木质纤维产品及其制备方法

专利名称：木质纤维产品及其制备方法
技术领域：
本发明总体上涉及木质纤维产品，具体而言，本发明涉及包含多个木质纤维片、一种异氰酸酯组分和一种加工助剂的木质纤维产品，涉及由所述木质纤维产品形成的木质纤维复合制品，还涉及形成所述木质纤维产品和木质纤维复合制品的方法。
背景技术：
木质纤维复合制品——如定向刨花板(0SB)、定向层积材(0SL)、碎料板(PB)、 重组板(scrimber)、农业纤维板(agrifiber board)、粗纸板(chipboard)、压缩板 (flakeboard)，和纤维板例如中等密度纤维板(MDF)——一般通过用粘合剂组合物例如树脂混合或喷雾木质纤维片、同时在掺合机或类似装置中翻滚或搅拌该木质纤维片而制备。 在充分混合形成一种粘合剂-木质纤维混合物后，使现已涂有粘合剂组合物的木质纤维片形成一种产品(特别是一种松散垫)，将其在热台/板间压缩以固定所述粘合剂组合物并使其与木质纤维片粘结在一起成为致密形式，如板形、嵌板形或其他形状。压缩松散垫的常规方法一般于约120°C至约225°C的温度在不同量蒸汽的存在下进行，所述蒸汽或者有目的地喷入所述松散垫中，或者通过释放由所述松散垫中木质纤维片夹带的水分而产生。这些方法一般还要求在将木质纤维片与粘合剂组合物混合前，木质纤维片的含湿量在约2重量％和约20重量％之间。木质纤维片可为切片、削片、长条(strand)、稀松织物(scrim)、薄片、纤维、锯屑、 甘蔗渣、秸秆和木刨花的形式。当木质纤维片具有相对较大尺寸例如1至7英寸时，通过所述方法制备的木质纤维复合制品在本领域中通称为工程木材。这些工程木材包括长条刨片层积材、0SB、0SL、重组板、平行木片胶合木(parallel strand lumber)和单板层积材 (laminated veneer lumber)。当木质纤维片相对较小，例如通常的锯屑和细小纤维大小时，木质纤维复合制品在本领域中被称为碎料板和纤维板，例如MDF。其他工程木材如胶合板使用较大木材片，通过粘合剂组合物将所述木材片结合在一起而成为夹层构型。其他工程木材如重组板使用平均直径为约2至IOmm且长度为几英尺的不规则长薄木片。开发工程木材是因为尺寸适于切割成木材的树干日益缺乏。所述工程木材可具有有利的物理性质，如强度和稳定性。工程木材的另一个优点是它们可由加工其他木材和木质纤维材料产生的废料制成。这可使回收过程高效并节能，并节省垃圾掩埋空间。用于制备所述木质纤维复合制品的粘合剂组合物包括酚醛(PF)树脂、脲甲醛 (UF)树脂和异氰酸酯树脂。基于异氰酸酯化学的粘合剂组合物是商业上所需要的，因为它们具有低吸水性、高粘合和粘结强度、在配制方面的灵活性、固化温度和速率的多样性、优良的结构性能、与具有高含水量的木质纤维材料结合的能力、以及重要地具有零甲醛排放量。异氰酸酯的一些缺陷为由于与台粘合而难以加工、冷粘着性不足(即，异氰酸酯没有 “粘性”或“胶粘性”)、昂贵和在某些情况下需要特殊储存。已知用聚亚甲基聚(异氰酸苯酯)(在本领域中也称为聚MDI或PMDI)处理木质纤维材料能改善复合制品的强度。通常，此类处理包括向木质纤维材料施用异氰酸酯，并——或者通过施以热和压力，或者在室温下——使异氰酸酯固化。虽然可使PMDI在环境条件下固化，但是在某些情况下，残余异氰酸酯(NCO)基团会在经处理的制品上保留数周甚或数月。还已知为此目的使用甲苯二异氰酸酯(TDI)，但从环境观点而言一般不被接受。异氰酸酯预聚物是优选的异氰酸酯材料，其用于粘合剂组合物中以解决多种加工问题，特别是减小与压缩台的粘合性和降低异氰酸酯的反应性。通常，向木质纤维复合制品中添加多种“胶粘剂”如蜡，以实现防水性和降低木质纤维复合制品在暴露于水分时的溶胀。在制备过程中将蜡如石蜡(其可为熔体或乳化悬浮液)加入木质纤维复合制品中。所述蜡能填充木质纤维复合制品中存在的细微裂缝，由此通过对裂缝的物理阻塞(这会降低对水的吸收)实现至少部分的防水性和降低木质纤维复合制品的溶胀。遗憾的是，蜡对木质纤维复合制品中使用的其他组分，如异氰酸酯，基本呈惰性， 即，蜡与木质纤维复合制品中使用的其他组分不反应。因此，蜡对提高例如木质纤维复合制品的内部结合(IB)强度没有帮助，并且实际上，其可降低该强度。类似地，蜡在施用压力和热之前对将木质纤维复合制品——即，当其为本领域所理解的松散垫形式、产物、块、或“配料(furnish)”形式时——保持在一起没有帮助。例如，相对于使用PF或UF树脂和蜡，使用异氰酸酯和蜡时必须降低挤压机的闭合速度，因为如果挤压机闭合过快，松散垫中夹带的空气可能会毁坏该松散垫的结构。该问题主要是由于异氰酸酯(和蜡，如果使用的话) 缺乏粘性，而PF和UF树脂本身可提供一定程度的粘性。出于经济原因，降低挤压机闭合速率对此类木质纤维复合制品的制造商不利，如降低了生产量和增加了劳工成本。另外，在制备木质纤维复合制品过程中，例如在上述制备过程中如压制或蒸汽喷射过程中的高温导致木质纤维复合制品中蜡的升华和/或蒸发。木质纤维复合制品中蜡的这种损失可引起多种问题。例如，随着蜡在设备表面的积累和沉积，蜡的积累可能会产生着火的潜在危险。蜡生成的蒸汽还会促成生产设备中烃雾的产生。另外，不仅由于木质纤维复合制品中蜡的物理损耗(例如高达50重量％ )，还由于维护用于制备木质纤维复合制品的制备装置和周围环境的清洁、安全和管理成本，使制备成本增加。因此，仍有可能提供具有提高的防潮性、提高的耐溶胀性、降低的制备成本、提高的冷粘着性和提高的韧性的木质纤维复合制品。也仍有可能提供形成所述木质纤维复合制品的方法。例如，仍有机会解决在使用粘合剂组合物用异氰酸酯和任选地使用蜡来制备木质纤维复合制品过程中提高压制速度的长期需求。作为另一个实例，仍有机会解决由于在形成某些木质纤维复合制品中使用蜡导致的经济问题。

发明内容
木质纤维产品包含多个木质纤维片。木质纤维产品还包含一种位于所述多个木质纤维片上的异氰酸酯组分。木质纤维产品还包含一种加工助剂。所述加工助剂对异氰酸酯组分有反应性，包括一种具有连续相和不连续相的接枝多元醇。所述连续相包含一种对异氰酸酯具有反应性的组分。所述不连续相包含聚合物颗粒。所述异氰酸酯组分和加工助剂在木质纤维产品中以基于100重量份该木质纤维产品计为约1至约25重量份的结合量存在。还公开了形成所述木质纤维产品的方法。本发明的木质纤维产品具有出色的冷粘着性，并可用于形成多种木质纤维复合制品。由本发明的木质纤维产品形成的木质纤维复合制品相对于常规木质纤维复合制品具有出色的防潮性、降低的溶胀性、以及提高的韧性和弹性。所述加工助剂对异氰酸酯组分有反应性，为所述木质纤维产品和由其形成的木质纤维复合制品提供出色的物理性质。所述加工助剂还提供提高的冷粘着性，其部分地降低了本发明方法的制备成本和提高了其稳固性。本发明方法提供了降低的制备成本，如在制备木质纤维复合制品过程中提供提高的压制速度，并提供具有上述优点如提高的防潮性的本发明木质纤维产品和木质纤维复合制
