[发明专利]基于木质素的粘合剂及其制备工艺

说明书

本发明涉及碎料板、纤维板、薄片板、胶合板和类似木基产品的制备，其中包含与粘合性粘结剂混合并粘结在一起的木素纤维素碎料、纤维、薄片或单板。具体地说，本发明涉及新型木质素基粘合剂及其制备工艺，以及用该粘合剂制造的碎料板、纤维板和薄片板。

在近十年期间，碎料板、薄片板和纤维板、尤其中密度纤维板(以下也简称MDF板)产量的迅速增加，已经产生了对廉价、可大量供应且不依赖于原油的粘合剂的需求。木质素非常符合这些要求，而且它不含任何甲醛，后者在传统上被认为是惯用脲-甲醛(UF)粘合剂的一个严重问题。作为一种主要木材成分，天然木质素既不吸湿也不溶于水。然而，在技术制浆期间，由于降解和化学变化，木质素变得可溶于水。

废亚硫酸盐液(SSL)作为纸、木材及其它木素纤维素材料的一种粘合剂的用途是本技术中众所周知的，而且在近三十年期间已经提交了一大批专利申请，涉及以木质素产品作为粘合剂代替惯用PF或UF粘合剂用于碎料板、胶合板和纤维板的用途。参照DE专利号3 037 992、3 621 218、3 933 279、4 020 969、4 204 793和4 306 439和PCT申请公开号WO93/25622、WO94/01488、WO95/23232和WO96/03546。

使用SSL作为纤维板制造用粘合剂的主要缺点是它的吸湿性。由于这个理由，它确实无法与其它天然粘合剂或合成粘合剂竞争。当把SSL作为粘合剂应用时，必须通过固化将其转化为一种不溶性物质。化学上，木质素的固化是一个交联过程，这导致在不同木质素分子之间或在一个大分子内部形成新碳-碳键和醚键。分子间以及分子内交联反应减少了木质素的溶解度和溶胀。木质素中的交联既可以通过缩合也可以通过基团偶合反应来实现。对于缩合反应，要么需要高温和长时间加热，要么需要无机酸，这会引起木材碎料中的结构变化或炭化。最近，开发了通过基团化合进行的木质素磺酸盐分子的交联。在大多数情况下，附加的木质素交联剂是必要的，例如环氧化物、多异氰酸酯、多醇、聚丙烯酰胺类、聚乙烯亚胺和醛。

进而，已经有人显示，漆酶类及其它过氧化物酶类可以用来作为木质素的聚合或固化催化剂(DE专利号3 037 992，WO96/03546)。然而，促使基团反应的酶迄今为止只显示出有限的成功。纤维板生产中使用的纤维和木片含有5～20％水，而所用的漆酶需要一些水才能有效地催化纤维板长期粘结所需要的聚合为止。然而，像天然木质素这样的牛皮纸浆木质素绝大部分是不溶于水的，因而在生产线上形成了两个固相。这些固体的不均匀分布造成了加压阶段形成的板出现斑点和强度性质上的重大失误。

由于以上提到的理由，木质素基板生产工艺迄今为止还没有导致任何重大的实际应用。

本发明旨在清除与先有技术有关的问题。具体地说，本发明的一个目的是要提供一种能与碎料板、纤维板和类似木基产品一起使用的新型木质素基粘合性粘结剂。本发明的另一个目的是提供新型碎料板、纤维板和类似木基产品。第三个目的是提供该粘合性粘结剂的制造方法。

这些目的及其它目的，连同其胜过已知木质素基粘合剂及其制备工艺的优点一起，在随后的说明书中将变得显而易见，而且如同以下所述和所提出的权利要求那样是由本发明完成的。

按照本发明，木质素，或用氧化酶聚合的木质素，添加并混合到呈泡沫形式的、用来作为木基产品的木质素纤维素原材料的纤维或木片或薄片中，以提供这些固体的一种均匀分散液。

发泡的UF和PF粘合剂是技术上已知的。所述泡沫体是用于改善工艺性能和产品质量的，尤其用于有高固体含量的粘合剂中。加拿大专利申请号2,114,258描述了用UF树脂和动物血的发泡混合物进行的碎料板生产。DE3,644,067也描述了发泡材料用于粘结纤维和薄片，以生产一种家具上细碎料(纤维或粉末)的均匀粘合性施用。T.Sellers在Forest Prod.J.38(1988)p 55-56中描述了发泡UF和PF树脂在碎料板制造中、尤其在该粘合剂的较高固体含量时的优异性能。然而，这些先有技术参考文献没有一篇提到含有木质素的粘合性粘结剂的发泡。应当进一步注意的是，在以上所述的解决办法中，气体的组合物是不重要的。

按照本发明的木质素基粘合性粘结剂组合物包含一种从木素纤维素原材料制浆工艺中分离出来的木质素的水悬浮液。这种悬浮液已被发泡到液体混合物体积的1.05～10倍、较好1.1～8倍、尤其1.2～5倍。较好的是使用聚合的牛皮纸浆木质素作为木质素成分。该泡沫将使固相和液相均化，增大该混合物的粘度，和防止固体沉降。