TWI358428B - Adhesive system and method of producing a wood bas - Google Patents

Description

1358428 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種黏著劑系統，及一種生產木材基底 產品之方法。 【先前技術】 曱醛基底樹脂，例如苯酚_甲醛樹脂、三聚氰胺-曱醛 树月日及尿素-甲酸樹脂，在木材基底產品之生產中，係廣泛 地用作黏合劑。此類木材基底產品之實例為包含多層膠結 在起之複合產品，例如夾板，層合地板產品，及例如用 於傢俱的膠合產品。此類木材基底產品之進一步實例為例 如粒塑板（particle-board)、碎木片板（chip_b〇ard)及纖維板 的複D產，其中木片及/或纖維與黏合劑（binder) 一起被 壓製而形成木板。

a在固化甲盤基底樹脂後，甲酸可能在木材基底盖品的 製造期間’亦及之後在產品的使用期間釋出。因健康理由， 多年來’甲料散至室内空氣係為主要的顧慮。 。關於不含甲醛且提供足夠黏結強度及全面的最終產品 °°質’而使其適合作為先前技藝之含甲搭基底樹脂黏著劑 的替代品之木材黏著劑，其有漸增的需求。 。對於木材基底產品而言，抗水性及黏結強度為一般反 ^質的重要(生質。為了符合具體最終產品的現存標準， 其通常有必須的具體品質參數。例如，粒塑板在某些方面 义須符合-定的標準，例如内部黏結力、厚度膨脹及吸水， 6 1358428 而由層合地板產品一般在某些方面必須符合一定的標準， 例如剝離及纖維撕裂。