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具体实施例方式本发明提供了一种木质纤维产品。所述木质纤维产品可用于形成多种形式的木质纤维复合制品。所述木质纤维产品，后文称为产品，将在下面进一步描述。本发明还提供了一种木质纤维复合制品。所述木质纤维复合制品，后文称为复合制品，可用于多种应用。所述应用的实例包括，但不限于，包装；家具和细木家具；屋顶和地板的盖板；屋顶、地板和壁板的镶板；窗框和门框；和webstock，例如用于工程工字梁的webstock。在多个实施方案中，所述复合制品可为多种形式的工程木质纤维复合物，所述工程木质纤维复合物例如工程木材复合物，如定向刨花板(OSB)；定向层积材(OSL)；重组板；纤维板，如低密度纤维板 (LDF)、中密度纤维板(MDF)和高密度纤维板(HDF)；粗纸板；压缩板；碎料板(PB)；胶合板等。一般而言，所述复合制品为0SB、0SL、PB、重组板、胶合板、LDF、MDF或HDF形式；但应认识到，所述木质纤维复合制品可为其他工程木材形式，例如但不限于本文描述和示例的那些。本发明的产品和复合制品均包含多个木质纤维片。所述木质纤维片可源自多种木质纤维材料。一般而言，木质纤维片源自木材；但木质纤维片也可源自其他木质纤维材料， 如甘蔗渣、秸秆、亚麻残渣、坚果壳、谷粒壳等，及其混合物。如本领域所理解的，如果使用木材作为木质纤维材料，则所述木质纤维片可由多种硬木和/或软木制备。薄片、纤维或其他颗粒形式的非木质纤维材料，如玻璃纤维、云母、石棉、橡胶、塑料等也可与所述木质纤维材料混合；但对本发明而言，一般不需要此类材料。所述木质纤维片可由多种方法获得，例如将小原木、工业废木料、树枝、粗纸浆材等粉碎成锯屑、切片、薄片、圆片、长条、稀松织物、纤维、薄板等形式的片。在某些实施方案中，所述木质纤维片包含通常用于形成0SB、0SL、重组板和碎料板的那些片。在其他实施方案中，所述木质纤维片包含通常用于形成纤维板如LDF、MDF和HDF的那些片。在另一个实施方案中，木质纤维片包含通常用于形成胶合板的那些片。应认识到，本发明的产品和复合制品可包括上述材料和/或片(如长条和锯屑)的多种结合物。另外，所述复合制品可(由所述产品)形成除板和嵌板以外的其他形状。如上所述，所述木质纤维片可通过多种常规技术制备。例如，纸浆材级原木可用一种常规圆材刨片机以一步操作转化为薄片。或者，可用常规装置将原木和伐木残料切割成约0. 5至约3. 5英寸长度的小块，并在常规环形刨片机中将所述小块刨成薄片。如本领域中所理解的，通常在刨片前将原木去皮。应认识到，本发明不限于形成木质纤维片的任何具体方法。所述木质纤维片的尺寸对本发明目的而言并不特别重要。在某些实施方案中，如在用于形成OSB的实施方案中，所述木质纤维片通常包含平均长度为约2. 5至约6英寸、平均宽度为约0. 5至约2英寸、平均厚度为约0. 1至约0. 5英寸的长条。应认识到，根据本领域技术人员的需要，还可使用其他尺寸。在部分所述实施方案中，除长条外，所述产品和复合制品也可包括其他类型的木质纤维片，如削片。在某些实施方案中，通常约1. 5英寸宽、 约12英寸长的长条可用于制备长条刨片层积材，而通常约0. 12英寸宽、约9. 8英寸长的长条可用于制备平行木片胶合木。在某些实施方案中，如在用于形成压缩板的那些实施方案中，所述木质纤维片包含平均长度为约2至约6英寸、平均宽度为约0. 25至约3英寸、平均厚度为约0. 005至约0. 05英寸的薄片。在其他实施方案中，如在用于形成重组板的那些实施方案中，所述木质纤维片包含平均直径为约0. 25至约20mm、更通常为约0. 5至约15mm、 最通常为约1至约IOmm且长度为几英寸至几英尺的不规则薄片。本发明的木质纤维片(例如稀松织物)的合适尺寸和形状以及制备重组板的方法的详细信息描述于Coleman拥有的美国专利No. 6，344，165中，该专利的公开内容通过引用全部纳入本文。如果需要，可在使用前进一步磨碎所述木质纤维片以产生更适于制备所需制品的尺寸。例如，锤、翼式打浆机 (wing beater)和锯齿形盘磨机可用于形成多种尺寸和形状的木质纤维片。木质纤维片可具有多种含湿量。通常，木质纤维片的含湿量基于100重量份该木质纤维片计为约1至约20重量份、更通常为约2至约15重量份、更通常为约3至约12重量份，并且最通常为约3至约10重量份(水)。如本领域技术人员所理解的，如果木质纤维片内(或其上)存在水，则水有助于产品固化或定型以形成复合制品。应认识到，木质纤维片可具有固有含湿量；或者，例如分别通过润湿或干燥木质纤维片，向木质纤维片中添加水或从木质纤维片中除去水，以在复合制品形成之前和/或过程中得到需要含湿量的木质纤维片。根据由所述产品形成的所需复合制品的类型，木质纤维片以各种量存在于所述产品和复合制品中。通常，如在OSB、PB、重组板或MDF应用中，基于100重量份所述产品或复合制品计，木质纤维片的存在量为约75至约99重量份、更通常为约85至约98重量份、更通常为约90至约97重量份，并且最通常为约92至约96重量份。所述产品和复合制品还包含一种位于多个木质纤维片上的异氰酸酯组分。“位于” 的含义是所述异氰酸酯组分与至少一部分木质纤维片接触。如本文所用，并仅为方便描述， 可提及一种反应产物或一种粘合剂组合物。具体地，所述反应产物包括异氰酸酯组分与对异氰酸酯组分有反应性的加工助剂的反应产物(所述加工助剂在下文进一步描述)。由此，所述反应产物存在于复合颗粒中，并且所述反应产物将木质纤维片结合在一起。所述粘合剂组合物包含异氰酸酯组分和至少一种或多种其他组分，例如加工助剂，如下文进一步描述的，全部所述组分均是复合制品的一部分。一般而言，粘合剂组合物仅在反应产物固化成用以形成复合制品的最终固化状态以前存在一段时间。换言之，所述反应产物是在粘合剂组合物中所含的各成分之间发生反应后，即在异氰酸酯组分与加工助剂之间发生反应后，作为该粘合剂组合物的最终固化状态。可预混或合并粘合剂组合物的所述各组分以形成该粘合剂组合物，然后可将该粘合剂组合物施用于木质纤维片。更通常地，在形成复合制品过程中，将异氰酸酯组分和其他组分(一种或多种)各自施用于木质纤维片，而不是预混之后再施用，在下文对所有这些情况进行进一步描述。如本领域技术人员所理解的，一旦固化，异氰酸酯组分就会与木质纤维片粘结在一起。另外，包含异氰酸酯组分和加工助剂的反应产物也会将木质纤维片粘结在一起。对于木材复合物的粘合的一般机制详述于 THE POLYURETHANES HANDBOOK(David Randall & Steve Lee eds. ， John Wiley & Sons， Ltd. 2002)中的第 397 至 399 页。所述异氰酸酯组分通常为含有两个或更多个官能团、例如两个或更多个异氰酸酯 (NCO)基团的多异氰酸酯。适用于本发明目的的有机多异氰酸酯包括，但不限于，常规脂族、 脂环族、芳脂族(araliphatic)和芳香族异氰酸酯。