양한 리그노셀룰로즈계 복합 물품을 형성시키는데 사용될 수 있다. 리그노셀룰로즈계 제품으로부터 형성된 리그노셀룰로즈계 복합 물품은 통상적인 리그노셀룰로즈계 복합 물품에 상대적으로 매우 우수한 내수성, 팽윤성 감소 및 증가된 조도 및 탄성을 갖는다. 가공 보조제는 이소시아네이트 성분과 반응하며, 이는 리그노셀룰로즈계 제품 및 이로부터 형성된 리그노셀룰로즈계 복합 물품의 매우 우수한 물리적 특성을 제공한다. 그 가공 보조제는 또한 증가된 상온 점착성을 제공하며, 이것은 부분적으로 제조 비용을 감소시키고 본 발명의 방법의 강건성(robustness)을 증가시킨다. 본 발명의 방법은 감소된 제조 비용, 예컨대 리그노셀룰로즈계 복합 물품의 제조 동안 증가된 프레싱 속력을 제공하며, 그리고 상기 언급된 이점, 예컨대 증가된 내수성을 지닌 본 발명의 리그노셀룰로즈계 제품 및 리그노셀룰로즈계 복합 물품을 제공한다.
발명의 상세한 설명
본 발명은 리그노셀룰로즈계 제품을 제공한다. 이 리그노셀룰로즈계 제품은 다양한 형태의 리그노셀룰로즈계 복합 물품을 형성시키는데 사용될 수 있다. 리그노셀룰로즈계 제품(이후에는 제품이라고 칭함)은 이하 추가 설명된다. 본 발명은 또한 리그노셀룰로즈계 복합 물품도 제공한다. 리그노셀룰로즈계 복합 물품(이후에는 복합 물품이라고 칭함)은 다양한 용도에 사용될 수 있다. 그러한 용도의 예는 포장; 가구류 및 캐비넷류; 지붕 및 마루 쉬딩(sheathing); 지붕, 마루 및 사이딩 패널링(siding paneling); 창문 및 문 프레임; 및 웨브스톡(webstock), 예를 들면 공학 I-빔을 위한 웨브스톡을 포함하지만, 이에 국한되는 것은 아니다. 복합 물품은 다양한 실시양태에서 다양한 형태의 공학 리그노셀룰로즈계 복합재로서, 예를 들면 공학 목재 복합재로서, 예컨대 배향된 스트랜드 보드(OSB); 배향된 스트랜드 럼버(OSL); 스크림버; 파이버보드, 예컨대 저 밀도 파이버보드(LDF), 중간 밀도 파이버보드(MDF), 및 고밀도 파이버보드(HDF); 칩보드; 플레이크보드; 파티클보드(PB); 플라이우드; 등으로서 언급될 수 있다. 일반적으로, 복합 물품은 OSB, OSL, PB, 스크림버, 플라이우드, LDF, MDF, 또는 HDF의 형태로 존재하며; 하지만, 리그노셀룰로즈계 복합 물품은 다른 공학 목재 형태, 예컨대 본원에 설명되고 예시된 형태들(이들에 국한되는 것은 아님)로 존재할 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 제품 및 복합 물품 둘 다는 복수의 리그노셀룰로즈계 피스를 포함한다. 그 리그노셀룰로즈계 피스는 다양한 리그노셀룰로즈계 물질로부터 유도된다. 일반적으로, 리그노셀룰로즈계 피스는 목재로부터 유도되고; 하지만. 리그노셀룰로즈계 피스는 다른 리그노셀룰로즈계 물질로부터, 예컨대 바가스, 짚, 플랙스(flax) 수지, 견과 껍질, 곡물 알갱이 외피(cereal grain hull) 및 이들의 혼합물로부터 유도될 수 있다. 목재가 리그노셀룰로즈계 물질로서 사용된다면, 리그노셀룰로즈계 피스는, 해당 기술 분야에서 이해되고 있는 바와 같이, 다양한 종의 연목(softwood) 및/또는 경목(hardwood)으로부터 제조될 수 있다. 플레이크, 섬유 또는 다른 미립자 형태로 존재하는 비-리그노셀룰로즈계 물질, 예컨대 유리 섬유, 마이카, 석면, 고무, 플라스틱 등이 또한 리그노셀룰로즈계 물질과 혼합될 수 있고; 하지만, 그러한 물질은 일반적으로 본 발명의 목적에 요구되지 않는다.
리그노셀룰로즈계 피스는 다양한 공정으로부터, 예컨대 작은 로그(log), 산업적 목재 잔류물, 브랜치(branch), 거친 펄프재(pulpwood) 등을 톱밥, 칩, 플레이크, 웨이퍼, 스트랜드, 스크림, 파이버, 시이트 등의 형태로서 피스로 분쇄하는 공정으로부터 생성될 수 있다. 특정한 실시양태에서, 리그노셀룰로즈계 피스는 OSB, OSL, 스크림버 및 파티클보드를 형성시키는데 전형적으로 사용된 피스들을 포함한다. 다른 실시양태에서, 그 리그노셀룰로즈계 피스는 파이버보드 예컨대 LDF, MDF, 및 HDF를 형성시키는데 전형적으로 사용된 피스들을 포함한다. 또다른 실시양태에서, 리그노셀룰로즈계 피스는 플라이우드를 형성시키는데 전형적으로 사용된 피스들을 포함한다. 본 발명의 제품 및 복합 물품은 상기 언급된 물질/또는 피스, 예컨대 스트랜드 및 톱밥의 다양한 조합을 포함할 수 있다. 또한, 복합 물품은 (제품으로부터) 형성되어 패널 및 보드 이외의 다른 형상으로 형성될 수 있다.
상기 도입된 바와 같이, 리그노셀룰로즈계 피스는 다양한 통상적인 기법으로 제조할 수 있다. 예를 들면, 펄프재 등급의 로그는 통상적인 둥근 재목 플레이커에 의한 한번의 조작으로 플레이크로 전환될 수 있다. 대안으로, 로그 및 로깅 잔류물(logging residue)은 통상적인 장치를 사용하여 약 0.5 내지 약 3.5 인치 길이의 크기로 핑거링(fingerling)으로 절단할 수 있으며, 그 핑거링은 통상적인 링 유형 플레이커에서 플레이크화된다. 해당 기술 분야에서 이해되고 있는 바와 같이, 로그는 전형적으로 플레이크화 전에 껍질을 벗긴다.
리그노셀롤로즈계 피스의 치수는 본 발명의 목적상 특정하게 결정적인 것이 아니다. 특정 실시양태에서, OSB를 형성시키는데 사용된 것과 같은 리그노셀룰로즈계 피스는 전형적으로 약 2.5 내지 약 6 인치의 평균 길이, 약 0.5 내지 약 2 인치의 평균 폭, 및 약 0.1 내지 약 0.5 인치의 평균 두께를 갖는 스트랜드를 포함한다. 해당 기술 분야의 당업자에 의해 원하는 바와 같이, 또한 다른 크기도 사용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 이러한 실시양태 중 일부에서, 제품 및 복합 물품은 스트랜드 이외에도 다른 유형의 리그노셀룰로즈계 피스, 예컨대 칩을 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 전형적으로 약 1.5 인치 폭과 약 12 인치 길이를 갖는 스트랜드가 적층화된 스트랜드 럼버를 제조하는데 사용될 수 있고, 반면에 전형적으로 약 0.12 인치 폭과 약 9.8 인치 길이를 갖는 스트랜드가 평형 스트랜드 럼버를 형성시키는데 사용될 수 있다. 특정 실시양태에서, 플레이크보드를 형성시키는데 사용된 것들과 같은 리그노셀룰로즈계 피스는 약 2 내지 약 6 인치의 평균 길이, 약 0.25 내지 약 3 인치의 평균 폭, 및 약 0.005 내지 약 0.05 인치의 두께를 갖는 플레이크를 포함한다. 다른 실시양태에서, 스크림버를 형성시키는데 사용된 것과 같은 리그노셀룰로즈계 피스는 약 0.25 내지 약 20 mm, 보다 전형적으로 약 0.5 내지 약 15 mm, 가장 전형적으로 약 1 내지 약 10 mm 범위의 평균 직경, 및 길이상 수 인치 내지 수 피트 범위의 길이를 갖는 얇은 불규칙한 피스를 포함한다. 본 발명의 목적상, 리그노셀룰로즈계 피스, 예를 들면 스크림의 적합한 크기 및 형상 뿐만 아니라 스크림버의 제조 방법에 대한 상세한 정보는 미국 특허 번호 6,344,165(Coleman에게 허여됨)에 설명되어 있으며, 그 개시내용은 전체 내용이 본원에 참고 인용되어 있다. 리그노셀룰로즈계 피스는, 사용하기 전에, 추가 분쇄될 수 있으며, 이러한 것은 원하는 물품을 제조하기에 보다 적합한 크기를 생성시키는데 필요하다면 행할 수 있다. 예를 들면, 해머, 윙 비터(wing beater), 및 투스형(toothed) 디스크 분쇄기는 다양한 크기 및 형상의 리그노셀룰로즈계 피스를 형성시키는데 사용될 수 있다.
리그노셀룰로즈계 피스는 다양한 수분 함량을 가질 수 있다. 리그노셀룰로즈계 피스는 리그노셀룰로즈계 피스 100 중량부를 기준으로 하여 전형적으로 약 1 내지 약 20 중량부, 보다 전형적으로 약 2 내지 약 15 중량부, 훨씬 보다 전형적으로 약 3 내지 약 12 중량부, 가장 전형적으로 약 3 내지 약 10 중량부의 수분 함량을 갖는다. 리그노셀룰로즈계 피스 내에 (또는 상에) 존재한다면, 해당 기술 분야의 당업자에 의해 이해되고 있는 바와 같이, 물은 복합 물품을 형성시키는 제품의 경화 또는 응결에 도움을 준다. 리그노셀룰로즈계 피스는 고유 수분 함량을 가질 수 있거나; 또는 대안으로, 복합 물품의 형성 전에 및/또는 동안에 리그노셀룰로즈계 피스의 원하는 수분 함량을 얻기 위해서, 물은 예컨대 리그노셀룰로즈계 피스를 각각 습윤 또는 건조시킴으로써, 리그노셀룰로즈계 피스에 첨가되거나 또는 그 피스로부터 제거될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
리그노셀룰로즈계 피스는, 제품으로부터 형성하고자 원하는 복합 물품의 유형에 따라, 제품 및 복합 물품 내에 다양한 양으로 존재한다. OSB, PB, 스크림버 또는 MDF 용도에서와 같은 리그노셀룰로즈계 피스는 제품 또는 복합 물품 100 중량부를 기준으로 하여 전형적으로 약 75 내지 약 99 중량부, 보다 전형적으로 약 85 내지 약 98 중량부, 훨씬 보다 전형적으로 약 90 내지 약 97 중량부, 가장 전형적으로 약 92 내지 약 96 중량부의 양으로 존재한다.