作為木材黏著劑中曱醛基底樹脂之替代品，已提出澱 粉基底黏著劑。Imam 等人 ^ Wood. Adhesive from Crosslinkpd EoJliyJnyl alcohol) and Partially Gelatinized Starch ： Pl.epAjjeli.on and Properties" .Starch./^t'Ar]ce>. 51 (1999) Nr. 6, S 22 5-229揭露一種包含澱粉及聚乙烯醇的黏著劑組成物， 且該組成物進一步包含一種三聚氰胺樹脂^ US 2,051，025、 US 2，102,937、US 3,487,033、US 3,3 5 5,307 揭露用於製造 瓦楞紙板之澱粉基底黏著劑。WO 03/06906 1 A1揭露一種 用於製造紙板產品之澱粉基底黏著劑。 澱粉基底黏著劑系統到目前為止不曾用於粒塑板製造 方法中。 其仍有對適合生產木材基底產品，例如層合產品或粒 塑板之替代性澱粉基底黏著劑系統之需求。 相應地’本發明提供一種生產木材基底產品的方法， 且亦提供一種黏著劑系統。 【發明内容】 本發明與一種生產木材基底產品之方法有關，其包含 塗佈黏著劑系統於一或多片木材基底材料上，接著以一或 多片較佳為木材基底材料的額外材料片結合該一或多片， 且該黏著劑系統包含一種包含澱粉的組份，及另一種包含 一或多種含胺基或醯胺基的聚合物（P)之組份，且兩種組份 7 1358428 • 係以分離的組份而塗至木材基底材料上。兩種組份係在彼 . 此係先後在一段時間内適當地塗用。或者，兩種組份係同 . 時適當地塗在木材基底材料上。 關於術語，，黏著劑系統，，，在此係指組份的組合，其當 合併時係作為，且係意圖被用作一種黏著劑。 術g吾”黏著劑”（adhesive)中，在此亦包括術語”黏合 劑”。 關於術語”醯胺基”，在此係包括甲醯胺基。 關於木材基底材料，除了實心木材外，在此亦包括木 質材料，例如纖維板、碎木片板及粒塑板材料。要結合的 • 表面可為相同或不同類型的木材基底材料。 - 木材基底材料可為任何類型及型式之木材基底材料， 例如碎木片（chips)、纖維（fibres) '薄片（sheets)、薄層 (laminas)、薄板（veneers)、片（pieces)等等。 本發明亦與一種黏著劑系統有關，其包含一種包含澱 叔的組份’及另一種包含一或多種含胺基或醯胺基的聚合 物（Ρ)之組份，且兩種組份係以未混合的單獨組份存在。 本發明亦與根據本發明的黏著劑系統之用途有關，其 係用於生產木材基底產品。 本發明進一步與木材基底產品有關，其包含以包含澱 私及一或多種含胺基或醯胺基之聚合物（Ρ)的黏著劑結合的 木材基底材料片。 包含澱粉之組份可包含澱粉溶液或分散液，或包含殿 粉作為固體材料。包含一或多種聚合物（Ρ)的組份可包含溶 8 1358428 液或刀散液，或包含聚合物（p)作為固體材料。較佳該一或 夕種聚σ物⑺係包含於溶液或分散液中。 / 黏著Μ系、統之組份係較佳在彼此係先後在—段時間 内’作為塗上的第一組份及作為塗上的第二組份，而塗在 木材基底材料上。 义在―具體態樣中H容液或分散液，在第二組份塗 上則，塗上的第—組份係於施用後乾燥。 在一具體態樣中，塗在木材基底材料上的黏著劑系統 之第一組份適合包含殿粉，π塗上㈣二組份適合包含該 、或夕種Λ“物⑺。塗上的第 '组份適合包含澱粉溶液或 刀散液’而塗上的第二組份適合包含該一或多種聚合物 之溶液或分散液。 在-具體態樣中，塗上的包含殿粉之第一組份係適當 地在施用後，且為人# ,, 且在包含s亥一或多種聚合物（P)的第二組份塗 上前被乾燥。 在”體I、樣中，塗上的第一組份適合包含固體殿粉， 而塗上的第二組份適合包含該-或多種聚合物(p)之溶液或 分散液。 —在-具體態樣令’塗在木材基底材料上的黏著劑系統 之第一組份適合包含該-或多種聚合物(P)，而塗上的第二 組份適合包含殿粉。塗上的第一組份適合地包含該一或多 種聚合物（P)之溶液或分散液，而塗上的第二組份包含殿 粉，不論是溶液或分散液，或者是固體材料。 在-具體態樣中，包含該一或多種聚合物(p)的第一組 9 1358428 份係適當地在施用後，且在包含殿 乾燥。 第一，，且伤塗上前被 用於本發明的固體澱粉係適合 含水量（moisture)。 為私末’且可具有多種 澱粉對該一或多種聚合物（p) 1 . 0 EJ之重置比係適合從大約 至大約1 〇 〇 . 1，較佳從大約 佳從大約2:1至大約20:1。，.1至大約50:1’最 勺人=或多種聚合物（P)係適合以水溶液組成物存在，其 I 3從大約〇· 1至大約99重量％， 重量％，更佳從大約3至大約5。重？從大約1至大約80 士 α Λ 大、力50重量°/。，最佳從大約5至 大』20重量％的聚合物（ρ)。 或职t具體4樣中，遠方法包含—種生產層合（laminated) Ϊ : 5 (-wed)產品’其適合包含將根據本發明之黏著劑 二塗至^狀材料上’例如薄層、板（hard)、薄板或其類 以，接著使之與額外的片狀材料結合。 在-具體態樣中，該方法包含—種生產複合產品的方 其t木材基底材料片為碎木片，其中術語，，碎木片，，在 此包括碎木片、创片（shavings)、薄片⑺^㈣、鑛木屬， 及任何類似之精細分割的木材基底材料。該複合產品適合 為碎木片板、粒塑板或纖維板，或者為定向股股板(。rient! board) 。 該方法 包含將 黏著劑 系統塗 至木材 基底材 料碎木m著結合該碎木片。該方法適合包含以黏著 j系統此合木材基底碎木片、形成碎木片及黏著劑系統之 叱合物，接著將該混合物壓製成板。 1358428 共-乙烯胺）、聚（乙烯醇-共-乙烯甲醯胺）、聚烯丙基胺、聚 乙烯亞胺、聚醯胺基胺及聚乙烯曱醯胺。更佳該一或多種 聚合物（p)包含一或多種聚乙烯胺及聚（乙烯醇-共-乙烯 胺）。最佳聚合物（p)為聚乙烯胺。