在某些实施方案中，所述异氰酸酯组分选自二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、聚合的二苯基甲烷二异氰酸酯(PMDI)，及其结合物。聚合的二苯基甲烷二异氰酸酯在本领域中也被称为多亚甲基多亚苯基多异氰酸酯。在其他实施方案中，所述异氰酸酯组分为一种可乳化的MDI (eMDI)。其他适用于本发明目的的异氰酸酯的实例包括，但不限于，甲苯二异氰酸酯(TDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、萘二异氰酸酯(NDI)，及其结合物。在某些实施方案中，所述异氰酸酯组分为一种异氰酸酯封端的预聚物。所述异氰酸酯封端的预聚物为异氰酸酯和多元醇和/或多胺的反应产物。所述异氰酸酯可为聚氨酯领域技术人员已知的任意类型的异氰酸酯，例如上述多异氰酸酯中的一种。如果使用多元醇来制备异氰酸酯封端的预聚物，则该多元醇通常选自乙二醇、二甘醇、丙二醇、双丙甘醇、 丁二醇、甘油、三羟甲基丙烷、三乙醇胺、季戊四醇、山梨醇，及其结合物。如果使用多胺来制备异氰酸酯封端的预聚物，则该多胺通常选自乙二胺、甲苯二胺、二氨基二苯基甲烷和多亚甲基多亚苯基多胺、氨基醇，及其结合物。合适的氨基醇的实例包括乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺，及其结合物。应认识到，异氰酸酯封端的预聚物可由两种或更多种上述多元醇和/或多胺的组合形成。如以上提到的，所述异氰酸酯或异氰酸酯封端的预聚物还可通过在乳化剂存在下将此类材料与水混合而以含水乳液的形式使用。所述异氰酸酯组分还可以是改性的异氰酸酯，如碳二亚胺、脲基甲酸酯、异氰脲酸酯和缩二脲。其他适用于本发明目的的异氰酸酯包括以下文献中描述的那些=Gismondi等人的美国专利 4，742，113、Mente 等人的 5,093,412、Clarke 等人的 5,425,976、Hsu 的 6，297，313、Thompson等人的 6，352，661、Mente 等人的 6，451，101、Mente 等人的 6，458，238、 Mente 等人的 6，464，820、Mente 等人的 6，638，459、Mente 等人的 6，649，098、Capps 的 6，822，042和Capps的6，846，849 ；及Mente等人的美国专利公开文本2003/0047278,Lu等人的 2005/0221078、Savino 等人的 2005/0242459 和 Evers 等人的 2006/0157183 ；所述文献的公开内容通过引用全部纳入本文。适用于本发明目的的异氰酸酯组分的具体实例可以商标LUPRANATE 从BASF Corporation of Florham Park，NJ 购得，如 LUPRANATE Μ、LUPRANATE MI、LUPRANATE M20SB、LUPRANATE M20HB和LUPRANATE M20FB异氰酸酯。应认识到，所述异氰酸酯组分可包括上述异氰酸酯和/或异氰酸酯封端的预聚物的任意结合物。所述异氰酸酯组分通常具有适于将所述异氰酸酯组分具体施用于木质纤维片的粘度，例如通过喷雾、成雾和/或雾化异氰酸酯组分而将该异氰酸酯组分施用于木质纤维片。通常，异氰酸酯组分根据ASTM D2196在25°C下的粘度为约100至约5，OOOcps、更通常为约100至约2，500cps，并且最通常为约100至约1，OOOcps。无论施用方法如何，异氰酸酯组分的粘度应足以充分涂覆木质纤维片。
通常，例如在0SB、PB、重组板或MDF应用中，基于100重量份反应产物或粘合剂组合物计，异氰酸酯组分的存在量为约1至约20重量份、更通常为约1至约15重量份，并且最通常为约2至约10重量份。一般而言，当使用的异氰酸酯组分过少时，所得复合制品不具有商业成功必需的物理性质。同样，当使用的异氰酸酯组分过多时，复合制品的制备成本一般会增加，超过使用所述量异氰酸酯组分所带来的任何利益。如上文初次介绍时所述，所述复合制品还包含位于多个木质纤维片上的加工助剂。“位于”的含义是该加工助剂与至少一部分木质纤维片接触。由此，所述粘合剂组合物还包含加工助剂。所述加工助剂对异氰酸酯组分具有反应性。因此，加工助剂也可被称为 “异氰酸酯反应性加工助剂”。所述加工助剂包含一种接枝多元醇。在某些实施方案中，所述加工助剂还可包含其他组分，包括补充性多元醇和/或其他标准聚氨酯树脂组分。在另一个实施方案中，所述加工助剂由接枝多元醇组成。在一个实施方案中，所述接枝多元醇为一种聚合物多元醇。在其他实施方案中，所述接枝多元醇选自聚脲(PolyharnstofT(PHD))多元醇、多异氰酸酯加聚(PIPA)多元醇，及其结合物。应认识到，所述加工助剂可包含上述接枝多元醇的任意结合物。接枝多元醇在本领域中还可被称为接枝分散性多元醇(graft dispersion polyol)或接枝聚合物多元醇。接枝多元醇是聚氨酯领域中技术人员已知的，包括通过一种或多种乙烯基单体(例如苯乙烯单体和/或丙烯腈单体)和一种大分子单体在多元醇(例如聚醚多元醇)中原位聚合得到的产物，即聚合物颗粒。在一个实施方案中，所述加工助剂为苯乙烯-丙烯腈接枝多元醇。PHD多元醇通常通过二异氰酸酯与二胺在多元醇中原位反应得到稳定的聚脲颗粒分散体而形成。PIPA多元醇与PHD多元醇类似，不同在于，分散体通常通过二异氰酸酯与烷醇胺而不是二胺的原位反应得到位于多元醇中的聚氨酯分散体而形成。应认识到，本发明不限于制备接枝多元醇的任何具体方法。所述加工助剂用作胶粘剂替代物，例如胶粘蜡或蜡胶粘剂替代物，具体为在复合制品形成后即刻赋予其一定程度的防水性。例如，石蜡为用于OSB和OSL应用的常用蜡胶粘剂。在某些实施方案中，所述木质纤维产品和复合制品基本不含蜡组分，如石蜡。“基本不含”的含义是在这些实施方案中，基于100重量份所述产品或复合制品计，所述蜡组分的存在量通常不大于约5重量份、更通常不大于约2. 5重量份、更通常不大于约1. 5重量份， 并且最通常接近或等于0重量份。在某些实施方案中，所述产品和复合制品完全不含蜡组分。本发明的加工助剂赋予防水性的一种方法为通过至少部分地涂覆木质纤维片的表面，从而降低所述表面的表面张力。所述加工助剂赋予防水性的另一种方法为该加工助剂至少部分地填充木质纤维片内或它们之间的毛细管，从而提供毛细管吸水的屏障。另外， 认为所述加工助剂能降低微米级裂缝和/或纳米级裂缝在复合制品内(例如在粘合剂组合物内)在固化形成所述反应产物的过程中或之后形成。另外，如以上在对毛细管的描述中所提到的，如果所述木质纤维片中已存在所述裂缝，则所述加工助剂至少部分地填充所述裂缝。认为当复合制品在使用中暴露于水分时，阻挡水和填充裂缝会降低分层和溶胀问题。 还认为，所述“填充”主要是由于接枝多元醇的聚合物颗粒而发生。所述加工助剂包含一个连续相和一个不连续相，更通常地，所述接枝多元醇包括所述连续相和不连续相。