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CN103108933A - 大豆胶粘剂及由其制成的复合物 - Google Patents

大豆胶粘剂及由其制成的复合物 Download PDF

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CN103108933A CN2011800446229A CN201180044622A CN103108933A CN 103108933 A CN103108933 A CN 103108933A CN 2011800446229 A CN2011800446229 A CN 2011800446229A CN 201180044622 A CN201180044622 A CN 201180044622A CN 103108933 A CN103108933 A CN 103108933A
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Abstract

一种不含甲醛的水性胶粘剂组合物，其包括(a)大豆蛋白和(b)氧化镁或氧化镁与氢氧化镁的混合物，其中除去水的重量，组分(a)和(b)一起构成组合物的至少50重量％。

Description

大豆胶粘剂及由其制成的复合物
相关申请的互相参引
本申请要求2010年9月20日提交的美国临时申请61/384,603的优先权，该临时申请全文以引用的方式纳入本说明书。
技术领域
本公开内容涉及用于制造木质纤维素复合物的大豆胶粘剂。
背景技术
木质纤维素基复合物由小尺寸的纤维材料片形成，所述纤维材料用胶粘剂(即粘合剂)粘合。通常，将实体木材粉碎成较小的片，例如股(strand)、纤维(fiber)和屑(chip)。然后将胶粘剂组合物加至木材组分中。所获得的混合物经过加热和加压得到复合物。所述胶粘剂混合物通常为仅有的非木质纤维素组分。
最常用的木材胶粘剂为酚醛树脂(PF)和脲甲醛树脂(UF)。对于PF和UF树脂至少有两方面的顾虑。首先，在制造和使用木质纤维素基复合物过程中生成挥发性有机化合物(VOC)。例如，加州空气资源委员会(California Air Resources Board，CARB)估计加州每年从用UF树脂粘合的木材复合物产品中释放的甲醛多达400吨。对于释放性VOC(尤其是甲醛)对人类健康的影响的逐渐增加的担忧已经促进了对更为环境接受的胶粘剂的需要。其次，PF和UF树脂由石油衍生的产品制成。石油的储量是自然受限制的。木材复合物行业将极大地受益于由可再生天然资源制成的不含甲醛的胶粘剂的开发。
从20世纪三十年代至二十世纪60年代，大豆蛋白用作制备胶合板用的木材胶粘剂。由于大豆蛋白胶粘剂相对低的粘合强度和抗水性，石油衍生的胶粘剂代替了被大豆蛋白胶粘剂。然而，大豆蛋白仍然是为环境所接受的廉价、丰富、可再生的材料。
发明内容
在本说明书中公开的一个实施方案涉及一种水性胶粘剂组合物，其包括(a)大豆蛋白和(b)氧化镁或氧化镁与氢氧化镁的混合物，其中，除去水的重量，组分(a)和(b)一起构成组合物的至少50重量％。
在本说明书中还公开了一种水性胶粘剂组合物，其包括(a)大豆蛋白和(b)氧化镁或氧化镁与氢氧化镁的混合物，其中组分(a)和(b)为所述组合物中的仅有的活性组分。
在本说明书中公开的另一个实施方案涉及一种水性胶粘剂组合物，其包括下列二者的反应产物：(a)大豆蛋白和(b)氧化镁或氧化镁与氢氧化镁的混合物，其中除去水的重量，组分(a)和(b)一起构成组合物的至少50重量％。
在本说明书中还公开了一种水性胶粘剂组合物，其包括下列二者的反应产物：(a)大豆蛋白和(b)氧化镁或氧化镁与氢氧化镁的混合物，其中组分(a)和(b)为所述组合物中的仅有的活性组分。
另一个实施方案涉及一种不含甲醛的胶粘剂组合物，其中所述组合物由下列活性成分制成：
(a)大豆蛋白；和
(b)氧化镁；其中
组分(a)和(b)一起构成活性成分的至少50重量％。