제품 및 복합 물품은 복수의 리그노셀룰로즈계 피스 상에 배치된 이소시아네이트 성분을 더 포함한다. "상에 배치된"이란 이소시아네이트 성분이 리그노셀룰로즈계 피스의 적어도 일부와 접촉한 상태로 존재한다는 것을 의미한다. 본원에 사용된 바와 같이, 그리고 단지 설명을 용이하게 하기 위해서, 반응 생성물 또는 결합제 조성물이 언급될 수 있다. 구체적으로, 반응 생성물은 이소시아네이트와 이 이소시아네이트와 반응하는 가공 보조제와의 반응 생성물을 포함한다(여기서, 가공 보조제는 이하 추가 설명된다). 사실, 반응 생성물은 복합 물품 내에 존재하고, 반응 생성물은 리그노셀룰로즈계 피스를 함께 결합시킨다. 이 결합제 조성물은 이소시아네이트 성분 및 하나 이상의 다른 성분, 예를 들면 가공 보조제를 포함하고, 일단 모든 성분은 이하 추가 설명된 바와 같이 복합 물품의 부분이다. 일반적으로, 결합제 조성물은, 반응 생성물이 복합 물품을 형성하는 최종 경화 상태로 경화되기 전에, 일정 량의 시간 동안만 존재한다. 바꾸어 말하면, 반응이 결합제 조성물 내의 성분들 사이에 일어난 후, 즉 반응이 이소시아네이트와 가공 보조제 사이에 일어난 후, 반응 생성물이 결합제 조성물의 최종 경화 상태이다. 결합제 조성물의 그러한 성분들은 예비혼합 또는 조합되어 결합제 조성물을 형성하고, 이어서 결합제 조성물은 리그노셀룰로즈계 피스에 도포될 수 있다. 보다 전형적으로, 이소시아네이트 성분과 다른 성분(들)은, 나중에 예비혼합되어 도포되기 보다는 오히려 복합 물품의 형성 동안 리그노셀룰로즈계 피스에 개별적으로 도포되고, 그들 모두는 이하 추가 설명된다, 해당 기술 분야의 당업자에게 이해되고 있는 바와 같이, 이소시아네이트 성분은 일단 경화된 후에 리그노셀룰로즈계 피스를 함께 접착시킨다. 목재 복합재의 경우, 일반적인 접착 기작은 문헌[pp. 397-399, The Polyurethanes Handbook (David Randall & Steve Lee eds., John Wiley & Sons, Ltd. 2002)]에 상세히 기술되어 있다.
이소시아네이트 성분은 전형적으로 2 이상의 작용기, 예를 들면 2 이상의 이소시아네이트(NCO) 기를 갖는 폴리이소시아네이트이다. 본 발명의 목적상, 적합한 유기 폴리이소시아네이트는, 통상적인 지방족, 고리지방족, 방향지방족 및 방향족 이소시아네이트를 포함하지만, 이에 국한되는 것은 아니다. 특정 실시양태에서, 이소시아네이트 성분은 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI), 중합체 디페닐메탄 디이소시아네이트(PMDI) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 중합체 디페닐메탄 디이소시아네이트는 또한 해당 기술 분야에서 폴리메틸렌 폴리페닐렌 폴리이소시아네이트이라고 칭하기도 한다. 다른 실시양태에서, 이소시아네이트 성분은 유화가능한 MDI(eMDI)이다. 본 발명의 목적상, 다른 적합한 이소시아네이트의 예는 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 이소포론 디이소시아네이트(IPDI), 나프탈렌 디이소시아네이트(NDI) 및 이들의 조합을 포함하지만, 이에 국한되는 것은 아니다.
특정 실시양태에서, 이소시아네이트 성분은 이소시아네이트-말단화된 예비중합체이다. 이 이소시아네이트-말단화된 예비중합체는 이소시아네이트와 폴리올 및/또는 폴리아민의 반응 생성물이다. 이소시아네이트는 폴리우레탄 기술 분야에서 당업자에게 공지된 임의 유형의 이소시아네이트, 예컨대 상기 설명된 폴리이소시아네이트 중 하나일 수 있다. 이소시아네이트-말단화된 예비중합체를 제조하는데 사용된다면, 폴리올은 전형적으로 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 부탄 디올, 글리세롤, 트리메틸올프로판, 트리에탄올아민, 펜타에리트리톨, 소르비톨, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 이소시아네이트-말단화된 예비중합체를 제조하는데 사용된다면, 폴리아민은 전형적으로 에틸렌 디아민, 톨루엔 디아민, 디아미노디페닐메탄 및 폴리메틸렌 폴리페닐렌 폴리아민, 아미노알콜 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 적합한 아미노알콜의 예는 에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 이소시아네이트-말단화된 예비중합체는 상기 언급된 폴리올 및/또는 폴리아민 중 2 이상의 조합으로부터 형성될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
상기 언급되어 있는 바와 같이, 이소시아네이트 또는 이소시아네이트-말단화된 예비중합체는 또한 그러한 물질들을 유화제의 존재 하에 물과 혼합함으로써 수성 에멀션의 형태로 사용될 수 있다. 이소시아네이트 성분은 또한 변성 이소시아네이트, 예컨대 카르보디아미드, 알로파네이트, 이소시아누레이트 및 바이우렛일 수도 있다.
발명의 목적상, 다른 적합한 이소시아네이트는 미국 특허 번호 4,742,113 (Gismondi et al.에게 허여됨); 5,093,412(Mente et al.에게 허여됨); 5,425,976 (Clarke et al.에게 허여됨); 6,297,313(Hsu에게 허여됨); 6,352,661(Thompson et al.에게 허여됨); 6,451,101(Mente et al.에게 허여됨); 6,458,238(Mente et al.에게 허여됨); 6,464,820(Mente et al.에게 허여됨); 6,638,459(Mente et al.에게 허여됨); 6,649,098(Mente et al.에게 허여됨); 6,822,042(Capps에게 허여됨); 및 6,846,849(Capps에게 허여됨); 및 미국 공개 번호 2003/0047278(Mente et al.에게 허여됨), 2005/0221078(Lu et al.에게 허여됨); 2005/0242459(Savino et al.에게 허여됨); 및 2006/0157183(Evers et al.에게 허여됨)에 설명된 것들을 포함하고; 이들의 개시내용은 그 전체가 본원에 참고 인용되어 있다.
본 발명의 목적상, 적합한 이소시아네이트 성분의 구체적 예들은 상표명 LUPRANATE(등록상표), 예컨대 LUPRANATE(등록상표) M, LUPRANATE(등록상표) MI, LUPRANATE(등록상표) M20SB, LUPRANATE(등록상표) M20HB, 및 LUPRANATE(등록상표) M20FB 이소시아네이트 하에 BASF Corporation(미국 뉴저지주 플로햄 파크 소재)로부터 상업적으로 이용가능하다. 이소시아네이트 성분은 상기 언급된 이소시아네이트 및/또는 이소시아네이트-말단화된 예비중합체의 임의 조합을 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
이소시아네이트 성분은, 예컨대 이소시아네이트 성분을 분무화, 연무화 및/또는 원자화하여 이소시아네이트 성분을 리그노셀룰로즈계 피스에 도포함으로써, 리그노셀룰로즈계 피스에 대한 이소시아네이트 성분을 특수하게 도포하는데 적합한 점도를 전형적으로 갖는다. 이소시아네이트 성분은 ASTM D2196에 따라 25℃에서 전형적으로 약 100 내지 약 5,000 cps, 보다 전형적으로 약 100 내지 약 2,500 cps, 가장 전형적으로 100 내지 1,000 cps의 점도를 갖는다. 도포 기법과는 상관 없이, 이소시아네이트 성분의 점도는 리그노셀룰로즈계 피스를 적절하게 코팅하기에 충분해야 한다.
OSB, PB, 스크림버, 또는 MDF 용도에서와 같은 이소시아네이트 성분은 반응 생성물 또는 결합제 조성물 100 중량부를 기준으로 하여 전형적으로 약 1 내지 약 20 중량부, 보다 전형적으로 약 1 내지 약 15 중량부, 가장 바람직하게는 약 2 내지 약 10 중량부의 양으로 존재한다. 일반적으로, 너무 적은 양의 이소시아네이트 성분이 사용될 때, 결과로 형성된 복합 물품은 상업적으로 성공적일 수 있는 필요한 물리적 특성을을 갖지 못한다. 마찬가지로, 너무 많은 양의 이소시아네이트 성분이 사용될 때, 복합 물품의 제조 비용은 일반적으로 그러한 이소시아네이트 성분의 양을 사용하는 임의의 부과된 이익을 초과하여 증가한다.
복합 물품은, 상기 제일 먼저 도입된 바와 같이, 복수의 리그노셀룰로즈계 피스 상에 배치된 가공 보조제를 포함한다. "상에 배치된"이란 가공 보조제가 리그노셀룰로즈계 피스의 적어도 일부와 접촉한 상태로 존재한다는 것을 의미한다. 사실, 결합제 조성물은 가공 보조제를 더 포함한다. 이 가공 보조제는 이소시아네이트 성분과 반응한다. 사실, 가공 보조제는 또한 "이소시아네이트 반응성 가공 보조제"라고도 칭할 수 있다. 그 가공 보조제는 그라프트 폴리올을 포함한다. 특정 실시양태에서, 가공 보조제는 또한 보조 폴리올 및/또는 다른 표준 우레탄 수지 성분을 비롯한 기타 성분을 포함할 수도 있다. 다른 실시양태에서, 가공 보조제는 그라프트 폴리올로 구성된다.
하나의 실시양태에서, 그라프트 폴리올은 중합체 폴리올이다. 다른 실시양태에서, 그라프트 폴리올은 폴리우레아(PHD: polyharnstoff) 폴리올, 폴리이소시아네이트 PIPA(polyaddition) 폴리올, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 가공 보조제는 상기 언급된 그라프트 폴리올의 임의 조합을 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 그라프트 폴리올은 또한 해당 기술 분야에서 그라프트 분산 폴리올 또는 그라프트 중합체 폴리올이라고도 칭할 수 있다. 그라프트 폴리올은 폴리우레탄 기술 분야에서 당업자에 잘 알려져 있으며, 폴리올, 예를 들면 폴리에테르 폴리올 중에서 하나 이상의 비닐 단량체, 예를 들면 스티렌 단량체 및/또는 아크릴로니트릴 단량체 및 거대단량체의 동일계 중합(in-situ polymerization)에 의해 얻어지는 생성물, 즉 중합체 입자를 포함한다. 하나의 실시양태에서, 가공 보조제는 스티렌-아크릴로니트릴 그라프트 폴리올이다. 폴리우레아(PHD) 폴리올은 폴리우레탄 입자의 안정한 분산액을 생성하도록 폴리울 중에서 디아민과 디이소시아네이트의 동일계 반응에 의해 전형적으로 형성된다. PIPA 폴리올은 폴리우레아(PHD) 폴리올과 유사하며, 단 분산액은 폴리올 중의 폴리우레탄 분산액을 생성하도록 디아민 대신에 알카노아민과 디이소시아네이트의 동일계 반응에 의해 전형적으로 형성된다는 점을 예외로 한다. 본 발명은 그라프트 폴리올을 제조하는 임의 특정 방법에 국한되지 않는 것으로 이해되어야 한다.