所述加工助剂的连续相一般不与异氰酸酯组分混溶，提高了具有反应性基团(如羟基(OH))的聚合物颗粒的覆盖率。一旦所述反应性基团发生反应，该反应性基团还可使所述产品和复合制品内部产生交联。以下进一步描述所述聚合物颗粒。所述连续相包含一种异氰酸酯反应性组分，用以赋予加工助剂对该异氰酸酯组分的反应性。在某些实施方案中，如以上所提到的，所述连续相和不连续相均对异氰酸酯组分有反应性。以下将更详细地描述这些实施方案。通常，所述加工助剂的异氰酸酯反应性组分包含一种多元醇。所述多元醇一般为用于形成接枝多元醇的多元醇，所述接枝多元醇在本领域中可被称为载体多元醇；但还可使用与聚合物颗粒不同的多元醇。所述多元醇一般含有至少两个对异氰酸酯组分有反应性的羟基。所述多元醇可与之前对异氰酸酯封端的预聚物的描述中所描述和列举的多元醇相同或不同。所述异氰酸酯反应性组分可包括聚酯多元醇、聚醚多元醇，及其结合物。另外， 所述多元醇可选自，但不限于，脂族多元醇、脂环族多元醇、芳香族多元醇、杂环多元醇，及其结合物。合适多元醇的更具体的实例选自，但不限于，甘油、丙二醇、蔗糖来源的多元醇、 蔗糖/甘油来源的多元醇、三羟甲基丙烷来源的多元醇，及其结合物。在某些实施方案中，所述多元醇为疏水性多元醇。在一个具体实施方案中，所述多元醇为疏水性聚醚多元醇。在另一个具体实施方案中，所述多元醇为疏水性聚酯多元醇。所述疏水性多元醇含有环氧烷。在这些实施方案中，基于100重量份疏水性多元醇的环氧烷计，所述疏水性多元醇通常具有约0至约50重量份、更通常为约2至约20重量份，并且最通常为约5至约15重量份环氧乙烷(EO)。在其他实施方案中，基于100重量份环氧烷计， 所述疏水性多元醇通常具有至少60重量份、更通常至少70重量份，并且最通常至少80重量份的环氧丙烷(P0)。因此，在这些实施方案中，所述疏水性多元醇为富含环氧丙烷的多元醇，其赋予所述疏水性多元醇以疏水性，并因此进一步赋予所述产品和复合制品以疏水性。在某些实施方案中，所述疏水性多元醇的环氧烷包含环氧乙烷和环氧丙烷的混合物。在另一个实施方案中，所述疏水性多元醇的环氧烷只包括环氧丙烷，即所述疏水性多元醇不包括其他环氧烷，如环氧乙烷。在某些实施方案中，所述疏水性多元醇包含本领域中已知的其他类型的环氧烷，例如环氧丁烷(BO)与环氧丙烷的结合，并任选地，与环氧乙烷结合。所述疏水性多元醇的环氧烷可以以各种构型排列，如无规(混嵌)构型、嵌段构型、封端构型，或其结合。例如，在一个实施方案中，所述疏水性多元醇包含环氧乙烷和环氧丙烷的混嵌型混合物。在某些实施方案中，所述疏水性多元醇末端被环氧乙烷封端。基于100重量份所述疏水性多元醇计，该疏水性多元醇通常含有约5至约25重量份、更通常为约5至约20重量份，并且最通常为约10至约15重量份的环氧乙烷末端封闭。应认识到，在某些实施方案中，环氧乙烷只可存在于环氧乙烷末端封闭中；但在其他实施方案中，环氧乙烷还可与环氧丙烷和任选的其他环氧烷(例如环氧丁烷)一起存在于所述疏水性多元醇的环氧烷中。一般而言，为本发明的目的，优选提高疏水性多元醇中环氧丙烷的含量，以赋予所述产品和复合制品以提高的疏水性。适用于本发明目的的疏水性多元醇包括，但不限于，甘油来源的、三羟甲基丙烷来源的、丙二醇来源的和蔗糖来源的聚醚多元醇，及其结合物。在一个实施方案中，所述疏水性多元醇为甘油来源的聚醚多元醇。所述疏水性多元醇的环氧烷一般由该疏水性多元醇的各自的来源部分延伸出。
如以上所提到的，所述加工助剂的不连续相包含聚合物颗粒。如上所述，如果木质纤维片中存在微米级裂缝和/或纳米级裂缝，认为所述加工助剂的不连续相的聚合物颗粒至少部分地填充所述裂缝。聚合物颗粒通常由于其大分子单体成分而较大，即所述聚合物颗粒具有微米级或更大的尺寸，例如微米级或更大的直径。在某些实施方案中，所述聚合物颗粒的平均直径为约0. 1至约10微米、更通常为约0. 1至约1. 5微米。在其他实施方案中， 所述聚合物颗粒的平均直径小于0. 1微米，其赋予加工助剂以纳米聚合物颗粒。当在储存或使用中复合制品暴露于水分时，阻挡水和填充裂缝能减少分层和溶胀问题。除填充裂缝外，在某些实施方案中，所述聚合物颗粒还对异氰酸酯组分有反应性，其可提高由所述产品形成的复合制品的内部结合(IB)强度。如上所述，所述聚合物颗粒通常包含选自以下的单体的反应产物苯乙烯(如α-甲基苯乙烯)、丙烯腈，丙烯酸和甲基丙烯酸的酯、烯键式不饱和腈、胺、酰胺，及其结合物。在某些实施方案中，如上所述，所述聚合物颗粒还包含大分子单体的进一步反应，所述大分子单体如具有一个不饱和度的多元醇，所述反应可将所述聚合物颗粒化学引入。在这些实施方案中，认为由于连接在所述聚合物颗粒上的反应性基团(例如0Η)——其可与异氰酸酯组分反应，所述聚合物颗粒可使复合制品内部发生交联。 还认为，根据所述聚合物颗粒的具体化学组成，该聚合物颗粒可用作“热熔体”粘合剂，例如由苯乙烯和丙烯腈单体形成的聚合物颗粒。在一个实施方案中，所述聚合物颗粒包含苯乙烯丙烯腈(SAN)共聚物，如本领域所理解的，其为苯乙烯单体和丙烯腈单体的反应产物。通常，SAN共聚物的苯乙烯与丙烯腈的重量比为约30 70至约70 30、更通常为约40 60至约60 40、更通常为约45 55 至约60 40、最通常为约50 50至约60 40，并且进一步最通常为约55 45至约 60 40。在一个实施方案中，SAN共聚物的苯乙烯与丙烯腈的重量比为约66. 7 33.3。 在另一个实施方案中，所述聚合物颗粒为脲，其为胺单体与异氰酸酯(NCO)基团(如二异氰酸酯的NCO基团)的反应产物。在另一个实施方案中，所述聚合物颗粒为聚氨酯，其为醇单体与异氰酸酯(NCO)基团(如二异氰酸酯的NCO基团)的反应产物。通常，基于100重量份所述加工助剂计，所述聚合物颗粒在所述加工助剂中的存在量为约5至约70重量份、更通常为约15至约55重量份，并且最通常为约25至约50重量份。在一个实施方案中，基于100重量份所述加工助剂计，所述聚合物颗粒在所述加工助剂中的存在量为约65重量份。如上所述，一般而言，增加聚合物颗粒的量会提高所述产品和复合制品的防水性。 所述接枝多元醇的分子量通常为约400至约20，000、更通常为约500至约 10，000、更通常为约600至约5，000，并且最通常为约700至约3，000。在一个实施方案中， 所述接枝多元醇的分子量为约730。在另一个实施方案中，所述接枝多元醇的分子量为约 3，000。 其他适用于本发明目的的接枝多元醇及其制备方法包括以下美国专利中描述的那些:Grace 等人的 4，522，976、Mente 等人的 5,093,412、Wujcik 等人的 5，179，131、 Huang 等人的 5，223，570、Heinemann 等人的 5，594，066、Kratz 等人的 5，814，699、Falke 等人的 6，034, 146、Falke 等人的 6，103，140、Chang 等人的 6，352，658、Harrison 等人的 6，432，543、Lorenz 等人的 6，472，447、Harrison 等人的 6，649，107 和 Adkins 等人的 7，179，882，所述专利的公开内容通过引用全部纳入本文。