在本说明书中还公开了一种粉末混合物，其包括(a)大豆蛋白粉末和(b)氧化镁粉末，其中组分(a)和(b)一起构成混合物的至少50重量％。
另一个实施方案涉及一种粉末混合物，其包括(a)大豆蛋白粉末和(b)氧化镁粉末，其中组分(a)和(b)为所述组合物中的仅有的活性组分。
在本说明书中公开的另一个实施方案为一种木质纤维素复合物，其包括至少一个第一木质纤维素基材，其经由胶粘剂组合物贴合至至少一个第二木质纤维素基材，其中所述胶粘剂组合物包括下列二者的反应产物：(a)大豆蛋白和(b)氧化镁。
另一个实施方案涉及一种组合物，其包括一种混合物，所述混合物包括(a)粉碎的木质纤维素颗粒(b)大豆蛋白和(c)氧化镁或氧化镁与氢氧化镁的混合物。
在本说明书中还公开了一种制造木质纤维素复合物的方法，其包括：
将至少一个木质纤维素基材与胶粘剂接触，所述胶粘剂包括(a)大豆蛋白和(b)氧化镁或氧化镁与氢氧化镁的混合物；以及
将所述接触胶粘剂的木质纤维素基材粘合至至少一个其它木质纤维素基材。
在本说明书中公开的另一个实施方案为一种制造水性胶粘剂组合物的方法，其包括：
将(a)大豆蛋白粉末和(b)氧化镁粉末混合在一起形成粉末混合物；和
将所得的粉末混合物与水混合。
在本说明书中公开的另一个实施方案涉及一种水性胶粘剂组合物，其包括(a)羽扇豆(lupine)蛋白和(b)氧化镁或氧化镁与氢氧化镁的混合物，其中除去水的重量，组分(a)和(b)一起构成组合物的至少50重量％。
在本说明书中公开的另一个实施方案为一种木质纤维素复合物，其包括至少一个第一木质纤维素基材，其经由胶粘剂组合物贴合至至少一个第二木质纤维素基材，其中所述胶粘剂组合物包括下列二者的反应产物：(a)羽扇豆蛋白和(b)氧化镁。
另一个实施方案涉及一种组合物，其包括一种混合物，所述混合物包括(a)粉碎的木质纤维素颗粒(b)羽扇豆蛋白和(c)氧化镁或氧化镁与氢氧化镁的混合物。
在本说明书中还公开了一种制造木质纤维素复合物的方法，其包括：
将至少一个木质纤维素基材与胶粘剂接触，所述胶粘剂包括(a)羽扇豆蛋白和(b)氧化镁或氧化镁与氢氧化镁的混合物；和
将所述接触胶粘剂的木质纤维素基材粘合至至少一个其它木质纤维素基材。
上述内容将从下列的具体实施方式中变得更加清楚。
具体实施方式
所述胶粘剂组合物的实施方案可通过将大豆蛋白与氧化镁反应或混合而制成。大豆蛋白和氧化镁均为基本上不含甲醛的，并且二者在制备和使用制造木质纤维素复合物用的大豆蛋白-氧化镁胶粘剂中不会生成挥发性有机化合物。因此，在某些实施方案中，所述胶粘剂组合物是不含甲醛的。所述胶粘剂组合物可以作为两部分体系提供，其中所述蛋白质包括一个部分或包装单元且所述氧化镁包括第二部分或包装单元。更优选地，将大豆蛋白粉末和氧化镁粉末充分混合在一起以形成均匀的粉末混合物，所述混合物为两部分胶粘剂体系的第一部分。将固体大豆蛋白-氧化镁粉末混合物运输至最终用户，因此节约了运输费用。将所述大豆蛋白-氧化镁粉末混合物与水混合(水为两部分胶粘剂体系的第二部分)，然后再用于制造木质纤维素复合物。根据某些实施方案，在该新型胶粘剂体系中不使用基于石油化学的产品，并且在该胶粘剂的制备和使用中不生成甲醛或其它挥发性有机化合物。
大豆蛋白是在本说明书中所描述的胶粘剂中使用的示例性蛋白。大豆含有约38重量％的蛋白质，其剩余部分包括碳水化合物、油、灰分和水分。对大豆进行加工以增加在经加工的产品中大豆蛋白的量。任何形式的大豆蛋白产品可以在所公开的胶粘剂组合物中使用。最常见的三种大豆蛋白产品为大豆粉、大豆浓缩蛋白，以及大豆分离蛋白(SPI)。这些产品之间的一个不同之处在于大豆蛋白的量。例如，在某些实施方案中，大豆粉通常可以包括约45-55重量％的蛋白质，大豆浓缩蛋白包括至少约65重量％的蛋白质(干重)，而SPI包括至少约85重量％的蛋白质(干重)。根据所述胶粘剂组合物的某些实施方案，所述大豆蛋白为大豆粉。
在本说明书中所描述的胶粘剂中使用的另一种蛋白质为羽扇豆蛋白。在某些实施方案中，羽扇豆粉为羽扇豆蛋白的来源。因此，羽扇豆粉可用作一种在制造所述胶粘剂组合物中的成分。
