RU2575466C2 - Compositions of protein glue with amine-epichlorohydrin and isocyanate additives - Google Patents
Compositions of protein glue with amine-epichlorohydrin and isocyanate additives Download PDFInfo
- Publication number
- RU2575466C2 RU2575466C2 RU2012156391/05A RU2012156391A RU2575466C2 RU 2575466 C2 RU2575466 C2 RU 2575466C2 RU 2012156391/05 A RU2012156391/05 A RU 2012156391/05A RU 2012156391 A RU2012156391 A RU 2012156391A RU 2575466 C2 RU2575466 C2 RU 2575466C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- isocyanate
- adduct
- composition
- pae
- soy
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 209
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 title claims abstract description 110
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 title claims abstract description 92
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 title claims description 26
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 title claims description 26
- 239000003292 glue Substances 0.000 title abstract description 62
- 239000000654 additive Substances 0.000 title description 19
- 235000010469 Glycine max Nutrition 0.000 claims abstract description 153
- 244000068988 Glycine max Species 0.000 claims abstract description 43
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 14
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 130
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 124
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 claims description 51
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 41
- UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 4,4'-Diphenylmethane Diisocyanate Chemical compound C1=CC(N=C=O)=CC=C1CC1=CC=C(N=C=O)C=C1 UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N hexamethylene diisocyanate Chemical compound O=C=NCCCCCCN=C=O RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 239000005057 Hexamethylene diisocyanate Substances 0.000 claims description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 16
- -1 poly(hexamethylenediisocyanate) Polymers 0.000 abstract description 30
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 17
- 230000006872 improvement Effects 0.000 abstract description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 8
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 4
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 57
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 55
- 239000000047 product Substances 0.000 description 35
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 27
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 24
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 23
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 23
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 22
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 21
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 19
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 15
- 239000011120 plywood Substances 0.000 description 15
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 15
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 description 13
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 13
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 12
- 241000353790 Doru Species 0.000 description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 11
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 11
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 11
- 244000189108 Betula alleghaniensis Species 0.000 description 10
- 235000018199 Betula alleghaniensis var. alleghaniensis Nutrition 0.000 description 10
- 235000018198 Betula alleghaniensis var. macrolepis Nutrition 0.000 description 10
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 10
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 9
- 241000219000 Populus Species 0.000 description 8
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 8
- 239000011093 chipboard Substances 0.000 description 8
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 108010073771 Soybean Proteins Proteins 0.000 description 7
- HRZFUMHJMZEROT-UHFFFAOYSA-L sodium disulfite Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S(=O)S([O-])(=O)=O HRZFUMHJMZEROT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 7
- 229940001584 sodium metabisulfite Drugs 0.000 description 7
- 235000010262 sodium metabisulphite Nutrition 0.000 description 7
- 229940001941 soy protein Drugs 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 244000004281 Eucalyptus maculata Species 0.000 description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 6
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 6
- 239000011094 fiberboard Substances 0.000 description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 6
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 235000019764 Soybean Meal Nutrition 0.000 description 5
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000004455 soybean meal Substances 0.000 description 5
- 238000013517 stratification Methods 0.000 description 5
- BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N Epichlorohydrin Chemical compound ClCC1CO1 BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 4
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 4
- 239000013065 commercial product Substances 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N isocyanate group Chemical group [N-]=C=O IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- 239000012258 stirred mixture Substances 0.000 description 4