그 가공 보조제는, 구체적으로 일단 형성된 후 복합 물품에 발수성의 특정한 정도를 부여함으로써, 사이징제 대체물, 예를 들면 사이징 왁스 또는 왁스 사이징제 대체물로서 작용한다. 예를 들면, 파라핀은 OSB 및 OSL 용도의 경우 일반적인 왁스 사이징제이다. 특정 실시양태에서, 리그노셀룰로즈계 제품 및 복합 물품은 왁스 성분, 예컨대 파라핀을 실질적으로 함유하지 않는다. "실질적으로 함유하지 않는"이란 이러한 실시양태에서 왁스 성분이 제품 또는 복합 물품 100 중량부를 기준으로 하여 전형적으로 약 5 중량부 이하, 보다 전형적으로 약 2.5 중량부 이하, 훨씬 보다 전형적으로 약 1.5 중량부 이하, 가장 전형적으로 거의 O 또는 O 중량부의 양으로 존재한다는 것을 의미한다. 특정 실시양태에서, 제품 및 복합 물품은 왁스 성분을 전혀 함유하지 않는다.
본 발명의 가공 보조제가 발수성을 부여하는 한가지 방법은 리그노셀룰로즈계 피스의 표면을 적어도 부분적으로 코팅하여 그 표면의 표면 장력을 감소시킴으로써, 행해진다. 가공 보조제가 발수성을 부여하는 또다른 방법은 가공 보조제가 리그노셀룰로즈계 피스 내에 그리고 그 사이에 모세관을 부분적으로 충전하여 모세관의 물 흡수에 대한 장벽을 제공하는 것이다. 추가로, 가공 보조제는, 반응 생성물을 형성하는 경화 중에 또는 후에, 복합 물품 내에서, 예를 들면 결합제 조성물 내에서, 마이크로 크랙 및/또는 나노 크랙이 형성되는 것을 감소시킨다. 또다른 추가로, 그러한 크랙이 이미 리그노셀룰로즈계 피스 내에 존재한다면, 가공 보조제는, 모세관의 설명에 관하여 상기 설명된 바와 같이, 그러한 크랙을 적어도 부분적으로 충전한다. 물의 차단 및 크랙의 충전은, 복합 물품이 사용 중에 수분에 노출될 때, 탈적층화 및 팽윤 문제점을 감소시키는 것으로 고려된다. 추가로, 그러한 "충전"은 주로 그라프트 폴리올의 중합체 입자로 인하여 발생하는 것으로 고려된다.
가공 보조제는 연속 상 및 불연속 상을 포함하고, 보다 전형적으로 그라프트 폴리올은 연속 상 및 불연속 상을 포함한다. 가공 보조제의 연속 상은 일반적으로 이소시아네이트 성분과 혼화성을 갖지 않으며, 이는 반응성 기, 예컨대 히드록실(OH) 기를 지닌 중합체 입자의 증가된 도포력(coverage)을 제공한다. 그러한 반응성 기는, 일단 그 반응성 기가 반응된 후에, 제품 및 복합 물품에서 가교결합을 추가로 부여할 수 있다. 그 중합체 입자는 이하 추가 설명된다. 연속 상은 이소시아네이트 성분에 대한 가공 보조제의 반응성을 부여하기 위한 이소시아네이트 반응성 성분을 포함한다. 특정 실시양태에서, 상기 설명된 바와 같이, 연속 상 및 불연속 상은 이소시아네이트 성분과 반응한다. 이들 실시양태는 이하 보다 상세히 설명된다.
전형적으로, 가공 보조제의 이소시아네이트 반응성 성분은 폴리올을 포함한다. 이 폴리올은 일반적으로 그라프트 폴리올을 형성시키는데 사용된 폴리올이고, 이것은 해당 기술 분야에서 담체 폴리올이라고도 칭할 수 있으며; 하지만 폴리올 입자와는 뚜렷하게 구별되는 폴리올이 또한 사용될 수도 있다. 폴리올은 일반적으로 이소시아네이트-말단화된 예비중합체의 설명에 대하여 이미 상기에서 기술 및 예시된 폴리올과 동일하거나 상이할 수 있다. 이소시아네이트 반응성 성분은 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 추가로, 폴리올은 지방족 폴리올, 고리지방족 폴리올, 방향족 폴리올, 헤테로시클릭 폴리올 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다. 적합한 폴리올의 보다 구체적인 예는 글리세롤, 프로필렌 글리콜, 수크로즈-개시형 폴리올, 수크로즈/글리세린-개시형 폴리올, 트리메틸올프로판-개시형 폴리올 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되지만, 이에 국한되는 것은 아니다.
특정 실시양태에서, 폴리올은 소수성 폴리올이다. 특정 실시양태에서, 폴리올은 소수성 폴리에테르 폴리올이다. 다른 특정 실시양태에서, 폴리올은 소수성 폴리에스테르 폴리올이다. 그 소수성 폴리올은 알킬렌 옥사이드를 함유한다. 이들 실시양태에서, 소수성 폴리올은 이 소수성 폴리올의 알킬렌 옥사이드 100 중량부를 기준으로 하여 전형적으로 약 0 내지 약 50 중량부, 보다 전형적으로 약 2 내지 약 20 중량부, 가장 전형적으로 약 5 내지 약 15 중량부의 에틸렌 옥사이드(EO)를 갖는다. 다른 실시양태에서, 소수성 폴리올은 알킬렌 옥사이드 100 중량부를 기준으로 하여 전형적으로 60 중량부 이상, 보다 전형적으로 70 중량부 이상, 가장 전형적으로 80 중량부 이상의 프로필렌 옥사이드(PO)를 갖는다. 따라서, 이들 실시양태에서, 소수성 폴리올은 프로필렌 옥사이드 농후 폴리올이고, 이것은 소수성 폴리올에 소수성을 부여하고, 따라서 더나아가 제품 및 복합 물품에 소수성을 부여 한다.
특정 실시양태에서, 소수성 폴리올의 알킬렌 옥사이드는 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 혼합물을 포함한다. 다른 실시양태에서, 소수성 폴리올의 알킬렌 옥사이드는 단지 프로필렌 옥사이드만을 포함하며, 즉 소수성 폴리올은 다른 알킬렌 옥사이드, 예컨대 에틸렌 옥사이드를 포함하지 않는다. 특정 실시양태에서, 소수성 폴리올은 해당 기술 분야에 공지된 다른 유형의 알킬렌 옥사이드, 예를 들면 부틸렌 옥사이드(BO)를, 프로필렌 옥사이드와 조합하여 그리고 임의로 에틸렌 옥사이드와 조합하여 포함한다. 소수성 폴리올의 알킬렌 옥사이드는 다양한 구성으로, 예를 들면 랜덤(헤테릭) 구성, 블록 구성, 캡핑된 구성 또는 이들의 조합으로 배열될 수 있다. 예를 들면, 하나의 실시양태에서, 소수성 폴리올은 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 헤테릭 혼합물을 포함한다.
특정 실시양태에서, 소수성 폴리올은 에틸렌 옥사이드에 의해 말단 캡핑된다. 소수성 폴리올은 이 소수성 폴리올 100 중량부를 기준으로 하여 전형적으로 약 5 내지 약 25 중량부, 전형적으로 약 5 내지 약 20 중량부, 가장 전형적으로 약 10 내지 약 15 중량부의 에틸렌 옥사이드의 말단 캡을 갖는다. 특정 실시양태에서, 에틸렌 옥사이드는 말단 에틸렌 옥사이드 캡에서만 존재할 수 있으며, 하지만 다른 실시양태에서 에틸렌 옥사이드는 또한 소수성 폴리올의 알킬렌 옥사이드에서 프로필렌 옥사이드 및 임의로 다른 알킬렌 옥사이드, 예를 들면 부틸렌 옥사이드에 따라 존재할 수도 있는 것으로 이해되어야 한다. 일반적으로, 본 발명의 목적상, 제품 또는 복합 물품에 증가된 소수성을 부여하기 위해서는 소수성 폴리올의 증가된 프로필렌 옥사이드 함량이 바람직하다.
본 발명의 목적상, 적합한 소수성 폴리올은 글리세린-개시형, 트리메틸롤프로판-개시형, 프로필렌 글리콜-개시형 및 수크로즈-개시형 폴리에테르 폴리올, 및 이들의 조합을 포함하지만, 이에 국한되는 것은 아니다. 하나의 실시양태에서, 소수성 폴리올은 글리세린-개시형 폴리에테르 폴리올이다. 소수성 폴리올의 알킬렌 옥사이드는 일반적으로 소수성 폴리올의 반응성 개시제 부분으로부터 연장된다.
상기 언급된 바와 같이, 가공 보조제의 불연속 상은 중합체 입자를 포함한다. 상기 도입된 바와 같이, 마이크로- 및/또는 나노-크랙이 리그노셀룰로즈계 피스 내에 존재한다면, 가공 보조제의 불연속 상의 중합체 입자는 그러한 크랙을 적어도 부분적으로 충전하는 것으로 고려된다. 중합체 입자는 일반적으로 거대단량체 구성성분에 기인하여 크기가 크고, 즉 중합체 입자는 마이크로미터 또는 그 이상의 치수, 예를 들면 마이크로미터 또는 보다 큰 직경을 갖는다. 특정 실시양태에서, 중합체 입자는 약 0.1 내지 약 10 마이크론, 보다 전형적으로 약 0.1 내지 약 1.5 마이크론 범위의 평균 직경을 갖는다. 다른 실시양태에서, 중합체 입자는 0.1 마이크론 미만의 평균 직경을 가지며, 이는 가공 보조제에 나노-중합체 입자를 제공한다. 물의 차단 및 크랙의 충전은 복합 물품이 저장 또는 사용 동안 수분에 노출될 때 탈적층화 및 팽윤 문제점을 감소시킨다. 크랙의 충전 이외에도, 특정 실시양태에서, 중합체 입자는 이소시아네이트 성분과 반응하며, 이는 제품으로부터 형성된 복합 물품의 내부 결합(IB) 강도를 증가시킬 수 있다. 상기 도입된 바와 같이, 중합체 입자는 스티렌, 예를 들면 알파-메틸 스티렌, 아크릴로니트릴, 아크릴산 및 메타크릴산의 에스테르, 에틸렌계 불포화 니트릴, 아민, 아미드 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 단량체의 반응 생성물을 전형적으로 포함한다. 특정 실시양태에서, 중합체 입자는, 상기 설명된 바와 같이, 거대단량체, 예컨대 불포화부를 갖는 폴리올의 추가 반응을 포함하며, 이는 중합체 입자의 화학적 혼입을 허용한다. 이들 실시양태에서, 중합체 입자는 중합체 입자에 부착된 반응성 기, 예를 들면 OH 기로 인하여 복합 물품에서 가교결합을 부여할 수 있고, 상기 반응성 기는 이소시아네이트 성분과 반응할 수 있는 것으로 고려된다. 또한, 중합체 입자는 특정 화학 구성물, 예를 들면 스티렌 및 아크릴로니트릴 단량체로부터 형성된 중합체 입자에 따라 "핫 멜트" 접착제로서 작용할 수 있는 것으로 고려된다.