氧化镁为天然形成的白色无味固体矿物。氧化镁通常还被称为镁氧(magnesia)。氧化镁在本质上是吸湿的并且与水反应形成氢氧化镁，但是氧化镁在纯水中为仅极微溶的。氧化镁可容易从空气中吸收二氧化碳形成碳酸镁。从菱镁矿矿石或从海水中商业化制备氧化镁。
从20世纪30年代到20世纪60年代，大豆基胶粘剂广泛用于制造胶合板。通常在大豆基胶粘剂中加入氧化钙或氢氧化钙作为碱用于调节pH。基于干固体计，通常使用低于10％的氧化钙。但是，用所述大豆基胶粘剂粘合的胶合板面(plywood panel)具有弱的抗水性，且当它们在水中浸泡时经常会分层。本发明人证明了用大豆粉与氧化钙的结合物粘合的胶合板板条不能通过三循环浸泡试验，所述试验是胶合板板条的室内应用所要求的。当含氧化钙的大豆基胶粘剂用于制造胶合板时，通常要求长的热压时间(例如30分钟的热压时间)用于制造11/16”厚的胶合板板条，而长的热压时间使得此类大豆基胶粘剂在胶合板以及其它木质纤维素复合物板(其中热压时间必须非常短——约6分钟热压时间用于制造11/16”厚的胶合板板条)的现代化生产中无用。本发明人发现当氧化钙的用量基于干固体计高于10％(例如11％)时，大豆粉与氧化钙的结合物变成大块的聚集体，并因此不能作为胶粘剂有效地涂覆至木材上。
出乎意料地发现大豆蛋白与氧化镁的结合物是优良的木材胶粘剂，其可用于木质纤维素复合物板的现代化高速生产。用大豆蛋白-氧化镁胶粘剂粘合的木质纤维素复合物板(例如胶合板面)不仅可通过室内应用所要求的三循环浸泡试验，还可通过室外应用所要求的双循环煮沸试验。
所述胶粘剂组合物的成分(例如，大豆蛋白、氧化镁和水)可以以任意顺序并且在标准温度和压力(即，约25℃和约1个大气压)下混合在一起。优选地，将大豆蛋白与氧化镁粉在与水混合之前充分预混合。大豆蛋白-氧化镁粉末混合物可容易地运输至客户，从而使得运输费用降低。大豆蛋白与氧化镁的均匀混合对于胶粘剂的优越性能来说可能是非常重要的。在某些实施方案中，所述大豆蛋白与氧化镁的混合物是足够均匀的，使得在混合物的本体中氧化镁的含量差异不超过1％。所得的最终胶粘剂混合物的固体含量可以为5-65重量％，更特别地25-50重量％。所述胶粘剂体系的每一部分(或仅一个部分)可以粉末形式提供给最终用户，所述粉末被最终用户稀释至合适的混合比例和固体含量。
在某些实施方案中，基于干重计，所述大豆蛋白对氧化镁的混合重量比为1000∶1至1∶10，更特别地100∶1至1∶5，最特别地10∶1至3∶1，尤其是8∶1至4∶1，或6∶1至3∶1。
所述胶粘剂的pH值可以高于7。例如，通过加入某些成分(例如氢氧化钠、氧化钙和/或硼酸盐)，所述胶粘剂组合物的pH可以升至11。所述胶粘剂的粘度须足够低，以使胶粘剂可容易地涂覆或喷洒至木质纤维素基材上。所述胶粘剂的用量依赖于木材复合物板的类型。例如，根据木材种类和胶合板表面(veneer surface)的粗糙度，所述胶粘剂用于胶合板的用量为——基于干燥固体计——4mg/cm2至15mg/cm2。
在某些实施方案中，氧化镁与大豆蛋白为所述组合物的主要成分，在这个意义上而言，除去水的重量，所述氧化镁与大豆蛋白一起构成所述组合物的至少50重量％，更特别地至少75重量％，最特别地至少90重量％，且尤其是至少95重量％。换言之，在某些实施方案中，氧化镁、大豆蛋白和水为所述组合物仅有的三种成分。在其它实施方案中，基于所述胶粘剂组合物的总重量计，所述胶粘剂组合物可以包括氧化镁、大豆蛋白、水和小于50重量％的其它添加剂。例如，所述胶粘剂组合物还可以包括在胶粘剂中发现的添加剂和填充剂，例如，杀细菌剂、杀虫剂、二氧化硅、蜡、小麦粉、树皮粉、坚果壳粉、硼酸盐、消泡剂、粘度调节剂(如偏亚硫酸氢钠)等。在某些实施方案中，基于干重计，所述胶粘剂组合物可以包括0.5重量％或更少的至少一种选自硼酸盐、氧化钙和氢氧化钠的添加剂。在具体的实施方案中，基于硼酸盐和氧化钙的结合重量计，所述胶粘剂组合物可以包括0.5干重％或更少的硼酸盐和氧化钙。
在某些实施方案中，氧化镁与大豆蛋白为在所述组合物中仅有的胶粘-活性组分。在本说明书中所使用的“胶粘-活性”意指所述组分直接促成所述基材的粘结结合。但是，在其它实施方案中，所述胶粘剂组合物可以包括其它胶粘-活性成分，例如酚醛树脂。