适用于本发明目的的接枝多元醇的具体实例可以商标PLURAC0L 从BASF Corporation of Florham 卩已计，町购得，如卩⑶以⑶!^ 1365、PLURAC0L 4600、PLURAC0L 4650、PLURAC0L 4800、PLURACOL 4815、PLURAC0L 4830 和 PLURAC0L 4850 接枝多元醇。应认识到，所述加工助剂可包括上述接枝多元醇的任意结合物。关于接枝多元醇的详细信息描述于 THE POLYURETHANES HANDBOOK (David Randall & Steve Lee eds. ,John Wiley & Sons, Ltd. 2002)中的第104至105页，将其全部纳入本文。所述加工助剂通常具有适于将所述加工助剂具体施用于木质纤维片的粘度，如通过喷雾、成雾和/或雾化该加工助剂而将该加工助剂施用于木质纤维片。通常，加工助剂根据ASTM D2196在25°C下的粘度为约100至约10，OOOcps、更通常为约500至约5，OOOcps, 并且最通常为约500至约3，OOOcps。无论施用方法如何，加工助剂的粘度应足以充分涂覆木质纤维片。通常，基于100重量份所述反应产物或粘合剂组合物计，加工助剂的存在量为约5 至约40重量份、更通常为约10至约30重量份，并且最通常为约15至约25重量份。应认识到，所述加工助剂可包括上述多元醇、聚合物颗粒和/或接枝多元醇的任意结合物。如以上所提到的，所述产品和复合制品还可包含不同于作为加工助剂或在加工助剂中使用的多元醇的辅助多元醇。由此，所述粘合剂组合物还可包含辅助多元醇。适用作辅助多元醇的多元醇与以上对异氰酸酯封端的预聚物的描述中所描述和列举的相同。辅助多元醇可用于多种目的。例如，具有更高官能度的辅助多元醇(相对于接枝多元醇)可用于提供与异氰酸酯组分反应的另外的反应性基团，或辅助多元醇可用于提高或降低加工助剂的粘度。如果使用的话，辅助多元醇可以以各种量使用。所述产品和复合制品均还可包含添加剂组分。由此，所述粘合剂组合物和由其形成的反应产物还可包含添加剂组分。如果使用的话，添加剂组分通常选自脱模剂、催化剂、 填充剂、阻燃剂、水、增塑剂、稳定剂、交联剂、增链剂、链终止剂、脱气剂、润湿剂、表面改性剂、稳泡剂、去湿剂、干燥剂、减粘剂、增强剂、染料、颜料、着色剂、抗氧化剂、增容剂、紫外线稳定剂、触变剂、抗老化剂、润滑剂、偶联剂、溶剂、流变促进剂、助粘剂、增稠剂、防烟剂、抗静电剂、抗微生物剂、杀菌剂、杀虫剂，及其结合物。如果使用的话，所述添加剂组分可以以各种量存在。应认识到，所述添加剂组分可包括上述添加剂的任意组合。在某些实施方案中，所述添加剂组分包含一种催化剂组分。在一个实施方案中，所述催化剂组分包含一种锡催化剂。适用于本发明目的的锡催化剂包括有机羧酸的亚锡(II) 盐，例如乙酸锡(II)、辛酸锡(II)、乙基己酸锡(II)和月桂酸锡(II)。在一个实施方案中， 所述有机金属催化剂包含二月桂酸二丁锡，其为有机羧酸的二烷基锡(IV)盐。适用于本发明目的的有机金属催化剂的具体实例(例如二月桂酸二丁锡)可以以商品名DABC0 从Air Products and Chemicals, Inc. of Allentown, PA购得。所述有机金属催化剂还可包括有机羧酸的其他二烷基锡(IV)盐，如二丁基二乙酸锡、二丁基马来酸锡和二辛基二乙酸锡。其他适用于本发明目的的催化剂的实例包括氯化亚铁(II)、氯化锌、辛酸铅 ’三 (二烷基氨基烷基)-S-六氢三嗪，包括三(N，N- 二甲基氨基丙基)-S-六氢三嗪；四烷基氢氧化铵，包括四甲基氢氧化铵；碱金属氢氧化物，包括氢氧化钠和氢氧化钾；碱金属醇盐， 包括甲醇钠和异丙醇钾；和含有10至20个碳原子和/或侧链OH基的长链脂肪酸的碱金属盐。
其他适用于本发明目的的催化剂(特别是三聚催化剂)的实例包括N，N，N- 二甲基氨基丙基六氢三嗪、钾、乙酸钾、N，N，N-三甲基异丙基胺/甲酸盐，及其结合物。合适的三聚催化剂的一个具体实例可以以商品名P0LYCAT 从Air Products and Chemicals, Inc. 处购得。其他适用于本发明目的的催化剂(特别是叔胺催化剂)的实例包括二甲基氨基乙醇、二甲基氨基乙氧基乙醇、三乙胺、N，N，N，，N，-四甲基乙二胺、N，N- 二甲基氨基丙基胺、 N，N，N’，N’，N”-五甲基二亚丙基三胺、三(二甲基氨基丙基)胺、N，N-二甲基哌嗪、四甲基亚氨基-二(丙基胺)、二甲基苄基胺、三甲基胺、三乙醇胺、N，N- 二乙基乙醇胺、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、二(2-二甲基氨基-乙基)醚、N，N-二甲基环己基胺 (DMCHA)、N, N, N，，N，，N” -五甲基二亚乙基三胺、1，2- 二甲基咪唑、3- ( 二甲基氨基)丙基咪唑，及其结合物。合适的叔胺催化剂的具体实例可以以商品名P0LYCAT 从Air Products and Chemicals, Inc. ￠1 !!^如果使用的话，所述催化剂组分可以以各种量使用。应认识到，所述催化剂组分可包括上述催化剂的任意结合物。通常，基于100重量份所述产品或复合制品计，所述异氰酸酯组分和加工助剂以约1至约25重量份、更通常为约1至约15重量份、更通常为约1至约10重量份，并且最通常为约1至约5重量份的结合量存在于所述产品或复合制品中。“结合量”的含义是异氰酸酯组分和加工助剂各自均以正量(即基于100重量份所述产品或复合制品计，大于0重量份的量)存在于所述产品或复合制品中。所述异氰酸酯组分和加工助剂可以各种重量比存在于所述产品或复合制品中。通常，异氰酸酯组分和加工助剂所存在的重量比为约10 1 至约1 10、更通常为约5 1至约1 5、更通常为约4 1至约1 4，并且最通常为约 4 1至约2 1。一般而言，必须存在有效量的接枝多元醇以赋予木质纤维复合制品以疏水性，以及本文描述的其他物理性质，如产物的冷粘着性。通常，基于100重量份所述产品或复合制品计，所述接枝多元醇以至少约0. 25重量份、更通常至少约0. 5重量份，并且最通常至少约1重量份的量存在于所述产品和复合制品中。应认识到，所述产品和复合制品中还可存在其他任选的组分，例如辅助多元醇和/或添加剂组分。在某些实施方案中，所述产品和复合制品基本不含脲甲醛(UF)树脂和/或酚醛 (PF)树脂。“基本不含”的含义是在这些实施方案中，基于100重量份所述产品或复合制品计，所述UF树脂和/或PF树脂的存在量不大于约15重量份、更通常不大于约10重量份、 更通常不大于约5重量份，并且最通常接近或等于0重量份。在其他实施方案中，所述产品和复合制品完全不含UF树脂和/或PF树脂。