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical class OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 3
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 3
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 125000005442 diisocyanate group Chemical group 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 3
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 3
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 3
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000013001 point bending Methods 0.000 description 3
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 3
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 3
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 3
- 229940092597 prolia Drugs 0.000 description 3
- 235000004252 protein component Nutrition 0.000 description 3
- 239000010875 treated wood Substances 0.000 description 3
- 241000208140 Acer Species 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 2
- 244000068645 Carya illinoensis Species 0.000 description 2
- 235000009025 Carya illinoensis Nutrition 0.000 description 2
- 108010068370 Glutens Proteins 0.000 description 2
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 125000002393 azetidinyl group Chemical group 0.000 description 2
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 2
- 239000003139 biocide Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 239000013068 control sample Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 2
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 2
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 2
- 235000021312 gluten Nutrition 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical group 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 2
- 239000012978 lignocellulosic material Substances 0.000 description 2
- 125000000325 methylidene group Chemical group [H]C([H])=* 0.000 description 2
- 239000005056 polyisocyanate Substances 0.000 description 2
- 229920001228 polyisocyanate Polymers 0.000 description 2
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 description 2
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 229940071440 soy protein isolate Drugs 0.000 description 2
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 2
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 2
- 238000010345 tape casting Methods 0.000 description 2
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 2
- DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N toluene 2,4-diisocyanate Chemical compound CC1=CC=C(N=C=O)C=C1N=C=O DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATOUXIOKEJWULN-UHFFFAOYSA-N 1,6-diisocyanato-2,2,4-trimethylhexane Chemical compound O=C=NCCC(C)CC(C)(C)CN=C=O ATOUXIOKEJWULN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QGLRLXLDMZCFBP-UHFFFAOYSA-N 1,6-diisocyanato-2,4,4-trimethylhexane Chemical compound O=C=NCC(C)CC(C)(C)CCN=C=O QGLRLXLDMZCFBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005996 Blood meal Substances 0.000 description 1
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 1
- 235000012766 Cannabis sativa ssp. sativa var. sativa Nutrition 0.000 description 1
- 235000012765 Cannabis sativa ssp. sativa var. spontanea Nutrition 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 1
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 description 1
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 1
- 240000005979 Hordeum vulgare Species 0.000 description 1
- 235000007340 Hordeum vulgare Nutrition 0.000 description 1
- 108010076876 Keratins Proteins 0.000 description 1
- 102000011782 Keratins Human genes 0.000 description 1
- 235000004431 Linum usitatissimum Nutrition 0.000 description 1
- 240000006240 Linum usitatissimum Species 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 244000046052 Phaseolus vulgaris Species 0.000 description 1
- 235000010627 Phaseolus vulgaris Nutrition 0.000 description 1
- 229920002873 Polyethylenimine Polymers 0.000 description 1
- 235000019779 Rapeseed Meal Nutrition 0.000 description 1
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 1
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 1
- 235000019772 Sunflower meal Nutrition 0.000 description 1
- ZJCCRDAZUWHFQH-UHFFFAOYSA-N Trimethylolpropane Chemical compound CCC(CO)(CO)CO ZJCCRDAZUWHFQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010046377 Whey Proteins Proteins 0.000 description 1
- 102000007544 Whey Proteins Human genes 0.000 description 1
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 1
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 1
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 1
- 229920002494 Zein Polymers 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000007718 adhesive strength test Methods 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003368 amide group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 description 1
- 239000004305 biphenyl Substances 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 235000009120 camo Nutrition 0.000 description 1
- 239000005018 casein Substances 0.000 description 1
- BECPQYXYKAMYBN-UHFFFAOYSA-N casein, tech. Chemical compound NCCCCC(C(O)=O)N=C(O)C(CC(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CC(C)C)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(CC(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(C(C)O)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(COP(O)(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(N)CC1=CC=CC=C1 BECPQYXYKAMYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000021240 caseins Nutrition 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 235000005607 chanvre indien Nutrition 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 description 1