氧化镁可以以氧化镁产品的形式提供，所述氧化镁产品除氧化镁外还包括其它组分。在氧化镁产品中MgO重量含量应高于50％，更特别地高于90％，甚至更特别地高于98％。所述氧化镁产品可以含有氢氧化镁、碳酸镁、氧化钙、碳酸钙、二氧化硅、硅酸钠和其它矿物质。所述氧化镁产品的颗粒尺寸对于大豆蛋白-氧化镁胶粘剂的优越性能可能是很重要的。例如，其平均颗粒尺寸可以小于20目，更特别地小于100目，甚至更特别地小于300目。
根据一种方法，在使用前的较短时间将大豆蛋白组分、氧化镁组分、水和添加剂/填充剂混合在一起。所述组合物可具有最高约一天的晾置时间(open time)，更特别地最高约5天。在本说明书中所使用的“晾置时间”表示从混合所述两部分的时间到所混合的组合物固化至不再可使用的点的时间。在另一方法中，所述胶粘剂组合物的所有成分(除水之外)在单一部分体系中预混合到一起，其随后再提供给最终使用者。在所述单一部分体系中，所述胶粘剂组合物可与水混合然后再施用于基材。
所述胶粘剂组合物是可热固化(heat-curable)的。换言之，加热所述胶粘剂混合物形成在胶粘剂组合物的单个分子之间的共价键，和在胶粘剂混合物的分子与木质纤维素颗粒之间的共价键和/或氢键。该固化通常发生在复合物形成的热压步骤期间。因此，所述胶粘剂组合物的固化温度经调适以使其与复合物形成中所使用的加热温度一致。所述固化温度可以为，例如，约80至约220℃，更特别地约100至约160℃。所述胶粘剂混合物通常在其被施用至木质纤维素基材上之后再进行加热。
可用本说明书中所描述的胶粘剂制备的木质纤维素复合物包括刨花板(particleboard)、胶合板、定向刨花板(oriented strand board，OSB)、大片刨花板(waferboard)、纤维板(fiberboard)(包括中密度和高密度纤维板)、单板条层积材(Parallel Strand Lumber，PSL)、木条定向层积材(Laminated Strand Lumber，LSL)、正单板层积材(LaminatedVeneer Lumber，LVL)和类似的产品。通常，这些复合物经过下列步骤制成：首先将粉碎的木质纤维素材料与作为粘合剂的胶粘剂混合，以将粉碎的木质纤维素材料贴合成整体致密的块。合适的木质纤维素材料的实例包括木材、禾杆(包括稻、小麦和大麦)、亚麻、大麻和甘蔗渣。所述粉碎的木质纤维素材料可以加工成任何合适的基材形式和尺寸，例如屑、薄片(flake)、股、刨花、薄片(wafer)、切边(trim)、刨花、锯屑、禾杆、秸秆、碎片，及其混合物。
在某些实施方案中，所述木质纤维素基材的含水量可以为2-10％、3-9％、4-8％或6-8％。对于低含水量(例如，低于5％或低于3％)的木质纤维素基材，所述胶粘剂组合物的pH可以较高(例如，8-11，或10-11)。
所述木质纤维素材料与作为粘合剂的胶粘剂组合物混合在一起，并且形成所需结构以提供预粘合组件(pre-bonded assembly)。然后所述预粘合组件经过加热和加压以提供木质纤维素复合物产品。例如，所述预粘合组件可以在变化量的蒸气存在下置于约120至225℃的温度下，所述蒸气通过释放木质纤维素材料中夹带的水分而产生。
根据例如所需复合物类型、木质纤维素材料类型和量以及具体的胶粘剂组合物，与木质纤维素颗粒混合的胶粘剂的量可以变化。基于胶粘剂与木质纤维素材料的总结合重量计，通常，约1至约15重量％，更特别地约3至约10重量％的胶粘剂可以与所述木质素纤维材料混合。所混合的胶粘剂组合物可以通过喷洒或类似的技术添加至粉碎的木质纤维素颗粒中，同时所述木质纤维素颗粒在掺合机或类似的混合器中翻滚或搅拌。例如，粉碎的木质纤维素颗粒的物流可以与混合的胶粘剂组合物的物流进行混杂，然后进行机械搅拌。
在某些实施方案中，木质纤维素复合物组合物可以通过将大豆蛋白、氧化镁和粉碎的木质纤维素材料混合在一起而制造。所述组分可以以任意顺序混合。例如，可以将大豆蛋白与氧化镁预混合后再与粉碎的木质纤维素材料混合。或者，可以预混合大豆蛋白和粉碎的木质纤维素材料，或可以预混合氧化镁和粉碎的木质纤维素材料。