在一具體態樣中，一或多種聚合物（P)屬於乙烯基聚合 物之群組。在這樣的實例中，該一或多種聚合物（P)較佳包 含一或多種聚乙烯胺、聚（乙烯醇-共-乙烯胺）、聚（乙烯醇_ 共-乙烯曱醯胺）、聚烯丙基胺及聚乙烯甲醯胺。更佳該一 或多種乙烯基聚合物（P)含有一級胺基。最佳乙烯基聚合物 (P)為聚乙烯胺。 在一具體態樣中’一或多種聚合物（p)適合含有一級胺 基或懸垂的醯胺基。該一或多種聚合物（P)較佳包含一或多 種聚乙烯胺 '聚（乙烯醇_共_乙烯胺）、聚（乙烯醇_共_乙烯 甲醯胺）、聚烯丙基胺'聚乙烯亞胺及聚乙烯甲醯胺。最佳 聚合物（P)為聚乙烯胺或聚乙烯亞胺。 .

聚乙烯胺係通常藉水解聚乙烯曱醯胺至某種程度而製 成。關於’’聚乙烯胺，，，在此係指一種聚乙烯胺，其中胺基 對甲隨胺基之莫耳比為從5 : 95至1〇〇 : 〇。若胺基對曱醯 胺基之莫耳比少於5 : 95，則聚合物係定義為聚乙烯甲醯 胺。在聚乙烯胺中，胺基對曱醯胺基之莫耳比係較佳從大 約10: 90至大約1〇〇: 〇,更佳從大約50: 5〇至大約1〇〇 : 〇 ’最佳從大約80 : 20至大約1 〇〇 : 〇。 聚（乙烯醇-共·乙烯胺）係通常藉共聚合乙 稀甲酿胺，接著水解而製成，其得到一種具有乙稀夂= 12 丄观428 烯胺單元的共聚物。在共聚物中亦可能有剩餘 基，且亦可能有剩餘的醋酸，基。在聚(乙烯醇_共_乙赐胺 _，胺基對曱醯胺基的莫耳比為從5: 95至1〇〇二〇。^胺） 基對甲醯胺基之數目比少於5:95，則聚合物係定義為：胺 婦醇-共-乙烯甲醯胺)。在聚(乙稀醇·共-乙稀胺)或聚 醇-共·乙烯醯胺)中，羥基對醋酸酯基之莫耳比適合為二烯 約25·· 75至100: 〇,較佳從大約& 25至1〇〇:.〇從大 聚（乙稀醇-共-乙烯甲胺）或聚（乙婦醇-共-乙稀甲酿胺砷在 胺基及甲醢胺基對經基及醋酸醋基之莫耳比適合為從大約 3 . 97至大約1〇〇 : 〇，較佳從大約1〇 : 9〇至大約1⑽： 最佳從大約25 : 75至100 : 0。 ’ 一或多種聚合物（P)適合具有從大約〗，〇〇〇至大約 ι，οοο,οοο克/莫耳之重量平均分子量，較佳從大約ι〇，_ 至大約8〇〇,0〇〇克/莫耳，更佳從大約大約2〇,〇〇〇至大約 6〇〇，刪克/莫耳，最佳從大約50，_至大約500，_克/莫 耳。. ' 黏著劑系統亦可與額外的組成物合併，其適當地為以 具有一或多種乙烯基不飽和單體的聚合物或共聚物分散液 為基礎之黏著劑組成物。適合之具有一或多種乙烯基不飽 和單體的聚合⑯或共聚物之實例為乙婦酿均_，例如聚 乙烯醋馱知，乙烯酯共聚物，例如醋酸乙烯-乙烯酯共聚物 (EVA)，或醋酸乙烯酯與丙烯酸單體，例如甲基丙烯酸曱 酯或丙烯酸丁酯、苯乙烯_ 丁二烯橡膠（SBR)及聚丙烯酸酯 之共聚物。在此實例中，以總濕黏著劑系統組份計，澱粉 13 99重量％，較佳 5 0至大約7 5重 基底黏著劑的量適合為從大約1 o至大約 從大約25至大約85重量％，最佳從大約 量 〇/〇。 ▲黏者別系統亦可在使用前一刻與交聯劑合併。適合的 交聯劑為對胺基及/或羥基具反應性者。