粘合剂组合物中的异氰酸酯组分和加工助剂可以多种方式提供给消费者，如在有轨车、罐车、大型筒和容器或小型筒、搬运箱和工具箱中。例如，一个筒可装有异氰酸酯组分，另一个筒可装有加工助剂。独立地将各组分提供给消费者，能减少各组分的过早反应， 并为形成粘合剂组合物提供增加的制剂灵活性。例如，消费者可选择具体的异氰酸酯组分和具体的加工助剂及其量，以制备所述产品和由其形成的复合制品。如果使用其他组分 (如辅助多元醇和/或添加剂组分，例如催化剂组分)的话，此类组分可单独提供，或与异氰酸酯组分和加工助剂中的一种或两种预混。由所述产品形成的复合制品可有多种尺寸、形状和厚度。例如，本发明的复合制品的构型可模仿常规复合制品，如0SB、PB、重组板和MDF梁、板或嵌板。所述复合制品还可为各种复杂形状，如模制品、仪表板、家具等。如上所述，在某些实施方案中，所述复合制品为纤维板，例如MDF。在其他实施方案中，所述复合制品为0SB、重组材或0SL。在其他实施方案中，所述复合制品为PB。所述复合制品可包含一个或多个层。例如，如本领域技术人员所理解的，如果所述复合制品为0SB，则该复合制品可包含一个层(例如一个核心层)、两个层 (例如一个核心层和一个表面层/表层(fascia layer))或三个或更多个层(例如一个核心层和两个表层)。在某些实施方案中，如OSB应用中，所述复合制品具有第一表层，其包含压缩在一起并基本沿第一方向定向的多个木质纤维片的第一部分。所述复合制品还具有与所述第一表层隔开且与之平行的第二表层，其包含压缩在一起并基本沿第一方向定向的多个木质纤维片的第二部分。所述复合制品还具有一个位于第一和第二表层之间的核心层，其包含压缩在一起并基本沿不同于所述第一方向的第二方向定向的多个木质纤维片的剩余部分。 在这些实施方案中，所述多个木质纤维片的至少一部分与本发明的粘合剂组合物压缩在一起，所述粘合剂组合物固化形成如上描述和例举的反应产物。例如，所述核层可包含由所述粘合剂组合物形成的反应产物。除核层外，所述表层也可包括由粘合剂组合物形成的反应产物；或者所述表层和核层之一包括由粘合剂组合物形成的反应产物。根据所述层的各自的粘合剂组合物中使用的具体组分，所述层可各自包含不同的反应产物。在某些实施方案中，如本领域所理解的，至少一个层(例如一个或两个所述表层)还可包含酚醛(PF)树脂。每个层可为各种厚度，如常规OSB层中的那些厚度。本领域技术人员应认识到，OSL 通常具有基本只沿一个方向定向的木质纤维片。其他类型的复合制品(例如木材复合材料)及其制备方法——其可为本发明目的例如通过使用粘合剂组合物而形成——描述于 THE POLYURETHANES HANDBOOK(David Randall & Steve Lee eds. ， John Wiley & Sons， Ltd. 2002)的第395至408页中，将该文献的全部内容纳入本文。所述复合制品可具有原始厚度，即制备后的厚度，例如压制所述产品形成复合制品后的厚度。通常，由于本发明的反应产物，基于根据ASTM 01037的对小时冷浸试验，所述复合制品的溶胀小于约10%、更通常小于约5%，并且最通常小于约3%。所述厚度可以变化，但通常为约0. 25至约10英寸、更通常为约0. 25至约5英寸，并且最通常为约0. 25 至约1.5英寸。应认识到，当描述除板或嵌板以外的复杂形状时，描述厚度可能不合适。因此，基于复合制品的最终构型，复合制品可有多种尺寸。所述复合制品具有内部结合(IB)强度。通常，由于本发明的反应产物，即粘合剂组合物的加工助剂，根据ASTM D1037的IB强度大于约20磅/平方英寸(psi)、更通常大于约30磅/平方英寸，并且最通常大于约40磅/平方英寸。在某些实施方案中，根据ASTM D1037，所述复合颗粒的IB强度通常为约50至约500psi、更通常为约100至约300psi，并且最通常为约150至约250psi。如本领域普通技术人员所理解的，IB强度为“脆化强度”性质。通常，在常规复合制品中，随着IB强度的增加，挠曲性质如弹性模量(MOE)和断裂模量(MOR)变化，具体地， MOE 一般随IB强度的增加而减小。但非常出人意料地，对于本发明的复合制品，MOE —般随 IB强度的增加而增加。认为，该预料不到的关系一部分是由于本发明的反应产物，即粘合剂组合物的加工助剂而产生的。
所述复合制品根据ASTM D1037的MOE通常大于75，OOOpsi、更通常大于 95，OOOpsi、更通常大于100，OOOpsi，并且最通常大于110，OOOpsi。所述复合制品根据ASTM D1037的MOR通常大于3，OOOpsi、更通常大于3，250psi、更通常大于3，300,并且最通常大于 3，500psi。本发明还提供了一种形成制品的方法，所述制品可为所述产品或复合制品，所述产品通常作为形成复合制品的中间体而形成。为形成所述制品，提供木质纤维片。如上文所描述和示例的，木质纤维片可源自多种木质纤维来源并可由多种方法形成，如本领域所理解的。将异氰酸酯组分和加工助剂和任选的其他组分如辅助多元醇和/或添加剂组分 (后文中其全部被称为组分)施用于多个木质纤维片以形成本发明的产品。所述组分可同时施用于木质纤维片，或可在不同时间施用于木质纤维片。在一个实施方案中，在施用异氰酸酯组分之前，将加工助剂施用于木质纤维片。在另一个实施方案中，在施用异氰酸酯组分之后，将加工助剂施用于木质纤维片。在另一个实施方案中，将加工助剂和异氰酸酯组分同时施用于木质纤维片。例如，可先将加工助剂施用于木质纤维片，然后可在一段时间后将异氰酸酯组分施用于该木质纤维片，反之亦然。或者，所述组分可独立地同时施用和/或经预混而同时施用。在一个实施方案中，将所述组分混合形成一种混合物，从而将该混合物施用于木质纤维片。可通过多种方法将所述组分施用于木质纤维片，所述方法如混合、碾转、辊压、喷雾、压片、吹管用树脂浸透(blow-line resination)、掺混(例如吹管掺混)等。例如， 所述组分和木质纤维片可在成块过程中一起混合或研磨，所述块还被称为粘合剂-木质纤维混合物、垫或“配料”，下文将对其进行进一步描述。如上所述，异氰酸酯组分和加工助剂彼此具有反应性，因此它们在反应条件下接触时，会开始彼此反应。通常，如本领域所理解的，所述组分通过喷雾、雾化或成雾法施用于木质纤维片。 然后可使所述块形成产品，如通过将所述块放在载体(例如传送带)上，或者，所述产品可在载体上直接形成，即所述粘合剂-木质纤维混合物在载体上直接形成。换句话说，使含有施用于其上的异氰酸酯组分和加工助剂的多个木质纤维片排列在载体上从而形成所述块。 排列后，所述块具有预定的宽度和预定的厚度，所述多个木质纤维片松散地在所述载体上定向。根据复合制品需要的最终宽度和厚度确定所述块的预定的宽度和厚度，下文将对其进行进一步描述。如上所述，然后可使所述产品形成为多种形状，如板或嵌板，或形成如上所描述和示例的更复杂的形状，如通过模制或挤出所述产品从而形成复合制品。