所述胶粘剂组合物还可以用于制备层状的木质纤维素复合物。大豆蛋白和氧化镁可以施用于至少一个木质纤维素基材，所述基材随后粘合至至少一个其它木质纤维素基材。大豆蛋白、氧化镁和水可以混合在一起然后施用至木质纤维素复合物。例如，所述胶粘剂组合物可用于制备胶合板或正单板层积材(LVL)。所述胶粘剂组合物可以通过辊涂、刮刀涂布、帘式涂布或喷涂施用至单板表面。然后将多个单板叠放在一起以形成所需厚度的片材。随后将所述面材或片材放置在热压机(例如，压盘(platen))中并挤压以实现将所述材料压实和固化成板材。可以通过湿毡/湿压法、干毡/干压法，或湿毡/干压法制造纤维板。
本说明书所公开的胶粘剂为木质纤维素基材之间提供了很强的粘合。所述胶粘剂还提供了具有高机械强度的结构复合物。此外，大豆蛋白产品、氧化镁和所述胶粘剂组合物基本上是不含甲醛(包括任何可降解形成甲醛的化合物)的。例如，所述大豆蛋白产品和胶粘剂组合物不含有任何通过常规方法可检测到的甲醛(和生成甲醛的化合物)，或者，甲醛(和生成甲醛的化合物)的量从环境和工作场所规章的角度可忽略不计。
以下描述的具体的实施例是用于说明的目的，并且不应被认为限制所附权利要求的范围。
实施例1
材料
大豆粉(SF)(7％含水量)由Cargill Incorporated(Minneapolis，MN)提供。氧化镁(98％MgO，320目)购自Contechem(Portland，OR)。氧化镁(98％MgO，200目)、氢氧化镁、五水合碱式碳酸镁((MgCO3)4-Mg(OH)5-5H2O)和氧化钙购自Sigma-Aldrich(Milwaukee，WI)。黄杨木(Yellow-poplar)、枫木(maple)、白冷杉木(white fir)和松木单板为Columbia Forest Products(Portland，OR)所赠。
实施例2
将SF加入至氧化镁与水的混合物制备SF-MgO胶粘剂
以下为将SF加入至氧化镁与水的混合物制备SF-MgO胶粘剂的代表性方法。将MgO(84.7g)与水(1656mL)在KitchenAid混合器中混合5分钟。将SF(920g，湿重，847g干重)加至所述混合物中并继续混合10分钟。所生成的胶粘剂的总固体含量为36％。
实施例3
将SF与MgO混合后再与水混合制备SF-MgO胶粘剂
以下为将SF与MgO混合后再与水混合制备SF-MgO胶粘剂的代表性方法。将MgO(84.7g)与SF(920g，湿重，847g干重)在塑料袋中混合。将所生成的混合物在搅拌下在KitchenAid搅拌器中加至水(1656mL)中并混合10分钟。所生成的胶粘剂的总固体含量为36％。
实施例4
制备SF-Mg(OH)2胶粘剂
SF-Mg(OH)2胶粘剂按照实施例2和3中的方法制备，不同在于MgO由Mg(OH)2替代，并且大豆粉与Mg(OH)2之间的干重比为8∶1。所生成的胶粘剂的总固体含量为36％。
实施例5
制备SF-MgCO3-Mg(OH)2胶粘剂
SF-MgCO3-Mg(OH)2胶粘剂按照实施例2和3中的方法制备，不同在于MgO由五水合碱式碳酸镁替代，并且大豆粉与MgCO3-Mg(OH)2之间的干重比为8∶1。所生成的胶粘剂的总固体含量为36％。
实施例6
制备SF-CaO胶粘剂
SF-CaO胶粘剂按照实施例2和3中的方法制备，不同在于MgO由CaO替代，并且大豆粉与CaO之间的干重比为8∶1。所生成的胶粘剂的总固体含量为36％。
实施例7
制备SF-MgSO4胶粘剂
SF-MgSO4胶粘剂按照实施例3中的方法制备，不同在于MgO由MgSO4替代，并且大豆粉与MgSO4之间的干重比为8∶1。所生成的胶粘剂的总固体含量为36％。
实施例8
制备SF-TiO2胶粘剂
SF-TiO2胶粘剂按照实施例3中的方法制备，不同在于MgO由TiO2替代，并且大豆粉与TiO2之间的干重比为8∶1。所生成的胶粘剂的总固体含量为36％。
实施例9
制备胶合板