하나의 실시양태에서, 중합체 입자는, 해당 기술 분야에서 이해되고 있는 바와 같이, 스티렌 아크릴로니트릴(SAN) 공중합체를 포함하며, 이것은 스티렌 단량체와 아크릴로니트릴 단량체의 반응 생성물이다. SAN 공중합체는 스티렌 대 아크릴로니트릴의 중량비를 전형적으로 약 30:70 내지 약 70:30, 보다 전형적으로 약 40:60 내지 약 60:40, 훨씬 보다 전형적으로 약 45:55 내지 약 60:40, 가장 전형적으로 약 50:50 내지 약 60:40, 그리고 훨씬 가장 전형적으로 약 55:45 내지 약 60:40로 갖는다. 하나의 실시양태에서, SAN 공중합체는 스티렌 대 아크릴로니트릴의 중량비를 약 66.7:33.3로 갖는다. 다른 실시양태에서, 중합체 입자는 우레아이고, 이것은 아민 단량체와 이소시아네이트(NCO) 기, 예컨대 디이소시아네이트의 NCO 기의 반응 생성물이다. 또다른 실시양태에서, 중합체 입자는 우레탄이고, 이것은 알콜 단량체와 이소시아네이트(NCO) 기, 예컨대 디이소시아네이트의 NCO 기의 반응 생성물이다.
중합체 입자는 가공 보조제 100 중량부를 기준으로 하여 전형적으로 약 5 내지 약 70 중량부, 보다 전형적으로 약 15 내지 약 55 중량부, 가장 전형적으로 약 25 내지 약 50 중량부의 양으로 가공 보조제 내에 존재한다. 하나의 실시양태에서, 중합체 입자는 가공 보조제 100 중량부를 기준으로 하여 약 65 중량부의 양으로 가공 보조제 내에 존재한다. 일반적으로, 상기 설명된 바와 같이, 중합체 입자의 양이 증가하면, 제품 및 복합 물품의 발수성이 증가한다.
그라프트 폴리올은 전형적으로 약 400 내지 약 20,000, 보다 전형적으로 약 500 내지 약 10,000, 훨씬 보다 전형적으로 약 600 내지 약 5,000, 가장 전형적으로 약 700 내지 약 3,000의 분자량을 갖는다. 하나의 실시양태에서, 그라프트 폴리올은 약 730의 분자량을 갖는다. 다른 실시양태에서, 그리프트 폴리올은 약 3,000의 분자량을 갖는다.
본 발명의 목적상, 다른 적합한 그라프트 폴리올 및 이의 제조 방법은 미국 특허 번호 4,522,976(Grace et al.에게 허여됨); 5,093,412(Mente et al.에게 허여됨); 5,179,131(Wujcik et al.에게 허여됨); 5,223,570(Huang et al.에게 허여됨); 5,594,066(Heinemann et al.에게 허여됨); 5,814,699(Kratz et al.에게 허여됨); 6,034,146(Falke et al.에게 허여됨); 6,103,140(Falke et al.에게 허여됨); 6,352,658(Chang et al.에게 허여됨); 6,432,543(Harrison et al.에게 허여됨); 6,472,447(Lorenz et al.에게 허여됨); 6,649,107(Harrison et al.에게 허여됨); 및 7,179,882(Adkins et al.에게 허여됨)에 기술된 것들을 포함하며, 이들 특허의 개시내용은 그 전체가 본원에 참고 인용되어 있다.
본 발명의 목적상, 적합한 그라프트 폴리올의 특정 예는 BASF Corporation(미국 뉴저지주 플로햄 파크 소재)로부터 상품명 PLURACOL(등록상표), 예컨대 PLURACOL(등록상표) 1365, PLURACOL(등록상표) 4600, PLURACOL(등록상표) 4650, PLURACOL(등록상표) 4800, PLURACOL(등록상표) 4815, PLURACOL(등록상표) 4830, 및 PLURACOL(등록상표) 4850 그라프트 폴리올 하에 상업적으로 이용가능하다. 가공 보조제는 상기 언급된 그라프트 폴리올의 임의 조합을 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 그라프트 폴리올에 대한 상세한 정보는 문헌[pp. 104-105, The Polyurethanes Handbook (David Randall & Steve Lee eds., John Wiley & Sons, Ltd. 2002)]에 기술되어 있으며, 상기 문헌은 그 전체 내용이 본원에 참고 인용되어 있다.
가공 보조제는, 예컨대 가공 보조제를 분무화, 연무화 및/또는 원자화하여 그 가공 보조제를 리그노셀룰로즈계 피스에 도포하는 것에 의한, 리그노셀룰로즈계 피스에 대한 가공 보조제의 특정 도포에 적합하는 점도를 갖는다. 가공 보조제는 ASTM D2196에 따라 25℃에서 전형적으로 약 100 내지 약 10,000 cps, 보다 전형적으로 500 내지 약 5,000 cps, 가장 전형적으로 약 500 내지 약 3,000 cps의 점도를 갖는다. 도포 기법과는 상관 없이, 가공 보조제의 점도는 리그노셀룰로즈계 피스를 적절히 코팅하기에 충분해야 한다.
가공 보조제는 반응 생성물 또는 결합제 조성물 100 중량부를 기준으로 하여 전형적으로 약 5 내지 약 40 중량부, 보다 전형적으로 약 10 내지 약 30 중량부, 가장 전형적으로 약 15 내지 약 25 중량부의 양으로 존재한다. 가공 보조제는 상기 언급된 폴리올, 중합체 입자 및/또는 그라프트 폴리올의 임의 조합을 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
상기 언급된 바와 같이, 제품 및 복합 물품은 가공 보조제로서 (또는 가공 보조제에서) 사용된 폴리올을 제외한 다른 보조 폴리올을 추가로 포함할 수 있다. 사실, 결합제 조성물은 보조 폴리올을 추가로 포함할 수 있다. 보조 폴리올로서 사용하기에 적합한 폴리올은 이소시아네이트 예비중합체의 설명에 대하여 상기 설명 및 예시된 바와 같다. 보조 폴리올은 다양한 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들면, (그라프트 폴리올의 폴리올과 상대적으로) 고 작용가(functionality)를 갖는 보조 폴리올이 이소시아네이트 성분과 반응하기 위한 추가의 반응성 기를 제공하기 위해서 사용될 수 있거나, 또는 보조 폴리올이 가공 보조제의 점도를 증가 또는 감소시키기 위해서 사용될 수 있다. 사용된다면, 보조 폴리올은 다양한 양으로 사용될 수 있다.
제품 및 복합 물품 둘 다는 첨가제 성분을 추가로 포함할 수 있다. 사실, 결합제 조성물 및 이로부터 형성된 반응 생성물은 첨가제 성분을 추가로 포함할 수 있다. 사용된다면, 첨가제 성분은 전형적으로 이형제(parting agent), 촉매, 충전제, 난연제, 물, 가소제, 안정화제, 가교결합제, 사슬 연장제, 사슬 말단화제, 탈포제(air releasing agent), 습윤제, 표면 개질제, 폼 안정화제, 수분 제거제(moisture scavenger), 건조제, 점도 감소제, 강화제, 염료, 안료, 착색제, 항산화제, 혼화제(compatibility agent), 자외선 안정화제, 요변제, 노화 방지제(anti-aging agent), 윤활제, 커플링제, 용매, 유동 증진제, 접착 증진제, 점증제, 방염제(smoke suppressant), 정전기 방지제, 항미생물제, 살균제, 살충제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 사용된다면, 첨가제 성분은 다양한 양으로 존재할 수 있다. 첨가제 성분은 상기 언급된 첨가제의 임의 조합을 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
특정 실시양태에서, 첨가제 성분은 촉매 성분을 포함한다. 하나의 실시양태에서, 촉매 성분은 주석 촉매를 포함한다. 본 발명의 목적상, 적합한 주석 촉매는 유기 카르복실산의 주석(II) 염, 예를 들면 주석(II) 아세테이트, 주석(II) 옥토에이트, 주석(II) 에틸헥사노에이트 및 주석(II) 라우레이트를 포함한다. 하나의 실시양태에서, 하나의 실시양태에서, 유기금속 촉매는 디부틸주석 디라우레이트를 포함하며, 이것은 유기 카르복실산의 디알킬주석(IV) 염이다. 본 발명의 목적상, 적합한 유기금속 촉매, 예를 들면 디부틸주석 디라우레이트의 특정 예는 Air Products and Chemicals, Inc.(펜실베니아주 앨린타운 소재)로부터, 상품명 DABCO(등록상표) 하에, 상업적으로 이용가능하다. 유기금속 촉매는 또한 다른 유기 카르복실산의 디알킬주석(IV) 염, 예컨대 디부틸주식 디아세테이트, 부틸주식 말레에이트 및 디옥틸주석 디아세테이트를 포함할 수 있다.
본 발명의 목적상, 다른 적합한 촉매의 예는 염화철(II); 염화아연; 납 옥토에이트; 트리스(N,N-디메틸아미노프로필)-s-헥사히드로트리아진을 비롯한 트리스(디알킬아미노알킬)-s-헥사히드로트리아진; 테트라메틸암모늄 히드로클로라이드를 비롯한 테트라알킬암모늄 히드록사이드; 수산화나트륨 및 수산화칼륨을 비롯한 알칼리 금속 수산화물; 나트륨 메톡사이드 및 칼륨 메톡사이드를 비롯한 알칼리 금속 알콕사이드; 및 10 내지 20개의 탄소 원자 및/또는 측부 OH 기를 갖는 장쇄 지방산의 알칼리 금속 염을 포함한다.
본 발명의 목적상, 다른 적합한 촉매, 구체적으로 삼량화 촉매의 추가 예는 N,N,N-디메틸아미노프로필헥사히드로트리아진, 칼륨, 칼륨 아세테이트, N,N,N-트리메틸 이소프로필 아민/포르메이트, 및 이들의 조합을 포함한다. 적합한 삼량화 촉매의 특정 예는 Air Products and Chemicals, Inc.로부터 상품명 POLYCAT(등록상표) 하에 상업적으로 이용가능하다.
본 발명의 목적상, 다른 적합한 촉매, 구체적으로 3급 아민 촉매의 추가 예는 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-디에틸에탄올아민, N-메틸피롤리돈, N-메틸모르폴린, N-에틸모르폴린, 비스(2-디메틸아미노-에틸)에테르, N,N-디메틸시클로헥실아민(DMCHA), N,N,N',N',N"-펜타메틸디에틸렌트라아민, 1,2-디메틸이미다졸, 3-(디메틸아미노)프로필이미다졸 및 이들의 조합을 포함한다. 적합한 3급 아민 촉매의 특정 예는 Air Products and Chemicals, Inc.로부터 상품명POLYCAT(등록상표) 하에 상업적으로 이용가능하다.