在某些实施方案中，所述组分通过喷雾、雾化和/或成雾而施用于木质纤维片上， 同时在合适的设备中搅动所述木质纤维片。喷雾、雾化和成雾可通过使用喷嘴进行，如对其供应每一种组分的一个喷嘴或对其供应预混的两种或更多种组分的多个喷嘴。一般而言， 至少一个喷嘴施用异氰酸酯组分，至少一个喷嘴施用加工助剂。为使木质纤维片的覆盖率最大化，当在旋转混合机或类似装置中鼓转木质纤维片时，一般通过在木质纤维片上喷雾所述组分的液滴或使所述组分的颗粒雾化或成雾来施用该组分。作为另一个实例，可在装配有至少一个、通常至少两个旋转式圆盘雾化器的转鼓式混合机中用所述组分涂覆木质纤维片。如本领域所理解的，还可使用包括挡板的转鼓、滚筒或辊。或者，如上所述，可将木质纤维片直接置于载体，并可以例如通过喷雾或压片将所述组分施用于木质纤维片，形成述产品。例如，可将木质纤维片置于传送带或板上，然后喷雾所述组分，形成所述产品。另外，可使至少一种所述组分(例如加工助剂)已经存在于木质纤维片上，然后可将粘合剂组合物的一种或多种剩余组分(例如异氰酸酯组分)施用于木质纤维片和加工助剂。待施用并与木质纤维片混合的所述组分的量取决于几个变量，包括使用的具体组分、尺寸、所用木质纤维片的含湿量和类型、复合制品的预期用途、以及复合制品的所需性质。按上述制备的粘合剂-木质纤维混合物在本领域中被称为“配料”。形成的配料(即所述产品)通常形成为一层或多层垫，将该垫压缩成例如0SB、PB、重组板、MDF，或所需形状和尺寸的另一种复合制品。如上所述，所述产品还可例如通过模塑或挤出所述配料而形成更复杂的形状。所述垫可以任意合适的方式形成。例如，所述配料可从位于环形带上空的一个或多个加料斗中沉积至该环形带或输送器上所携带的板状走车上。当形成多层垫时，使用多个加料斗，每个加料斗具有在走车整个宽度上延伸的分散头或成形头，随着走车在成形头之间移动，连续地沉积配料的一个独立层。所述垫的厚度(即预定厚度)将根据例如以下因素变化木质纤维片的尺寸和形状、形成所述垫使用的具体方法、最终复合制品的所需厚度和密度、以及在压缩循环中使用的压力。所述垫(所述产品)的预定厚度一般为复合制品最终厚度的约5倍至约20倍。例如，对于0. 5英寸厚且最终密度为约351bs/ft3的压缩板或碎料板，所述垫最初通常为约3英寸至约6英寸厚。所述垫的预定宽度通常与复合制品的最终宽度基本相同；但根据复合制品的构型，最终宽度可为预定厚度的几分之一，这与对预定厚度的描述相似。如以上提到的，木质纤维片松散地在所述产品例如垫中定向。如上所述，提供一种载体，如传送带或板，并将所述产品置于载体上。另外如上所述，所述产品可在载体上直接形成和/或在例如转鼓中形成后转移至载体。加工助剂主要维持多个木质纤维片在所述产品中的方向。换句话说，加工助剂用作“增粘剂”或“粘性胶”，并可用作UF和/或PF树脂的替代物。因此，所述粘合剂组合物具有冷粘着性。如本领域普通技术人员所理解的，可以多种方式确定冷粘着性。例如，可使用“坍落度”试验(“slump”teSt)，其使用装满所述块的漏斗，然后将该漏斗翻转到一个表面上并移去漏斗，从而使所述块(以漏斗形状)保留在所述表面上。然后可观察该漏斗形状的块的形状随时间的变化，例如由于该漏斗形状的块的坍落/倒塌而致的角度的变化。另一个实例在本领域中被称为“雪球”试验，其中可抓起一把所述块，在手中将所述块制成球，上下抛球来确定该球是否散开。其他适用于本发明目的的试验描述于ASTM D1037中。特别地，加工助剂基本能维持所述块的预定的宽度和厚度， 所述块例如所述产品(当所述产品在载体上时)。可认识到，当载体例如通过输送而移动时，加工助剂能保持所述产品(例如垫)不会由于震动而散开。例如，如果载体是一种板， 在将板移动至压机时也可产生震动。所述震动可导致木质纤维片的定向问题，可导致内部结合(IB)强度降低，并且还可导致其他类似问题。所述复合制品通常通过在升高的温度并在压力下压缩所述块而由所述产品(例如垫)形成。所述条件有助于粘合剂组合物反应形成所述反应产物。由于加工助剂能起到增粘剂作用，因此其可例如通过减小在向所述块施加压力时吹散木质纤维片的可能，来降低木质纤维片在所述块中的移动。具体地，相对于用以形成常规复合制品的常规压制速度和/或压力，可提高向所述块施加压力以形成复合制品的速度，这会为本发明复合制品的制造者提供经济利益，如提高生产量。通常，对所述块施加热，以促进粘合剂组合物的固化。压制温度、压力和时间可根据以下因素宽范围地变化复合制品的形状、厚度和所需密度；木材薄片的尺寸和类型；木材薄片的含湿量；和使用的具体组分。例如，压制温度可为约100°c至约300°C。为使内部蒸汽的产生最小化和使最终复合制品的含湿量降至所需水平以下的情况最少化，压制温度通常小于约250°C，并且最通常为约180°C至约240°C。使用的压力一般为约300至约800 磅/平方英寸(psi)。通常，压制时间为120至900秒。使用的压制时间应充分持续至使粘合剂组合物至少基本固化(以基本形成所述反应产物)和提供所需形状、尺寸和强度的复合制品。对于例如压缩板或PB板的制备，压制时间主要取决于制备的复合制品的板厚度。 例如，对于约0. 5英寸厚的压制复合制品而言，压制时间一般为约200秒至约300秒。其他适用于形成本发明复合制品的方法描述于如上所述的以下文献中=Mente等人的美国专利 6，451，101、Mente 等人的 6，458，238、Mente 等人的 6，464，820、Mente 等人的 6，638，459、Mente 等人的 6，649，098 和 Coleman 的 6，344，165 ；以及 Mente 等人的美国专利公开文本 2003/0047278、Lu 等人的 2005/0221078 和 Savino 等人的 2005/(^似459。本发明还提供了一种赋予木质纤维片疏水性的方法。所述方法包括向木质纤维片施用加工助剂的步骤，如上所描述和示例的。如上所述，通过赋予疏水性，当暴露于水分时， 复合制品不易溶胀。以下实施例对本发明的木质纤维产品和木质纤维复合制品进行了示例说明，所述实施例意在示例说明而非限制本发明。实施例制备木质纤维复合制品的实施例，具体地，制备1个比较例(比较例)和三个本发明实施例(本发明实施例1至3)。以下形成的木质纤维复合制品为碎料板。使用通常用于制备碎料板(PB)的制备方法来制备各实施例，从而使制备方法不会给各实施例带来差别。 下表I中指明了用于形成木质纤维产品的各种组分的量和类型，所有以重量份计的值均基于100重量份的全部组分。表I
权利要求
1.一种木质纤维产品，其包含多个木质纤维片；一种位于所述多个木质纤维片上的异氰酸酯组分；和一种位于所述多个木质纤维片上并包含一种接枝多元醇的加工助剂，所述接枝多元醇含有一个包含异氰酸酯反应性组分的连续相，和一个包含聚合物颗粒的不连续相；基于100重量份所述木质纤维产品计，所述异氰酸酯组分和所述加工助剂以约1至约 25重量份的结合量存在于所述木质纤维产品中。
2.权利要求1所述的木质纤维产品，其中所述接枝多元醇为一种聚合物多元醇。