将大豆基胶粘剂中的一种(例如SF-MgO胶粘剂)通过辊涂机以约8mg/cm2的胶粘剂涂布速率涂覆至白冷杉木或黄杨木单板(2ft×2ft；含水量12％)的两面。用于制造7-层胶合板，在两块未涂覆的单板之间以下列排列堆叠三块经胶粘剂涂覆的白冷杉木单板：枫木/白冷杉木/松木/白冷杉木/松木/白冷杉木/枫木，两块相邻单板的纹理方向彼此垂直。用于制造5-层胶合板，在两块未涂覆的黄杨木单板之间以下列排列堆叠两块经胶粘剂涂覆的黄杨木单板：黄杨木/黄杨木/黄杨木/黄杨木/黄杨木，两块相邻单板的纹理方向彼此垂直。将所述堆叠的7-层单板和5-层单板置于桌上5分钟，在100psi冷压5分钟，再置于桌上5分钟并且于120℃在150psi热压6.5分钟。热压完毕后，所述板在周围环境贮存至少24小时，随后对其进行剪切强度(shear strength)和抗水性评价。
实施例10
三循环浸泡试验
所述胶合板面的抗水性由根据the American National Standard forHardwood and Decorative Plywood；Hardwood Plywood&VeneerAssociation；2004(ANSI/HPVA HP-1)的三循环浸泡试验确定。所述三循环浸泡试验是用于评价室内胶合板(类型II胶合板)抗水性的普遍接受的标准。以下是由该标准所定义的详细试验方法。在24±3℃下，将从每个胶合板面切割下来的20个胶合板样本(2英寸×5英寸)浸泡在水中4小时，然后在49℃至52℃下干燥19小时。检查所有样本以观察它们是否分层。该浸泡/干燥循环反复进行直至完成三个循环。根据标准，如果95％的样本(即20个样本中的19个样本)在第一个浸泡/干燥循环后没有分层，并且85％的样本(即20个样本中的17个样本)在第三个浸泡/干燥循环后没有分层，那么该胶合板面满足室内应用的抗水性要求。
ANSI/HPVA HP-1具体提供了分层(delamination)的下列定义：两层之间的任意连续开口必须长于2英寸且深于0.25英寸且宽于0.003英寸。
实施例11
双循环煮沸试验
双循环煮沸试验根据the American National Standard for Hardwoodand Decorative Plywood；Hardwood Plywood&Veneer Association；2004(ANSI/HPVA HP-1)进行。所述双循环煮沸试验是用于评价室外胶合板(类型I胶合板)抗水性的普遍接受的方法之一。以下为由该标准所定义的详细试验方法。来自每块板的四个76mm×76mm样本应在沸水中浸没4小时，然后在63±3℃温度下干燥20小时并给予足够的空气环流以将样本的含水量降至最高为烘干重量的12％。所述样本应再次煮沸数小时，在63±3℃温度下干燥3小时，然后检查分层。任何观察到的连续长度大于25.4mm的分层等同于样本不合格。在任意给定的测试样本群中，90％的单个样本必须合格。
结果总结
在SF/MgO的重量比为10∶1下，用由实施例2所示的方法制备的SF-MgO胶粘剂粘合的5-层和7-层板均没有通过三循环浸泡试验(表1)。但是，在相同的10/1SF/MgO重量比下，用由实施例3所示的方法制备的SF-MgO胶粘剂粘合的5-层和7-层板均没有分层，即所述5-层和7-层板均通过了三循环浸泡试验(表1)。5-层板和7-层板各自具有一块已通过双循环煮沸试验的板，即在双循环煮沸试验后没有样本分层。在8/1SF/MgO重量比下，用由实施例2或实施例3所示的方法制备的SF-MgO胶粘剂粘合的5-层和7-层板在三循环浸泡试验后均没有分层，即所述5-层和7-层板均通过了三循环浸泡试验。用由实施例3所示的方法制备的SF-MgO胶粘剂粘合的5-层和7-层板均通过了双循环煮沸试验，而用由实施例2所示的方法制备的SF-MgO胶粘剂粘合的5-层和7-层板各自仅有一块板在双循环煮沸试验中不合格。所有这些结果表明实施例3中所示的制备方法优于实施例2中所示的制备方法。在6/1或4/1的SF/MgO重量比下，所有5-层和7-层板均通过了三循环浸泡试验和双循环煮沸试验。