사용된다면, 촉매 성분은 다양한 양으로 사용될 수 있다. 촉매 성분은 상기 언급된 촉매의 임의 조합을 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
이소시아네이트 성분 및 가공 보조제는 제품 또는 복합 물품 100 중량부를 기준으로 하여 전형적으로 약 1 내지 약 25 중량부, 보다 전형적으로 약 1 내지 약 15 중량부, 훨씬 보다 전형적으로 약 1 내지 약 10 중량부, 가장 전형적으로 약 1 내지 약 5 중량부의 조합된 양으로 제품 또는 복합 물품 내에 존재한다. "조합된 양"이란 이소시아네이트 및 가공 보조제 각각이 제품 또는 복합 물품 내에 명백한 양으로, 즉 제품 또는 복합 물품 100 중량부를 기준으로 하여 0 중량부 초과의 양으로 개별적으로 존재한다는 것을 의미한다. 이소시아네이트 성분 및 가공 보조제는 제품 또는 복합 물품 내에 다양한 중량비로 존재할 수 있다. 이소시아네이트 및 가공 보조제는 전형적으로 약 10:1 내지 약 1:10, 보다 전형적으로 약 5:1 내지 약 1:5, 훨씬 보다 전형적으로 약 4:1 내지 약 1:4, 가장 바람직하게는 약 4:1 내지 약 2:1의 중량비로 존재한다. 일반적으로, 그라프트 폴리올은 리그노셀룰로즈계 복합 물품에 소수성 뿐만 아니라 본원에 기술된 다른 물리적 특성, 예컨대 제품에 대한 상온 점착성을 부여하기에 효과적인 양으로 존재할 수 있다. 그라프트 폴리올은 제품 또는 복합 물품 100 중량부를 기준으로 하여 전형적으로 약 0.25 중량부 이상, 보다 전형적으로 약 0.5 중량부 이상, 가장 바람직하게는 약 1 중량부 이상의 양으로 제품 또는 복합 물품 내에 존재한다. 다른 임의 성분, 예를 들면 보조 폴리올 및/또는 첨가제 성분은 또한 제품 및 복합 물품 내에 존재할 수도 있다.
특정 실시양태에서, 제품 및 복합 물품은 우레아 포름알데히드(UF) 수지 및/또는 페놀 포름알데히드(PF) 수지를 실질적으로 함유하지 않는다. "실질적으로 함유하지 않는"이란 이들 실시예에서 UF 수지 및/또는 PF 수지가 제품 또는 복합 물품 100 중량부를 기준으로 하여 약 15 중량부 이하, 보다 전형적으로 약 10 중량부 이하, 훨씬 보다 전형적으로 약 5 중량부 이하, 가장 전형적으로 0 중량부에 접근하거나 동일한의 양으로 존재한다는 것을 의미한다. 다른 실시양태에서, 제품 및 복합 물품은 UF 수지 및/또는 PF 수지를 전혀 함유하지 않는다.
결합제 조성물의 이소시아네이트 및 가공 보조제는 사용하고자 하는 고객에서 다양한 수단으로, 예컨대 레일카, 탱커, 대형 드럼 및 용기 또는 소형 드럼, 토트(tote) 및 키트로 공급될 수 있다. 예를 들면, 하나의 드럼은 이소시아네이트를 함유할 수 있고, 다른 드럼은 가공 보조제를 함유할 수 있다. 고객에게 성분들을 개별적으로 제공하는 것은 성분들의 조기 반응을 감소시키고, 결합제 조성물을 형성시키기 위한 증가된 제제화 유연성을 제공한다. 예를 들면, 고객은, 제품 및 이로부터 형성된 복합 물품을 제조하기 위해서, 특정 이소시아네이트 성분 및 특정 가공 보조제, 그리고 이들의 양을 선택할 수 있다. 다른 성분, 예컨대 보조 폴리올 및/또는 첨가제 성분, 예를 들면 촉매 성분이 사용되면, 그러한 성분들은 별도로 제공될 수 있거나, 또는 이소시아네이트 및 가공 보조제 중 하나 또는 양자와 예비혼합될 수 있다.
제품으로부터 형성된 복합 물품은 다양한 크기, 형상 및 두께를 가질 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 복합 물품은 통상적인 복합 물품, 예컨대 OSB, PB, 스크림버, 및 MDF 빔, 보드 또는 패널을 모방하도록 구성될 수 있다. 복합 물품은 또한 다양한 복합 형상, 예컨대 모울딩, 패시아(fascia), 가구 등을 가질 수도 있다. 상기 설명된 바와 같이, 특정 실시양태에서, 복합 물품은 파이버보드, 예를 들면 MDF이다. 다른 실시양태에서, 복합 물품은 OSB, 스크림버 또는 OSL이다. 또 다른 실시양태에서, 복합 물품은 PB이다. 복합 물품은 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 예를 들면, 복합 물품이 OSB이라면, 복합 물품은, 해당 기술 분야의 당업자에 의해 이해된 바와 같이, 하나의 층, 예를 들면 코어 층, 2개의 층, 예를 들면 코어 층과 페이스/패시아 층, 3개의 층, 예를 들면 코어 층과 2개의 패시아 층, 또는 그 이상의 층을 포함할 수 있다.
특정 실시양태에서, 예컨대 OSB 용도의 경우, 복합 물품은 함께 압축되고 실질적으로 제1 방향으로 배향된 복수의 리그노셀룰로즈계 피스의 제1 부분을 포함하는 제1 패시아 층을 갖는다. 복합 물품은 제1 패시아 층으로부터 이격되고 그 제1 패시아 층에 평행한 것으로, 함께 압축되고 제1 방향으로 실질적으로 배향된 복수의 리그노셀룰로즈계 피스의 제2 부분을 포함하는 제2 패시아 층을 추가로 갖는다. 또한, 복합 물품은 제1 패시아 층과 제2 패시아 층 사이에 배치되고, 함께 압축되고 제1 방향과 다른 제2 방향으로 실질적으로 배향된 복수의 리그노셀룰로즈계 피스의 나머지 부분을 포함하는 코어 층을 추가로 갖는다. 이들 실시양태에서, 복수의 리그노셀룰로즈계 피스의 부분들 중 하나 이상은, 상기 설명되고 예시되어 있는 바와 같이, 반응 생성물을 형성하도록 경화되는 본 발명의 결합제 조성물과 함께 압축된다. 예를 들면, 코어 층은 결합제 조성물로부터 형성된 반응 생성물을 포함할 수 있다. 상기 코어 층 이외에 또는 그 대신에, 패시아 층도 또한 결합제 조성물로부터 형성된 반응 생성물을 포함할 수 있다. 그 층들 각각은, 층들의 각 결합제 조성물에서 사용된 특정 성분에 따라, 상이한 반응 생성물을 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 층들 중 하나 이상, 예를 들면 패시아 층 중 하나 또는 둘은, 해당 기술 분야에서 이해되고 있는 바와 같이, 페놀 포름알데히드(PF) 수지를 추가로 포함할 수 있다. 층들 각각은 다양한 두께, 예컨대 통상적인 OSB 층에서 접하게 된 것들을 가질 수 있다. 해당 기술 분야의 당업자라면, OSL은 전형적으로 오직 하나의 방향으로만 실질적으로 배향된 리그노셀룰로즈계 피스를 갖는다. 본 발명의 목적상, 예컨대 결합제 조성물을 사용함으로써 형성될 수 있는 다른 유형의 복합 물품, 예를 들면 목재 복합재, 및 이의 제조 방법은, 문헌[pp. 395-408, The Polyurethanes Handbook (David Randall & Steve Lee eds., John Wiley & Sons, Ltd. 2002)]에 기술되어 있으며, 상기 문헌은 본원에 그 전체가 참고 인용되어 있다.
복합 물품은 원래 두께, 즉 제조후 두께, 예를 들면 제품을 프레싱하여 복합 물품을 형성한 후의 두께를 갖는다. 전형적으로, 본 발명의 반응 생성물로 인하여, 복합 물품은 ASTM D1037에 따른 24 시간 상온 침지 테스트(24-hour cold-soak test)에 기초하여, 전형적으로 약 10% 미만, 보다 전형적으로 약 5% 미만, 가장 전형적으로 약 3% 미만의 팽윤을 나타낸다. 두께는 다양할 수 있지만, 전형적으로 약 0.25 내지 약 10 인치, 보다 전형적으로 약 0.25 내지 약 5 인치, 가장 전형적으로 약 0.25 내지 약 1.5 인치를 갖는다. 두께를 설명하는 것은 보드 또는 패널을 제외한 복합 형상을 기술할 때 적합하지 않을 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 사실, 복합 물품은 복합 물품의 최종 구성을 기준으로 하여 다양한 치수를 가질 수 있다.
복합 물품은 내부 결합(IB) 강도를 갖는다. 본 발명의 반응 생성물로 인하여, 즉 결합제 조성물의 가공 보조제로 인하여, IB 강도는 ASTM D1037에 따라 제곱 인치 당 파운드(psi: pounds per square inch)로, 전형적으로 약 20 psi 초과, 보다 전형적으로 약 30 psi 초과, 가장 전형적으로 약 40 psi 초과이다. 특정 실시양태에서, 복합 물품은 ASTM D1O47에 따라 전형적으로 약 50 내지 약 500, 보다 전형적으로 약 100 내지 약 300, 가장 전형적으로 약 150 내지 약 250의 IB 강도를 갖는다.
해당 기술 분야의 당업자에 의해 이해되고 있는 바와 같이, IB 강도는 "취성 강도" 특성이다. 전형적으로, 통상적인 복합 물품에서, IB 강도가 증가함에 따라, 굴곡 특성, 예컨대 탄성 계수(MOE: modulus of elasticity) 및 파괴 계수(MOR: modulus of rupture)가 변화하고, 구체적으로 IB 강도가 증가함에 따라, MOE가 일반적으로 감소한다. 그러나, 매우 놀랍게도, 본 발명의 복합 물품을 사용하면, IB 강도가 증가함에 따라 MOE는 일반적으로 증가한다. 이러한 예기치 못한 관계는 본 발명의 반응 생성물, 즉 결합제 조성물의 가공 보조제에 의해 적어도 부분적으로 기인된다.
복합 물품은 ASTM D1037에 따라 전형적으로 75,000 psi 초과, 보다 전형적으로 95,000 psi 초과, 가장 전형적으로 110,000 psi 초과의 MOE를 갖는다. 복합 물품은 ASTM D1037에 따라 전형적으로 3,000 psi 초과, 보다 전형적으로 3,250 psi 초과, 훨씬 보다 전형적으로 3,300 psi 초과, 가장 전형적으로 3,500 psi 초과의 MOR를 갖는다.