3.权利要求1所述的木质纤维产品，其中所述接枝多元醇选自聚脲(PHD)多元醇、多异氰酸酯加聚(PIPA)多元醇，及其结合物。
4.权利要求1所述的木质纤维产品，其基本不含蜡组分。
5.利要求1所述的木质纤维产品，其中基于100重量份所述加工助剂计，所述聚合物颗粒以约5至约70重量份的量存在于所述加工助剂中。
6.权利要求5所述的木质纤维产品，其中所述聚合物颗粒包含苯乙烯丙烯腈(SAN)共聚物。
7.权利要求6所述的木质纤维产品，其中所述SAN共聚物的苯乙烯与丙烯腈的重量比为约30 70至约70 30。
8.权利要求1所述的木质纤维产品，其中所述异氰酸酯组分选自聚合的二苯基甲烷二异氰酸酯(PMDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，及其结合物。
9.权利要求1所述的木质纤维产品，其中所述连续相包含一种多元醇。
10.权利要求9所述的木质纤维产品，其中所述多元醇为一种疏水性多元醇。
11.权利要求1所述的木质纤维产品，其中基于100重量份所述木质纤维产品计，所述多个木质纤维片以约75至约99重量份的量存在。
12.权利要求11所述的木质纤维产品，其中基于100重量份所述木质纤维产品计，所述异氰酸酯组分和所述加工助剂以约1至约15重量份的结合量存在于所述木质纤维产品中。
13.权利要求11所述的木质纤维产品，其中基于100重量份所述多个木质纤维片计，所述多个木质纤维片的含湿量为约1至约20重量份。
14.权利要求1所述的木质纤维产品，其中所述木质纤维产品为定向刨花板(OSB)产品、定向层积材(OSL)产品、碎料板(PB)产品或重组板产品。
15.权利要求1所述的木质纤维产品，其中所述木质纤维产品为一种纤维板产品。
16.权利要求1所述的木质纤维产品，其中所述木质纤维产品为一种胶合板产品。
17.一种木质纤维复合制品，其包含基于100重量份所述木质纤维复合制品计，以约75至约99重量份的量存在的多个木质纤维片；和异氰酸酯组分和加工助剂的反应产物，所述反应产物将所述多个木质纤维片结合在一起，并且基于100重量份所述木质纤维复合制品计，以约1至约25重量份的量存在于所述木质纤维复合制品中；其中所述加工助剂包含选自如下物质的接枝多元醇聚合物多元醇、聚脲(PHD)多元醇、多异氰酸酯加聚(PIPA)多元醇，及其结合物。
18.权利要求17所述的木质纤维复合制品，其基本不含蜡组分。
19.权利要求17所述的木质纤维复合制品，其中所述接枝多元醇具有一个包含一种多元醇的连续相和一个包含聚合物颗粒的不连续相，基于100重量份所述加工助剂计，所述聚合物颗粒以约5至约70重量份的量存在于所述加工助剂中。
20.权利要求19所述的木质纤维复合制品，其中所述聚合物颗粒包含苯乙烯丙烯腈 (SAN)共聚物。
21.权利要求20所述的木质纤维复合制品，其中所述SAN共聚物的苯乙烯与丙烯腈的重量比为约30 70至约70 30。
22.权利要求19所述的木质纤维复合制品，其中所述异氰酸酯反应性组分的所述多元醇为一种疏水性多元醇。
23.权利要求17所述的木质纤维复合制品，其在根据ASTMD1037的M小时冷浸试验中表现出的溶胀小于约10%。
24.权利要求17所述的木质纤维复合制品，根据ASTMD1037，其内部结合(IB)强度大于约 IOOpsi。
25.权利要求17所述的木质纤维复合制品，其中基于100重量份所述木质纤维复合制品计，所述反应产物以约1至约15重量份的量存在于所述木质纤维复合制品中。
26.权利要求17所述的木质纤维复合制品，其中基于100重量份所述多个木质纤维片计，所述多个木质纤维片的含湿量为约1至约20重量份。
27.一种形成一种制品的方法，其包含以下步骤提供多个木质纤维片；向所述多个木质纤维片施用一种异氰酸酯组分和一种加工助剂；使含有施用于其上的异氰酸酯组分和加工助剂的多个木质纤维片在一种载体上排列以形成一种具有预定宽度和预定厚度的块，所述多个木质纤维片松散地在所述载体上定向，所述加工助剂包含一种接枝多元醇，所述接枝多元醇含有一个包含异氰酸酯反应性组分的连续相，和一个包含聚合物颗粒的不连续相；和使所述异氰酸酯组分和所述加工助剂反应；其中所述加工助剂基本维持所述多个木质纤维片在所述块中的定向，从而基本维持载体上所述块的预定宽度和预定厚度。
28.权利要求27所述的方法，其中先将所述加工助剂施用于所述多个木质纤维片，然后将所述异氰酸酯组分施用于所述多个木质纤维片。
29.权利要求27所述的方法，其中先将所述异氰酸酯组分施用于所述多个木质纤维片，然后将所述加工助剂施用于所述多个木质纤维片。
30.权利要求27所述的方法，在将所述异氰酸酯组分和对所述异氰酸酯组分有反应性的加工助剂施用于所述多个木质纤维片的步骤前，还包含混合所述异氰酸酯组分和所述加工助剂以形成一种混合物的步骤。
31.权利要求27所述的方法，其中将所述异氰酸酯组分和所述加工助剂同时施用于所述多个木质纤维片。
32.权利要求27所述的方法，其中所述接枝多元醇为一种聚合物多元醇。
33.权利要求27所述的方法，其中所述接枝多元醇选自聚脲(PHD)多元醇、多异氰酸酯加聚(PIPA)多元醇，及其结合物。
34.权利要求27所述的方法，还包含对所述块以足以形成木质纤维复合制品的一段时间施加压力的步骤。
35.权利要求34所述的方法，还包含对所述块以足以形成木质纤维复合制品的一段时间施加热的步骤。
36.一种赋予多个木质纤维片以疏水性的方法，所述方法包含向所述多个木质纤维片施用一种加工助剂的步骤，所述加工助剂包含一种接枝多元醇，所述接枝多元醇含有一个包含异氰酸酯反应性组分的连续相，和一个包含聚合物颗粒的不连续相。
37.权利要求35所述的方法，其中所述接枝多元醇为一种聚合物多元醇。
38.权利要求35所述的方法，其中所述接枝多元醇选自聚脲(PHD)多元醇、多异氰酸酯加聚(PIPA)多元醇，及其结合物。
39.权利要求35所述的方法，其中所述加工助剂的异氰酸酯反应性组分包含一种疏水性多元醇。
全文摘要
一种木质纤维产品包含多个木质纤维片、和置于所述片上的一种异氰酸酯组分和一种加工助剂。所述加工助剂对异氰酸酯组分有反应性，包含一种具有一个连续相和一个不连续相的接枝多元醇，并可用于形成木质纤维复合制品。所述加工助剂可用于赋予所述复合制品以防水性、耐溶胀性和韧性，并在由所述产品制备复合制品过程中提供冷粘着性。所述连续相包含一种异氰酸酯反应性组分。所述不连续相包含聚合物颗粒。基于100重量份所述产品计，所述异氰酸酯组分和所述加工助剂以约1至约25重量份的结合量存在于所述产品中。所述复合制品可为多种工程木质纤维复合物，如定向刨花板(OSB)、碎料板(PB)、重组板或纤维板。
文档编号C08G18/10GK102165015SQ200980137704
公开日2011年8月24日 申请日期2009年7月13日 优先权日2008年7月25日
发明者D·C·门特 申请人:巴斯夫欧洲公司