在SF/Mg(OH)2的重量比为8∶1下，用由实施例4所示的方法制备的SF-Mg(OH)2胶粘剂粘合的5-层和7-层板均没有通过三循环浸泡试验。所有样本在第一个浸泡循环后完全分层。在SF/MgCO3-Mg(OH)2的重量比为8∶1下，用由实施例5所示的方法制备的SF/MgCO3-Mg(OH)2胶粘剂粘合的5-层和7-层板均没有通过三循环浸泡试验。所有样本在第一个浸泡循环后完全分层。在SF/CaO的重量比为8∶1下，由实施例6所示的方法制备的SF-CaO胶粘剂变成大块的材料并且即使手工也不能将其涂覆至单板上。在SF/MgSO4的重量比为8∶1下，用由实施例7所示的方法制备的SF/MgSO4胶粘剂粘合的5-层和7-层板均没有通过三循环浸泡试验。所有样本在第一个浸泡循环后完全分层。在SF/TiO2的重量比为8∶1下，用由实施例8所示的方法制备的SF-TiO2胶粘剂粘合的5-层和7-层板均没有通过三循环浸泡试验。所有样本在第一个浸泡循环后完全分层。
表1.制备方法和SF/MgO重量比对用SF-MgO胶粘剂粘合的胶合板面的抗水性的影响。
Figure BDA00002924198500121
＊5-层＝黄杨木/黄杨木/黄杨木/黄杨木/黄杨木
＊＊7-层=枫木/白冷杉木/松木/白冷杉木/松木/白冷杉木/枫木
鉴于所公开的发明的原理可以应用到许多可能的实施方案，应该意识到所说明的实施方案仅为本发明的优选实施例并且其不应该作为对本发明范围的限制。

Claims (44)

1.一种水性胶粘剂组合物，其包括(a)大豆蛋白和(b)氧化镁或氧化镁与氢氧化镁的混合物，其中除去水的重量，组分(a)和(b)一起构成组合物的至少50重量％。
2.一种水性胶粘剂组合物，其包括下列二者的反应产物：(a)大豆蛋白和(b)氧化镁或氧化镁与氢氧化镁的混合物，其中除去水的重量，组分(a)和(b)一起构成组合物的至少50重量％。
3.一种胶粘剂组合物，其中所述组合物由下列活性成分制成：
(a)大豆蛋白；和
(b)氧化镁；其中
组分(a)和(b)一起构成活性成分的至少50重量％。
4.一种水性胶粘剂组合物，其包括(a)大豆蛋白和(b)氧化镁或氧化镁与氢氧化镁的混合物，其中组分(a)和(b)为所述组合物中的仅有的胶粘-活性组分。
5.一种水性胶粘剂组合物，其包括下列二者的反应产物：(a)大豆蛋白和(b)氧化镁或氧化镁与氢氧化镁的混合物，其中组分(a)和(b)为所述组合物中的仅有的活性组分。
6.权利要求1-5中任一项的组合物，其中，除去水的重量，组分(a)和(b)一起构成组合物的至少90重量％。
7.权利要求1-6中任一项的组合物，其中所述大豆蛋白选自大豆粉、大豆浓缩蛋白、大豆分离蛋白，或其混合物。
8.权利要求1-7中任一项的组合物，其中所述组合物的固体含量为25-50重量％。
9.权利要求1-8中任一项的组合物，其中所述组合物是可热固化的。
10.权利要求1-9中任一项的组合物，其中，基于干重计，所述大豆蛋白与氧化镁的混合重量比为100∶1至1∶5。
11.权利要求1-9中任一项的组合物，其中，基于干重计，所述大豆蛋白与氧化镁的混合重量比为8∶1至4∶1。
12.权利要求1-11中任一项的组合物，其中所述组合物是不含甲醛的。
13.一种粉末混合物，其包括(a)大豆蛋白粉末和(b)氧化镁粉末，其中组分(a)和(b)一起构成混合物的至少50重量％。
14.权利要求13的混合物，其中组分(a)和(b)一起构成混合物的至少95重量％。
15.权利要求13或14的混合物，其中所述大豆蛋白选自大豆粉、大豆浓缩蛋白、大豆分离蛋白，或其混合物。
16.权利要求13-15中任一项的混合物，其中所述氧化镁为氧化镁产品的形式，基于氧化镁产品的总重量计，所述产品包括至少50重量％的氧化镁。
17.权利要求13-16中任一项的混合物，其中所述氧化镁的平均颗粒尺寸小于20目。
18.一种木质纤维素复合物，其包括至少一个第一木质纤维素基材，其经由胶粘剂组合物贴合至至少一个第二木质纤维素基材，其中所述胶粘剂组合物包括下列二者的反应产物：(a)大豆蛋白和(b)氧化镁。
19.权利要求18的复合物，其中所述大豆蛋白选自大豆粉、大豆浓缩蛋白、大豆分离蛋白，或其混合物。
20.权利要求18或19的复合物，其中组分(a)和(a)一起构成胶粘剂组合物的至少95重量％。
21.权利要求18或19的复合物，其中组分(a)和(a)一起构成组合物的至少98重量％。