交聯劑之實例：： 異氰酸S旨、含己二酸之單體或聚合物、三聚氰胺甲醛樹脂、 尿素甲搭樹脂、三聚氮胺鹽、例如戊二酸及乙二酸及例如 -搭澱粉的聚合醛之越類，以及例如錯鹽的錯合試劑。宜 可添加至黏著劑系統的兩組份任…若使用的話。在黏著 劑系統組份中的交聯劑量適合為最高至3〇重量％，或從大 約0.1至大約30重量％。 黏著劑系統適合進一步包含一或多種含乙酿乙酿氧基 之聚合物(Ρ1)。在該一或多種聚合物(ρ)中，乙醯乙醯氧基 之含量適合為從大約0.05至大、約15莫耳％，較佳從大約i 至大约10莫耳％。該一或多種聚合物(P1)較佳包含乙醯乙 醯化聚乙烯醇（AAPVA)。 一或多種聚合物（P1)適合具有從大約丨’000至大約 5,〇〇〇，_克/莫耳之重量平均分子量，較佳從大約！0,000 至大約20〇〇,〇〇〇克/莫耳。 分別包含澱粉、聚合物（P)及聚合物（ρι)的一或多種黏 著劑系統組份可進一步包含添加劑，例如黏度調節劑及填 充劑，例如咼嶺土、小麥粉、大豆粉、胡桃殼粉，或其它 已知適合木材黏著劑調配物之用途者。 包含一或多種聚合物（P)或（P1)之黏著劑系統組份亦可 14 包含無機或有機鹽。該一 離子電的 ±χ >, 一 ♦ 5物（p)的一部份可A帶 離子電的，較佳為帶陽離子電的 j為可 物（P)的組份中，Bg M s L S该一或多種聚合 丁刀Y ，鹽類的負相對離子 重詈％，弋似丄 里可為從0至大約30 重里4或從大約0·1至大約20重量。/ + 30 大約10重量％。 。，或從大約0.5至 在本方法一具體態樣中， 塗上的篦-知八* 文上的苐一組份包含澱粉， 液，且塗上n… 力種聚合物(P)之溶液或分散 弋八邱你. 〇x或夕種聚合物（P1)之溶液 或刀月文液。塗上的第_ έ日々、人& 的弟組伤適合為固體殿粉材料。 在本方法一具體態樣中， 4八七人 _ 的弟一組份包含該—或 夕種象合物（Ρ)之溶液或分散 ^ ^ 刀狀夜，塗上的第二組份包含該一 或夕種聚合物(Ρ1)之溶液或分散液，I塗上的第三組份包 含澱粉：無論是以溶液或分散液，或是以固體材料。 ，壓製適合在提高的溫度下實施。壓製溫度取決於意圖 製造的木材基底產品，但係、適合從大約50至大約250。(：， 較佳從大約100至大約22”c，最佳從大約"Ο至大約2〇〇 0C。 ,尾I時間及壓製溫度係聯f在一起，以至於較低的壓 製二度-般需要較長的壓製時間。要生產的木材基底材料 確實亦決定了適合的壓製溫度及壓製時間。壓製時間適合 為至J大約1 〇秒’亦適合從大約i〇秒至大約6〇分鐘， 車^佳至少大約3 0秒，亦較佳從大約3 〇秒至大約3 〇分鐘， 最佳至少大約1分鐘，亦較佳從大約丨至大約丨5分鐘。 本發明係亦關於一種可藉生產木材基底產品之方法而 15 1358428 獲得的木材基底產品。 本發明之木材基底產品適合為層合或膠合材料，例如 層合地板材料 '地板膠合材料、傢倶膠合材料、夾板、牆 板、天花板、層合橫樑，或者例如粒塑板、纖維板、碎木 片板或定向股板的複合產品。較佳其為夾板、傢俱膠合材 料、地板膠合材料、層合地板材料或粒塑板。