본 발명은 또한 제품 또는 복합 물품일 수 있는 임의 물품을 형성시키는 방법을 제공하며, 상기 제품은 전형적으로 복합 물품의 형성에 대한 중간체로서 형성된다. 물품을 형성시키기 위해서, 리그노셀룰로즈계 피스가 제공된다. 상기 설명되고 예시된 바와 같이, 리그노셀룰로즈계 피스는 다양한 리그노셀룰로즈계 공급원으로부터 유도될 수 있고, 해당 기술 분야에서 이해되고 있는 바와 같이, 다양한 공정으로부터 형성될 수 있다.
이소시아네이트 및 가공 보조제, 그리고 임의로 다른 성분, 예를 들면 보조 폴리올 및/또는 첨가제 성분(이들 모두는 이후에 성분들이라고도 칭함)은 복수의 리그노셀룰로즈계 피스에 도포되어 본 발명의 제품을 형성하게 된다. 성분들은 동시에 리그노셀룰로즈계 피스에 도포될 수 있거나, 또는 상이한 시간으로 리그노셀룰로즈계 피스에 도포될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 가공 보조제는 이소시아네이트 성분 이전에 리그노셀룰로즈계 피스에 도포된다. 다른 실시양태에서, 가공 보조제는 이소시아네이트 성분 이후에 리그노셀룰로즈계 피스에 도포된다. 또 다른 실시예에서, 가공 보조제 및 이소시아네이트 성분은 리그노셀룰로즈계 피스에 동시적으로 도포된다. 예를 들면, 가공 보조제는 리그노셀룰로즈계 피스에 도포될 수 있고, 이소시아네이트 성분은 어느 정도 후에 리그노셀룰로즈계 피스에 도포될 수 있거나, 또는 그 반대도 가능하다. 대안으로, 성분들은 동시적으로 도포될 수 있거나, 개별적으로 도포될 수 있고/될 수 있거나, 예비혼합되어 도포될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 성분들은 블렌딩되어 임의 혼합물을, 이 혼합물이 리그노셀룰로즈계 피스에 도포되도록, 형성하게 된다. 성분들은 다양한 방법으로, 예컨대 혼합, 텀블링, 롤링, 분무화, 시이트화(sheeting), 블로우-라인 레지네이션(blow-line resiantion), 블렌딩(예를 들면, 블로우-라인 블렌딩) 등으로 리그노셀룰로즈계 피스에 도포될 수 있다. 예를 들면, 성분들 및 리그노셀룰로즈계 피스는 매스 형성 동안 함께 혼합 또는 분쇄될 수 있으며, 이는 또한 하기 추가 설명되어 있는 바와 같이 이후에 결합제-리그노셀룰로즈계 혼합물, 매트 또는 "퍼니시"라고 칭하기도 한다. 상기 설명되어 있는 바와 같이, 이소시아네이트 성분 및 가공 보조제는, 이들이 반응 조건 하에 접촉시 서로 반응할 정도로, 서로 반응한다.
전형적으로, 성분들은, 해당 기술 분야에서 이해되고 있는 바와 같이, 분무화, 원자화 또는 연무화 공정으로 리그노셀룰로즈계 피스에 도포된다. 이어서, 그 매스는, 예를 들면 그 매스를 캐리어, 예를 들면 컨베이어 벨트 상에 적하함으로써, 제품으로 형성될 수 있거나, 또는 대안으로 제품은 캐리어 상에서 직접 형성될 수 있으며, 즉 결합제-리그노셀룰로즈계 혼합물이 캐리어 상에서 직접 형성된다. 바꾸어 말하면, 상부에 도포된 이소시아네이트 성분 및 가공 보조제를 갖는 복수의 리그노셀룰로즈계 피스는 캐리어 상에 정렬되어 매스를 형성하게 된다. 정렬 후, 그 매스는, 복수의 리그노셀룰로즈계 피스가 캐리어 상에 느슨하게 배향되면서, 복수의 리그노셀룰로즈계 피스 선결정된 폭 및 선결정된 두께 갖는다. 매스의 선결정된 폭 및 두께는, 하기 추가 설명된 바와 같이, 복합 물품에 대하여 요구되는 최종 폭 및 두께에 따라 결정된다.
상기 설명된 바와 같이, 제품은 다양한 형상으로, 예컨대 보드 또는 패널로 형성될 수 있거나, 또는 상기 설명되고 예시된 바와 같이, 예컨대 제품을 몰딩 또는 압축하여 복합 물품을 형성함으로써, 보다 복잡한 형상으로 형성될 수 있다.
특정 실시양태에서, 성분들은, 리그노셀룰로즈계 피스를 적합한 장비에서 교반하면서, 리그노셀룰로즈계 피스 상에 분무화, 원자화 및/또는 연무화된다. 분무화, 원자화 및 연무화는 노즐, 예컨대 공급된 각 성분을 위한 하나의 노즐 또는 예비혼합되어 공급된 2 이상의 성분을 갖는 노즐의 사용을 통해 발생할 수 있다. 일반적으로, 하나 이상의 노즐은 이소시아네이트 성분을 도포하고, 하나 이상의 노즐은 가공 보조제를 도포한다. 리그노셀룰로즈계 피스의 도포력을 최대화하기 위해서, 리그노셀룰로즈계 피스가 회전식 블렌더 또는 유사 장치에서 텀블링됨에 따라, 성분들은 일반적으로, 리그노셀룰로즈계 피스 상에 액적을 분무화하거나 또는 성분들의 입자를 원자화 또는 연무화함으로써, 도포된다. 다른 예로서, 리그노셀룰로즈계 피스는 하나 이상, 전형적으로 2 이상의 회전 디스크 원자화기(atomizer)를 구비한 회전식 드럼 블렌더에서 성분들에 의해 코팅될 수 있다. 배플을 비롯한 텀블러, 드럼 또는 롤러가 또한 해당 기술 분야에서 이해되고 있는 바와 같다. 상기 도입된 바와 같이, 대안으로, 리그노셀룰로즈계 피스는 캐리어에 직접 제공될 수 있고, 성분들은 리그노셀룰로즈계 피스에, 예를 들면 분무화 또는 시이트화에 의해 도포될 수 있어 제품을 형성하게 된다. 예를 들면, 리그노셀룰로즈계 피스는 컨베이어 벨트 또는 플레이트 상에 배치될 수 있고, 이어서 성분들로 분무화될 수 있어 제품을 형성하게 된다. 추가로, 성분들 중 적어도 하나, 예를 들면 가공 보조제는, 결합제 조성물의 나머지 성분(들), 예를 들면 이소시아네이트 성분이 추후 리그노셀룰로즈계 피스에 그리고 가공 보조제에 도포될 수 있도록, 리그노셀룰로즈계 피스 상에 이미 존재할 수 있다.
리그노셀룰로즈계 피스에 도포될 수 있고 그 피스와 혼합될 수 있는 성분들의 양은, 사용된 특정 성분, 사용된 리그노셀룰로즈계 피스의 크기, 수분 함량 및 유형, 복합 물품의 의도한 용도, 및 복합 물품의 원하는특성을 비롯한 몇가지 변수에 따라 좌우된다. 상기 설명된 바와 같이 제조된 결합제-리그노셀룰로즈계 혼합물은 해당 기술 분에에서 "퍼니시(furnish)"라고 칭한다. 결과로 형성된 퍼니시(즉, 제품)는 전형적으로 예를 들어 OSB, PB, 스크림버, MDF, 또는 원하는 형상 및 치수의 다른 복합 물품으로 압축되는 단일 또는 복수 층상 매트로 형성된다. 상기 설명된 바와 같이, 제품은 또한 예를 들면 퍼니시를 모울딩 또는 압축함으로써 보다 복합한 형상으로 형성될 수 있다.
그 매트는 임의의 적합한 방식으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 그 퍼니시는 무한 벨트 또는 컨베이어 상에 운반된 플레이트 유사 캐리지 상에, 상기 벨트 위에 이격된 하나 이상의 호퍼로부터 배치될 수 있다. 복수 층 매트가 형성될 때, 복수의 호퍼가 사용되며, 각각의 호퍼는, 캐리지가 형성 헤드들 사이에 이동함에 따라, 퍼니시의 개별 층을 연속적으로 배치하기 위해서 캐리지의 폭을 가로 질러 연장되는 분배 또는 형성 헤드를 구비하고 있다. 매트 두께(즉, 선결정된 두께)는 리그노셀룰로즈계 피스의 크기 및 형상과 같은 인자, 매트를 형성시킬 때 이용된 구체적인 기법, 최종 복합 물품의 원하는 두께 및 밀도, 및 프레스 사이클 동안 사용된 압력에 따라 달라진다. 매트(제품)의 선결정된 두께는 복합 물품의 최종 두께에 대하여 보통 약 5 내지 약 20배이다. 예를 들면, 0.5 인치의 두께 및 약 35 lbs/ft3의 최종 밀도를 갖는 플레이크보드 또는 파티클보드 패널의 경우, 매트는 보통 약 3 인치 내지 약 6 인치의 두께를 원래 두께로 갖는다. 매트의 선결정된 폭은 보통 복합 물품의 최종 폭과 실질적으로 동일하지만, 복합 물품의 구성에 따라, 그 최종 폭은 선결정된 두께의 설명과 유사한, 선결정된 두께의 분율일 수 있다.
상기 설명된 바와 같이, 리그노셀룰로즈계 피스는 제품, 예를 들면 매트에서 느슨하게 배향되어 있다. 상기 설명된 바와 같이, 캐리어, 예컨대 컨베이어 벨트 또는 플레이트가 구비되고, 제품이 그 캐리어 상에 배치된다. 또한 상기 설명된 바와 같이, 제품은 캐리어 상에서 직접 형성될 수 있고/있거나, 예를 들면 텀블러에서 형성 후, 캐리어로 이동될 수 있다. 가공 보조제는 제품에서 복수의 리그노셀룰로즈계 피스의 배향을 실질적으로 유지한다. 바꾸어 말하면, 가공 보조제는 "점착화제"로서 또는 "끈적한" 아교로서 작용하고, UF 및/또는 PF 수지의 대체물로서 사용될 수 있다. 사실, 결합제 조성물은 상온 점착성을 갖는다. 해당 기술 분야의 당업자에 의해 이해되고 있는 바와 같이, 상온 점착성은 다양한 방식으로 결정될 수 있다. 예를 들면, 당업자는 "슬럼프(slump)" 테스트를 이용할 수 있으며, 이 테스트에서는 매스로 완전 충전된 깔대기를 사용하고, 이어서 그 깔대기를 임의 표면 상에 팁핑하고 제거하여, (깔대기의 형상으로 존재하는) 매스가 표면 상에 유지하도록 한다. 이어서, 깔대기 형상화된 매스는 경시적인 형상 변화, 예컨대 깔대기 형상화된 매스의 슬럼핑/붕괴로 인한 각도 변화에 대하여 관찰된다. 또다른 예로는 해당 기술 분야에서 "스노우볼(snowball)" 테스트라고 칭한 것이 있으며, 이 테스트에서 당업자는 한 줌의 매스를 잡고, 매스의 볼을 손으로 만들며, 그리고 그 볼을 상하 토스하여 볼이 와해되는지의 여부를 측정할 수 있다. 본 발명의 목적상, 다른 적합한 테스트가 ASTM D1037에 설명되어 있다. 구체적으로, 가공 보조제는 매스, 예를 들면 제품의 선결정된 두께 및 폭을 실질적으로 유지하고, 동시에 그 제품은 캐리어 상에 존재한다. 이해될 수 있는 바와 같이, 캐리어가 예컨대 컨베이잉에 의해 이동할 때, 가공 보조제는 제품, 예를 들면 매트가 진동으로 인하여 와해되는 것을 방지한다. 예를 들면 캐리어가 플레이트이고 그 플레이트가 프레스로 이동된다면, 진동이 또한 발생할 수 있다. 그러한 진동은 리그노셀를로즈계 피스에 대하여 배향 문제를 야기할 수 있고, 감소된 내부(IB) 강도를 야기할 수 있으며, 그리고 다른 유사 문제점을 야기할 수 있다.