22.权利要求18-21中任一项的复合物，其中所述木质纤维素复合物包括刨花板、定向刨花板、大片刨花板、纤维板、单板条层积材、木条定向层积材、胶合板或正单板层积材。
23.一种不含甲醛的组合物，其包括一种混合物，所述混合物包括(a)粉碎的木质纤维素颗粒(b)大豆蛋白和(c)氧化镁或氧化镁与氢氧化镁的混合物。
24.权利要求23的混合物，其中所述大豆蛋白和氧化镁或氧化镁与氢氧化镁的混合物形成胶粘剂，所述胶粘剂将粉碎的木质纤维素颗粒粘合成致密的块。
25.一种制造木质纤维素复合物的方法，其包括：
将至少一个木质纤维素基材与胶粘剂组合物接触，所述胶粘剂组合物包括(a)大豆蛋白和(b)氧化镁或氧化镁与氢氧化镁的混合物；和
将所述接触胶粘剂的木质纤维素基材粘合至至少一个其它木质纤维素基材。
26.权利要求25的方法，其中所述粘合包括对所述胶粘剂接触的木质纤维素基材和其它木质纤维素基材的组件施加热和压力。
27.权利要求25或26的方法，其中所述粘合固化所述胶粘剂组合物。
28.权利要求25-27中任一项的方法，其中所述胶粘剂组合物包括两部分体系，所述体系包括含大豆蛋白和氧化镁的第一部分和含水的第二部分，所述方法还包括在将所述胶粘剂组合物与木质纤维素基材接触前不超过约48小时将第一部分与第二部分混合在一起。
29.权利要求25-28中任一项的方法，其中所述木质纤维素基材包括粉碎的木质纤维素颗粒，且所述方法包括：
将约1至约12重量％的所述胶粘剂组合物与粉碎的木质纤维素颗粒混合物进行混合，所述重量百分比基于所述胶粘剂组合物与粉碎的木质纤维素颗粒的结合重量计；
使所述胶粘剂/木质纤维素颗粒混合物形成预先确定的构造；以及
对所形成的混合物施加热和压力。
30.权利要求25-28中任一项的方法，其中所述木质纤维素基材包括木材单板基材，且所述方法包括：
将胶粘剂组合物物施用至所述木材单板基材的至少一个表面上；形成经施用胶粘剂的木材单板基材的组件；以及
对所述组件施加热和压力。
31.权利要求28-30中任一项的方法，其中所述第一部分包括含大豆蛋白粉末和氧化镁粉末的粉末混合物。
32.权利要求31的方法，其中所述大豆蛋白粉末和氧化镁粉末一起构成所述第一部分的至少95重量％。
33.权利要求28-32中任一项的方法，其中，基于干重计，所述大豆蛋白与氧化镁的混合重量比为8∶1至4∶1。
34.权利要求31-33中任一项的方法，其中所述氧化镁的平均颗粒尺寸小于20目。
35.权利要求25-34中任一项的方法，其中所述大豆蛋白选自大豆粉、大豆浓缩蛋白、大豆分离蛋白，或其混合物。
36.一种制造不含甲醛的水性胶粘剂组合物的方法，其包括：
将(a)大豆蛋白粉末和(b)氧化镁粉末混合在一起形成粉末混合物；和
将所得的粉末混合物与水混合。
37.权利要求36的方法，其中所述大豆蛋白粉末选自大豆粉、大豆浓缩蛋白、大豆分离蛋白，或其混合物。
38.权利要求36或37的方法，其中，基于干重计，所述大豆蛋白粉末与氧化镁粉末的混合重量比为1∶1至20∶1。
39.权利要求36-38中任一项的方法，其中所述氧化镁的平均颗粒尺寸小于20目。
40.权利要求36-39中任一项的方法，其中组分(a)和(b)一起构成粉末混合物的至少95重量％。
41.一种水性胶粘剂组合物，其包括(a)羽扇豆蛋白和(b)氧化镁或氧化镁与氢氧化镁的混合物，其中除去水的重量，组分(a)和(b)一起构成组合物的至少50重量％。
42.一种木质纤维素复合物，其包括至少一个第一木质纤维素基材，其经由胶粘剂组合物贴合至至少一个第二木质纤维素基材，其中所述胶粘剂组合物包括下列二者的反应产物：(a)羽扇豆蛋白和(b)氧化镁。
43.一种混合物，其包括(a)粉碎的木质纤维素颗粒(b)羽扇豆蛋白和(c)氧化镁或氧化镁与氢氧化镁的混合物。
44.一种制造木质纤维素复合物的方法，其包括：
将至少一个木质纤维素基材与胶粘剂接触，所述胶粘剂包括(a)羽扇豆蛋白和(b)氧化镁或氧化镁与氢氧化镁的混合物；和
将所述接触胶粘剂的木质纤维素基材粘合至至少一个其它木质纤维素基材。
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