在一具體態樣中，本發明之木材基底產品包含一或多 層，其係以包含澱粉及一或多種含胺基或醯胺基之聚合物（p) 的一或多種黏著劑結合點結合。 在一具體態樣中，本發明之木材基底產品包含一種複 δ產。σ 其包含與包含澱粉及一或多種含胺基或醯胺基之 聚合物（Ρ)的黏著劑結合在一起的木材基底碎木片。該複合 產品適合包含從大約70至大約98重量％，隹大約8〇 至大約90重量％之木材基底材料；從大約2至大約25重 置％ ’較佳從大約5至大約15重量。/()之澱粉；及從大約〇 5 至大約1 0重量。/。，較佳從大約2至大約6重量％之一或多 種聚合物（Ρ) ’其量係以複合產品的乾重計算。。 3亥複合產品較佳為碎木片板、粒塑板、或纖維板，或 者定向股板。 本發明係藉以下非限定實施例之方法進—步解釋。除 非另有说明’份（parts)及百分率分別與重量份及重量百分 率有關。 【實施方式】 16 1358428 - 實施例1 :_ . 藉混合864克具有2重量❽/◦含水量的木材碎木片與205 . 克1 1重量。/〇之聚乙晞亞胺溶液（Polymin® SK，來自Basf), 接著混入85·3克玉米澱粉（C*Gum NC 03432，來自 Cerestar，1〇 %含水量）而製造粒塑板。壓製該碎木片混合 物成具有16毫米厚度的板材。壓製係在l89 下於3分 鐘期間内完成。壓力順序為160公斤/平方公分“秒^ _ 公斤/平方公分2·5分鐘，以及最後30秒期間無壓力。 張力強度（内部黏結力，1B )係藉膠合5 X 5公分之片 材至兩金屬塊上亚將其撕開而量得。亦測量厚度膨脹（TSW) ' 及吸水量（ABS)°厚度膨脹係藉在-5 X 5公分之片材浸入 - j中後（2〇 °c，24小時），決定其膨脹度而量得。吸水量係 藉在一 5 X 5公分之片材浸入水中後（2〇 〇c，24小時），決 定其重量增加量而量得。 IB 值為 MOkPa’TSX^%，且 ABS(24 小時）為 136%。 實施例2 : 藉各自混合50.7克具有2重量％含水量的木材碎木片 與1〇·9克大約4重量％(含鹽類& n重量％)之聚乙稀胺溶 液（LuPamin® 9095，來自Basf)，接著各自混入$克及⑺ ^玉米澱粉（C*Gum NC 03432,來自〜⑴加，1〇 %含水 量）而以較小規模來製造粒塑板。壓製該碎木片混合物成且 。有毫米厚度的板材。壓製係在9公斤/平方公分、i8〇_i85 。。下，& 5分鐘期間内完成。内部黏結強度㈣係藉膠合 5 X 5公分之片材至兩金屬塊上並將其撕開而量得。 17 1358428 作為對照，以同樣方式製造兩板材，但取代使用聚乙 烯胺溶液而添加10.9克水作為替代。 表1 木材碎木片 澱粉 聚乙烯胺(4重量％) 板材含水量 IB (克） (克） (克） (%) (kPa) 50.7 5 10.9 16.8 657 50.7 10 10.9 16.8 613 50.7 5 16.8 129 50.7 10 16.8 129

【圖式簡單說明】 (無） 【主要元件符號說明】

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Claims (1)