복합 물품은 전형적으로 제품, 예를 들면 매트로부터, 상승된 온도 및 압력 하에 그 매스를 압축함으로써 형성된다. 그러한 조건은 결합제 조성물의 반응을 용이하게 하여 반응 생성물을 형성한다. 점착화제로서 작용함으로써, 가공 보조제는 매스 중에서 리그노셀룰로즈계 피스의 움직임을, 예컨대 리그노셀룰로즈계 피스가 그 매스에 압력을 가할 때 흩날리는 변화를 감소시킴으로써, 감소시킬 수 있다. 구체적으로, 매스에 압력을 가하여 복합 물품을 형성시키는 속력은 통상적인 복합 물품을 형성시키는데 사용된 통상적인 프레싱 속도 및/또는 압력에 상대적으로 증가될 수 있으며, 이는 본 발명의 복합 물품의 제조업자에게 경제적 이점, 예컨대 증가된 처리량을 제공한다.
전형적으로, 결합제 조성물의 경화를 용이하게 하기 위해서는 메스에 열이 인가된다. 프레스 온도, 압력 및 시간은 복합 물품의 원하는 형상, 두께 및 밀도, 목재 플레이크의 크기 및 유형, 목재 플레이크의 수분 함량, 및 사용된 특정 성분에 따라 폭 넓게 달라진다. 예를 들면, 프레스 온도는 약 100 내지 약 300℃ 범위일 수 있다. 최종 복합 물품의 내부 증기의 발생 및 수분 함량의 감소를 원하는 수준 이하로 달성하기 위해서, 프레스 온도는 전형적으로 약 250℃ 미만, 가장 전형적으로 약 180 내지 약 240℃이다. 사용된 압력은 일반적으로 약 300 내지 약 800 psi이다. 프레스 시간은 전형적으로 120 내지 900 초이다. 사용된 프레스 시간은 (반응 생성물을 실질적으로 형성시키기 위해서) 결합제 조성물을 최소한 실질적으로 경화시키며 그리고 원하는 형상, 치수 및 강도의 복합 물품을 제공하기에 충분한 지속시간을 가져야 한다. 예를 들면, 플레이크보드 또는 PB 패널을 제조하는 경우, 프레스 시간은 제조된 복합 물품의 패널 두께에 따라 주로 좌우된다. 예를 들면, 프레스 시간은, 약 0.5 인치 두께를 지닌 프레스 처리된 복합 물품의 경우, 일반적으로 약 200 내지 약 300 초이다.
본 발명의 복합 물품을 형성시키기 위한 다른 적합한 방법은, 미국 특허 번호 6,451,101(Mente et al.에게 허여됨); 6,458,238(Mente et al.에게 허여됨); 6,464,820(Mente et al.에게 허여됨); 6,638,459(Mente et al.에게 허여됨); 6,649,098(Mente et al.에게 허여됨), 및 6,344,165(Coleman에게 허여됨); 및 미국 공개 번호 2003/0047278(Mente et al.에게 허여됨); 2005/0221078(Lu et al.에게 허여됨); 및 2005/0242459(Savino et al.에게 허여됨)에 기술되어 있으며, 이들 특허는 상기 도입된 바와 같다.
또한, 본 발명은 리그노셀룰로즈계 피스에 소수성을 부여하는 방법을 추가로 제공한다. 이 방법은, 상기 설명되고 예시된 바와 같이, 리그노셀룰로즈계 피스에 가공 보조제를 도포하는 단계를 포함한다. 소수성을 부여함으로써, 복합 물품은, 상기 설명된 바와 같이, 수분에 노출될 때, 팽윤되는 경향이 훨씬 덜 하게 된다.
하기 실시예는, 본 발명의 리그노셀룰로즈계 제품 및 리그노셀룰즈계 복합 물품을 예시하는 것으로, 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 한정하기 위한 것이 아니다.
실시예
리그노셀룰로즈계 복합 물품의 실시예를 제조하며, 구체적으로 1개의 비교 실시예(비교 발명) 및 3개의 본 발명의 실시예(본 발명 1 내지 3)를 제조한다. 이후에 형성된 리그노셀를로즈계 복합 물품은 파티클보드이다. 실시예는 파티클보드(PB)를 제조하는 전형적인 제조 방법을 이용하여 제조하고, 제조 방법은 실시예들 간에 차이점을 부여하지 않도록 한다. 리그노셀룰로즈계 제품을 형성시키는데 사용된 각 성분의 양 및 유형은 하기 표 1에 나타내고, 그 표에서 모든 값은 모든 성분들 100 중량부를 기준으로 하여 중량부로 표시한다.
실시예
성분 비교발명 본 발명 1 본 발명 2 본 발명 3
이소시아네이트 성분 4 4 4 4
가공 보조제 1 0 1 1 0
가공 보조제 2 0 0 0 2
IB 강도(psi) 156 208 166 221
MOE(psi) 950934 1165299 1102877 1179375
MOR(psi) 3049 3958 3357 3927
밀도(ibs/ft3) 47.24 46.83 47.38 47.12
이소시아네이트 성분은 약 2.7의 작용가, 약 35 중량%의 NCO 함량 및 25℃에서 약 200 cps의 점도를 지닌 중합체 MDI이며, 이것은 BASF Corporation(뉴저지주 플로햄 파크 소재)로부터 상업적으로 이용가능하다.
가공 보조제 1은 공중합된 스티렌과 아크릴로니트릴을 포함하는 중합체 입자 약 44 중량%, 약 27 내지 약 31 mg KOH/gm의 히드록실가 및 25℃에서 약 4,230 cps의 점도를 갖는 sec-히드록시-말단화 그라프트 폴리에테르 트리톨이며, 이것은 BASF Corporation으로부터 상업적으로 이용가능하다.
가공 보조제 2는 공중합체 스티렌 및 아크릴로니트릴을 포함하는 중합체 입자 약 44 내지 약 45 중량%, 및 약 730의 분자량을 갖는 sec-히드록실-말단화 그라프트 폴리에테르 트리올이다.
실시예의 나머지 중량부는 PB를 형성시키는데 전형적으로 사용된 형상 및 크기의 리그노셀룰로즈계 피스를 포함하고, 구체적으로 리그노셀룰로즈계 피스는 리그노셀룰로즈계 피스 100 중량부를 기준으로 하여 약 88 중량%의 건조 중량 함량 및 약 7 중량%의 수분 함량을 포함한다.
본 발명 1의 경우, 이소시아네이트 성분 및 가공 보조제 1을 별도로 리그노셀룰로즈계 피스에 첨가하여 리그노셀룰로즈계 제품을 형성시키고, 이소시아네이트 성분 이전에 가공 보조제 1을 리그노셀룰로즈계 피스에 첨가한다. 본 발명 2의 경우, 이소시아네이트 성분 및 가공 보조제 1을 예비혼합하여 블렌드를 형성시키고, 이 블렌드를 리그노셀룰로즈계 피스에 첨가하여 리그노셀룰로즈계 제품을 형성시킨다. . 본 발명 3은 본 발명 1과 유사하게 제조하고, 단 여기서는 가공 보조제 1과 비교하여 저 분자량을 갖는 상이한 가공 보조제를 사용한다. 리그노셀를로즈계 제품, 예를 들면 매트가 형성된 후, 그 매트는 표준 PB 형성 장치를 사용하여 PB를 형성시키기 위해 해당 기술에서 사용된 전형적인 온도 및 압력 조건 하에 중요 시간 동안 압축됨으로써, 리그노셀룰로즈계 복합 물품을 형성하게 된다. 리그노셀룰로즈계 복합 물품이 형성된 후, 물리적 시험은 해당 기술 분야의 당업자에 의해 통상적으로 이해되는 표준 테스트 방법을 이용하여 수행한다.
표 1에서 상기 예시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 모두는 비교 실시예와 비교하여 보다 우수한 물리적 특성(예를 들면, IB 강도, MOE 및 MOR)을 갖는다. 또한, 본 발명의 실시예에서 제시된 바와 같이, 놀랍게도, 본 발명의 실시예의 경우, MOE가 증가하며, 이에 따라 IB 강도가 또한 증가한다. 게다가, (별도의 스트림으로서) 가공 보조제를 리그노셀룰로즈계 피스에 첨가하는 것은, 본 발명 2에 비하여 본 발명 1의 증가된 IB 강도, MOE 및 MOR에 의해 나타난 바와 같이, 리그노셀룰로즈계 복합 물품의 물리적 특성을 증가시키는데 유용한 것으로 고려된다. 바꾸어 말하면, 리그노셀루로즈계 복합 물품의 바람직한 물리적 특성은 가공 보조제 및 이소시아네이트를 리그노셀룰로즈계 피스에 개별적으로 첨가함으로써, 바람직하게는 이소시아네이트 성분 이전에 가공 보조제를 도포함으로써, 달성될 수 있는 것으로 고려된다. 성분들이 함께 블렌딩되어 혼합물을 형성하면, 그러한 혼합은, 그 혼합물을 리그노셀룰로즈계 피스에 도포하기 전에, 짧은 시간(예를 들면, 초) 내에 수행하여, 그 성분들이, 상기 혼합물을 리그노셀룰로즈계 피스에 도입하기 전에, 서로 "과다" 반응하는 것을 방지하는 것으로 고려된다. 또한, 저분자량의 그라프트 폴리올을 사용하는 것은, 본 발명 1 및 2에 비하여 증가된 본 발명 3의 증가된 IB 강도, MOE 및 MOR에 의해 이해된 바와 같이, 유사한 이점을 제공하는 것으로도 고려된다. 상기 설명되고 예시된 바와 같은 이소시아네이트 성분과 상기 설명되고 예시된 바와 같은 가공 보조제의 다양한 중량비는 본 발명의 목적상 사용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 본원에서 예시적인 방식으로 설명되어 있으며, 사용되어 있는 용어론은 제한하는 것보다는 오히려 설명하는 단어의 성질로 존재하는 것으로 이해되어야 한다. 자명하게도, 본 발명의 수 많은 변경예 및 변형예가 상기 교시내용의 측면에서 가능하다. 본 발명은 첨부된 특허청구범위의 영역 내에서 구체적으로 기술된 것 이외로 실시할 수 있다.

