[发明专利]木质纤维素复合制品

说明书

本文提供了木质纤维素复合制品和用于形成所述木质纤维素复合制品的方法。在一方面，所述木质纤维素复合制品包括：多个木质纤维素片，所述多个木质纤维素片来源于木材；以及粘合剂体系，所述粘合剂体系安置在所述多个木质纤维素片上以用于结合所述多个木质纤维素片。在一方面，所述粘合剂体系包括：粘结剂组分，所述粘结剂组分包括二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和/或聚合二苯基甲烷二异氰酸酯(pMDI)；以及催化剂组分，所述催化剂组分包括咪唑的水溶液。

技术领域

本公开总体上涉及木质纤维素复合制品，并且更具体地涉及包含多个木质纤维素片和安置在所述多个木质纤维素片上的粘合剂体系的木质纤维素复合制品，以及形成所述木质纤维素复合制品的方法。

背景技术

如定向刨花板(OSB)、定向刨花材(oriented strand lumber，OSL)、颗粒板(PB)、重组木、农用纤维板(agrifiber board)、万花板、碎料板和纤维板(例如中密度纤维板(MDF))等木质纤维素复合制品通常通过在共混器或类似设备中将木质纤维素片翻滚或搅动的同时将木质纤维素片与粘结剂组合物(例如树脂)共混或用粘结剂组合物喷涂木质纤维素片来产生。在充分共混以形成粘结剂-木质纤维素混合物后，现在涂覆有粘结剂组合物的木质纤维素片形成产品，具体地松散毡，将所述松散毡在加热的压板/板之间压缩以使粘结剂组合物凝固并将木质纤维素片以致密的形式，如以板、面板或其它形状结合在一起。用于压缩松散毡的常规工艺通常在约120℃到约225℃的温度下、在存在不同量蒸汽的情况下进行，所述蒸汽可以有目的地注射到松散毡中或通过从松散毡中的木质纤维素片释放夹带的水分而产生。这些工艺通常要求在将木质纤维素片与粘结剂组合物共混之前木质纤维素片的水分含量介于约2重量％到约20重量％之间。

木质纤维素片可以呈碎屑、刨花、线、稀松布、晶片、纤维、锯末、甘蔗渣、稻草和木丝的形式。当木质纤维素片的尺寸相对较大时，例如1到7英寸，通过所述工艺生产的木质纤维素复合制品可以称为工程木材。这些工程木材包含刨片层积材(laminated strandlumber)、OSB、OSL、重组木、平行胶合材(parallel strand lumber)和单板层积材(laminated veneer lumber)。当木质纤维素片相对较小时，例如典型的锯末和精细纤维尺寸，木质纤维素复合制品是颗粒板(PB)和纤维板，例如MDF。如胶合板等其它工程木材采用更大的木料片材，所述木料片材由粘结剂组合物以夹层构造保持在一起。如重组木等又其它工程木材采用薄的、长的、不规则的木片，所述木片的平均直径范围为约2mm到10mm并且长度为几英尺。

开发工程木材是因为用于切割木材的合适大小的树干越来越稀缺。此类工程木材可以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以由加工其它木材和木质纤维素材料产生的废料制成。这使得回收过程高效和节能，并且节省垃圾填埋场空间。

已用于制造此类木质纤维素复合制品的粘结剂组合物包含苯酚甲醛(PF)树脂、脲甲醛(UF)树脂和异氰酸酯树脂。基于异氰酸酯化学物质的粘结剂组合物在商业上是理想的，因为它们具有低吸水率、高粘合性和内聚强度、配方灵活性、固化温度和固化速率方面的通用性、优异的结构性质、与高水含量的木质纤维素材料结合的能力，并且重要的是，零甲醛排放。使用此类粘结剂组合物的木质纤维素复合制品被赋予对应的性质/益处。

木质纤维素材料可以用聚亚甲基聚(苯基异氰酸酯)(也称为聚合MDI或pMDI)处理以提高复合制品的强度。通常，此类处理涉及将异氰酸酯施涂到木质纤维素材料并通过施加热量和压力或在室温下使异氰酸酯固化。尽管可以使pMDI在环境条件下固化，但在某些情况下，残留的异氰酸酯(NCO)基团在经处理的制品上保留数周甚至数月。甲苯二异氰酸酯(TDI)也可以用于此类目的，但是从环境角度来看通常不可接受。异氰酸酯预聚物是优选的异氰酸酯材料，其已用于粘结剂组合物中以解决各种处理问题，特别是在减少对压板的粘附性和降低异氰酸酯的反应性方面。