1. 、申請專利範圍： 〃 1生產木材基底產品之方法，其包含塗佈黏著劑 系、先於&夕片木材基底材料上，接著以—或多片額外材 料片、、’’。° °亥&多片’該黏著劑系統包含-種包含澱粉的 伤及另包含一或多種含胺基或酿胺基的聚合物（p) 之組份，且兩種組份係以分離的組份而塗至木材基底材料 上。 如申明專利圍第i項之方法，其中殿粉對該一或 多種聚合物〇>)之重量比為從大約1:2至大約ι〇〇:卜 3.如中4專利範圍第1或2項之方法，其中澱粉對該 —或多種聚合物(P)之重量比為從大約2: i至大約20:卜 4·如中清專利範圍第1項之方法，其中兩種組份彼此 2先後在-段時間内，作為塗上的第—組份及作為塗上的 弟一組份，而塗在木材基底材料上。 5·如申請專利範圍第4項之方法 份包含該-或多種聚合物(p) 的第、且 至上的第一組份包含澱粉。 —:如申請專利範㈣5項之方法，其中塗上的包含該 或夕種聚合物（p)之第_ έΒ& ，、，如係在施用後，且在包含澱粉 之弟一，、且伤塗上前被乾燥。 7·如申請專利範圍第！項之方法’其包含混 底碎木片與#著劑系統，接著結合該碎木片。 " 底產如卒申^專利範圍第1或2項之方法，其中該木材基 底產口口為碎木片（chip)板、 ( · "』（PartlCle)板、纖維板或定向 版板（oriented strand board)。 19 1358428 100年8月丨1日修正替換頁 法，其包含將黏著 著以額外的薄片狀 τ--— 9.如申請專利範圍第1或2項之方 劑系統塗至薄片狀（sheet_Uke)材料上，接 材科結合它。 其中該一或多種聚 1 〇 〇至大約1 : 1 0。 10.如申請專利範圍第7項之方法 合物（P)對碎木片之重量比為從大約1: 法，其中該一或多 1 1.如申請專利範圍第1或2項之方 種聚合物（P)包含一級胺基或醯胺基。

   12·如申請專利範圍帛i或2項之方法其中該一或多 種聚合物0>)係ϋ自於聚乙稀胺、聚（乙烯醇·共乙稀胺）、聚 (乙烯醇-共-乙烯甲醯胺）、聚浠丙基胺、聚乙烯亞胺及聚乙 烯甲醯胺之群組。 13·如申請專利範圍第“戈2項之方法，其中該黏著劑 系統包含一或多種包含乙醯乙醯氧基的聚合物（ρι)。 14. 一種用於生產木材基底產品之黏著劑系統，其包含 -種包含澱粉的組份，及另一種包含一或多種含胺基或酿 胺基的聚合物(Ρ)之組份’且兩種組份係以未混合的分離的 組份存在。 15·如申請專利範圍第14項之黏著劑系統，其中澱粉對 該一或多種聚合物（ρ)之重量比為從大約1 : 2至大約100: 16·如申請專利範圍第14或15項之黏著劑系統，其中 澱粉對該—或多種聚合物(Ρ)之重量比為從大約2: i至大約 20 :卜 Η·如申請專利範圍第14或15項之黏著劑系統，其中 20 1358428 ----— 100年Μ φ修正替換頁 I-------…ί 該一或多種聚合物（p)包醯)胺t 18.如申請專利範圍第14或15項之黏著劑系統其中 該一或多種聚合物（p)係選自於聚乙烯胺 '聚（乙烯醇丘、 烯胺）、聚（乙烯醇-共-乙烯甲醯胺）、聚烯丙基胺、聚了 胺及聚乙婦甲酿胺之群組。 、 19.如申請專利範圍第14或15項之黏著劑系統其中 該黏著劑系統包含一或多種包含乙醯乙醯氧基的取八物 (P1)。 “

   20.—種如申請專利範圍第14或15項的黏著劑系統之 用途，其係用於生產木材基底產品。 十一、圖式： f (無）

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