Claims (39)

  1. 리그노셀룰로즈계 제품(lignocellulosic product)으로서,
    복수의 리그노셀룰로즈계 피스(lignocellulosic piece);
    상기 복수의 리그노셀룰로즈계 피스 상에 배치된 이소시아네이트 성분; 및
    상기 복수의 리그노셀룰로즈계 피스 상에 배치되고, 이소시아네이트 반응성 성분을 포함하는 연속 상, 및 중합체 입자를 포함하는 불연속 상을 갖는 그라프트 폴리올을 포함하는 가공 보조제(processing aid)
    를 포함하고, 상기 이소시아네이트 성분 및 상기 가공 보조제는 상기 리그노셀룰로즈계 제품 100 중량부를 기준으로 하여 약 1 내지 약 25 중량부의 조합된 양으로 상기 리그노셀룰로즈계 제품 내에 존재하는 것인 리그노셀룰로즈계 제품.
  2. 제1항에 있어서, 상기 그라프트 폴리올이 중합체 폴리올인 리그노셀룰로즈계 제품.
  3. 제1항에 있어서, 상기 그라프트 폴리올은 폴리우레아(PHD: polyharnstoff) 폴리올, 폴리이소시아네이트 중첨가(PIPA) 폴리올 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 리그노셀룰로즈계 제품.
  4. 제1항에 있어서, 왁스 성분을 실질적으로 함유하지 않는 리그노셀룰로즈계 제품.
  5. 제1항에 있어서, 상기 중합체 입자는 상기 가공 보조제 100 중량부를 기준으로 하여 약 5 내지 약 70 중량부의 양으로 상기 가공 보조제 내에 존재하는 것인 리그노셀룰로즈계 제품.
  6. 제5항에 있어서, 상기 중합체 입자는 스티렌 아크릴로니트릴(SAN) 공중합체를 포함하는 것인 리그노셀룰로즈계 제품.
  7. 제6항에 있어서, 상기 SAN 공중합체는 스티렌 대 아크릴로니트릴의 중량비를 약 30:70 내지 약 70:30으로 갖는 것인 리그노셀룰로즈계 제품.
  8. 제1항에 있어서, 상기 이소시아네이트 성분은 중합체 디페닐메탄 디이소시아네이트(PMDI), 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 리그노셀룰로즈계 제품.
  9. 제1항에 있어서, 상기 연속 상은 폴리올을 포함하는 것인 리그노셀룰로즈계 제품.
  10. 제9항에 있어서, 상기 폴리올이 소수성 폴리올인 리그노셀룰로즈계 제품.
  11. 제1항에 있어서, 상기 복수의 리그노셀룰로즈계 피스는 상기 리그노셀룰로즈계 제품 100 중량부를 기준으로 하여 약 75 내지 약 99 중량부의 양으로 존재하는 것인 리그노셀룰로즈계 제품.
  12. 제11항에 있어서, 상기 이소시아네이트 성분 및 상기 가공 보조제는 상기 리그노셀룰로즈계 제품 100 중량부를 기준으로 하여 약 1 내지 약 15 중량부의 조합된 양으로 상기 리그노셀룰로즈계 제품 내에 존재하는 것인 리그노셀룰로즈계 제품.
  13. 제11항에 있어서, 상기 복수의 리그노셀룰로즈계 피스는 상기 복수의 리그노셀룰로즈계 피스 100 중량부를 기준으로 하여 약 1 내지 약 20 중량부의 수분 함량을 갖는 것인 리그노셀룰로즈계 제품.
  14. 제1항에 있어서, 상기 리그노셀룰로즈계 제품이 배향된 스트랜드 보드(OSB) 제품, 배향된 스트랜드 럼버(OSL) 제품, 파티클보드(PB) 제품, 또는 스크림버 제품인 리그노셀룰로즈계 제품.
  15. 제1항에 있어서, 상기 리그노셀룰로즈계 제품이 파이버보드 제품인 리그노셀룰로즈계 제품
  16. 제1항에 있어서, 상기 리그노셀룰로즈계 제품이 플라이우드(plywood) 제품인 리그노셀룰로즈계 제품.
  17. 리그노셀룰로즈계 복합 물품(lignocellulosic composite article)으로서,
    상기 리그노셀룰로즈계 복합 물품 100 중량부를 기준으로 하여 약 75 내지 약 99 중량부의 양으로 존재하는 복수의 리그노셀룰로즈계 피스; 및
    이소시아네이트 성분과 가공 보조제의 반응 생성물로서, 상기 복수의 리그노셀룰로즈계 피스를 함께 결합시키고, 상기 리그노셀룰로즈계 복합 물품 100 중량부를 기준으로 하여 약 1 내지 약 25 중량부의 양으로 상기 리그노셀룰로즈계 복합 물품 내에 존재하는 반응 생성물
    을 포함하고, 상기 가공 보조제는 중합체 폴리올, 폴리우레아(PHD) 폴리올, 폴리이소시아네이트 중첨가(PIPA) 폴리올 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 그라프트 폴리올을 포함하는 것인 리그노셀룰로즈계 복합 물품.
  18. 제17항에 있어서, 왁스 성분을 실질적으로 함유하지 않는 리그노셀룰로즈계 복합 물품.
  19. 제17항에 있어서, 상기 그라프트 폴리올은 폴리올을 포함하는 연속 상, 및 상기 가공 보조제 100 중량부를 기준으로 하여 약 5 내지 약 70 중량부의 양으로 상기 가공 보조제 내에 존재하는 중합체 입자를 포함하는 불연속 상을 갖는 것인 리그노셀룰로즈계 복합 물품.
  20. 제19항에 있어서, 상기 중합체 입자는 스티렌 아크릴로니트릴(SAN) 공중합체를 포함하는 것인 리그노셀룰로즈계 복합 물품.
  21. 제20항에 있어서, 상기 SAN 공중합체는 스티렌 대 아크릴로니트릴의 중량비를 약 30:70 내지 약 70:30으로 갖는 것인 리그노셀룰로즈계 복합 물품.
  22. 제19항에 있어서, 상기 이소시아네이트 반응성 성분의 폴리올이 소수성 폴리올인 리그노셀룰로즈계 복합 물품.
  23. 제17항에 있어서, ASTM D1037에 따른 24 시간 상온 침지 테스트(24-hour cold-soak test)에서 약 10% 미만의 팽윤(swelling)을 나타내는 리그노셀룰로즈계 복합 물품.
  24. 제17항에 있어서, ASTM D1037에 따라 약 100 psi 초과의 내부 결합(IB) 강도를 갖는 리그노셀룰로즈계 복합 물품.
  25. 제17항에 있어서, 상기 반응 생성물은 상기 리그노셀룰로즈계 복합 물품 100 중량부를 기준으로 하여 약 1 내지 약 15 중량부의 양으로 상기 리그노셀룰로즈계 복합 물품 내에 존재하는 것인 리그노셀룰로즈계 복합 물품.
  26. 제17항에 있어서, 상기 복수의 리그노셀룰로즈계 피스는 상기 복수의 리그노셀룰로즈계 피스 100 중량부를 기준으로 하여 약 1 내지 약 20 중량부의 수분 함량을 갖는 것인 리그노셀룰로즈계 복합 물품.
  27. 물품의 형성 방법으로서,
    복수의 리그노셀룰로즈계 피스를 제공하는 단계;
    상기 복수의 리그노셀룰로즈계 피스에 이소시아네이트 성분 및 가공 보조제를 도포하는 단계;
    상부에 도포된 상기 이소시아네이트 성분 및 가공 보조제를 갖는 복수의 리그노셀룰로즈계 피스를 캐리어 상에 정렬하여, 상기 복수의 리그노셀룰로즈계 피스가 상기 캐리어 상에 느슨하게 배향된, 선결정된 폭 및 선결정된 두께를 갖는 매스(mass)를 형성시키는 단계로서, 상기 가공 보조제는 이소시아네이트 반응성 성분을 포함하는 연속 상, 및 중합체 입자를 포함하는 불연속 상을 갖는 그라프트 폴리올을 포함하는 것인 단계; 및
    상기 이소시아네이트 성분과 가공 보조제를 반응시키는 단계
    를 포함하고, 상기 가공 보조제는 매스 내에서 복수의 리그노셀룰로즈계 피스의 배향을 실질적으로 유지함으로써, 상기 캐리어 상에 있으면서 매스의 선결정된 폭 및 선결정된 두께를 실질적으로 유지하는 것인 방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 가공 보조제는 상기 복수의 리그노셀룰로즈계 피스에 이소시아네이트 성분을 도포하기 전에 상기 복수의 리그노셀룰로즈계 피스에 도포하는 것인 방법.
  29. 제27항에 있어서, 상기 이소시아네이트 성분은 상기 복수의 리그노셀룰로즈계 피스에 가공 보조제를 도포하기 전에 상기 복수의 리그노셀룰로즈계 피스에 도포하는 것인 방법.
  30. 제27항에 있어서, 상기 이소시아네이트 성분 및 이 이소시아네이트 성분과 반응하는 가공 보조제를 복수의 리그노셀룰로즈계 피스에 도포하는 단계 전에 상기 이소시아네이트 성분과 가공 보조제를 블렌딩하여 혼합물을 형성시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  31. 제27항에 있어서, 상기 이소시아네이트 성분 및 가공 보조제는 복수의 리그노셀룰로즈계 피스에 동시적으로 도포하는 것인 방법.
  32. 제27항에 있어서, 상기 그라프트 폴리올이 중합체 폴리올인 방법.
  33. 제27항에 있어서, 상기 그라프트 폴리올은 폴리우레아(PHD) 폴리올, 폴리이소시아네이트 중첨가(PIPA) 폴리올 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  34. 제27항에 있어서, 상기 리그노셀룰로즈계 복합 물품을 형성하기에 충분한 시간의 양 동안 상기 매스에 압력을 가하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  35. 제34항에 있어서, 상기 리그노셀룰로즈계 물품을 형성하기에 충분한 시간의 양 동안 상기 매스에 열을 가하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  36. 복수의 리그노셀룰로즈계 피스에 소수성을 부여하는 방법으로서, 상기 복수의 리그노셀룰로즈계 피스에 가공 보조제를 도포하는 단계로서, 상기 가공 보조제는 이소시아네이트 반응성 성분을 포함하는 연속 상, 및 중합체 입자를 포함하는 불연속 상을 갖는 그라프트 폴리올을 포함하는 것인 단계를 포함하는 방법.
  37. 제35항에 있어서, 상기 그라프트 폴리올이 중합체 폴리올인 방법.
  38. 제35항에 있어서, 상기 그라프트 폴리올은 폴리우레아(PHD) 폴리올, 폴리이소시아네이트 중첨가(PIPA) 폴리올 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  39. 제35항에 있어서, 상기 가공 보조제의 이소시아네이트 반응성 성분은 소수성 폴리올을 포함하는 것인 방법.
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