- 238000009410 commercial flooring Methods 0.000 description 1
- 235000014510 cooky Nutrition 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 1
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- KORSJDCBLAPZEQ-UHFFFAOYSA-N dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate Chemical compound C1CC(N=C=O)CCC1CC1CCC(N=C=O)CC1 KORSJDCBLAPZEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 235000013861 fat-free Nutrition 0.000 description 1
- 210000003746 feather Anatomy 0.000 description 1
- 238000007701 flash-distillation Methods 0.000 description 1
- 238000009408 flooring Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 1
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 1
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 1
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011491 glass wool Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000011487 hemp Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- HLJDOURGTRAFHE-UHFFFAOYSA-N isocyanic acid;3,5,5-trimethylcyclohex-2-en-1-one Chemical compound N=C=O.N=C=O.CC1=CC(=O)CC(C)(C)C1 HLJDOURGTRAFHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZFSLODLOARCGLH-UHFFFAOYSA-N isocyanuric acid Chemical class OC1=NC(O)=NC(O)=N1 ZFSLODLOARCGLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIMLQBUJDJZYEJ-UHFFFAOYSA-N isophorone diisocyanate Chemical compound CC1(C)CC(N=C=O)CC(C)(CN=C=O)C1 NIMLQBUJDJZYEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 238000000004 low energy electron diffraction Methods 0.000 description 1
- 235000012054 meals Nutrition 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 102000035118 modified proteins Human genes 0.000 description 1
- 108091005573 modified proteins Proteins 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- SLCVBVWXLSEKPL-UHFFFAOYSA-N neopentyl glycol Chemical compound OCC(C)(C)CO SLCVBVWXLSEKPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 1
- 235000014594 pastries Nutrition 0.000 description 1
- WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N pentaerythritol Chemical compound OCC(CO)(CO)CO WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N phenylbenzene Natural products C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000962 poly(amidoamine) Polymers 0.000 description 1
- ODGAOXROABLFNM-UHFFFAOYSA-N polynoxylin Chemical compound O=C.NC(N)=O ODGAOXROABLFNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 150000003141 primary amines Chemical class 0.000 description 1
- 239000004456 rapeseed meal Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 125000000467 secondary amino group Chemical class [H]N([*:1])[*:2] 0.000 description 1
- 239000002195 soluble material Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000004834 spray adhesive Substances 0.000 description 1
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 150000003673 urethanes Chemical class 0.000 description 1
- 239000004034 viscosity adjusting agent Substances 0.000 description 1
- 235000021119 whey protein Nutrition 0.000 description 1
- 239000005019 zein Substances 0.000 description 1
- 229940093612 zein Drugs 0.000 description 1
Abstract
Description
Область техники, к которой относится настоящее изобретениеFIELD OF THE INVENTION
В настоящем изобретении предлагаются композиции клея, которые включают комбинацию источника белка, аддукта амин-эпихлоргидрина (АЭ) и материала, содержащего изоцианатные функциональные группы.The present invention provides adhesive compositions that include a combination of a protein source, an amine-epichlorohydrin adduct (AE), and isocyanate-functional material.
Предпосылки создания настоящего изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION
Клеи, получаемые из белоксодержащей соевой муки, впервые нашли широкое применение в 1920-х годах (патенты U.S. №№1813387, 1724695 и 1994050). Соевую муку, пригодную для использования в клеях, получали и до сих пор получают, удаляя некоторую или большую часть масла из соевых бобов, при этом получают остаточный соевый шрот, который затем измельчают, при этом получают чрезвычайно тонкодисперсную соевую муку. Как правило, для экстракции большинства неполярных масел из измельченных соевых бобов используют гексан, хотя для удаления масел пригодны также способы экструзии/экстракции. Полученную соевую муку затем денатурируют (т.е. изменяют вторичную, третичную и/или четвертичную структуру белков с целью экспонировать на поверхность дополнительные полярные функциональные группы, способные образовывать связи) в присутствии щелочного агента, и частично гидролизуют (т.е. разрушают ковалентные связи), при этом получают клеи для соединения деревянных деталей в сухих условиях. Однако указанные разработанные в прошлом клеи на основе соевых бобов характеризуются низкой водостойкостью, и их применение строго ограничено работами по внутренней отделке помещений, в связи с этим их в основном заменили на клеи на углеводородной основе, которые главным образом основаны на формальдегиде. В последнее время в отраслях промышленности, где применяются клеи для древесины, существует необходимость в получении экологически более безопасных продуктов, таких как продукты, которые характеризуются сниженными уровнями выбросов формальдегида. Внимание снова было сфокусировано на клеях на белковой основе при условии повышения их водостойкости. Клеи на основе аддукта амин-эпихлоргидрин/соя («АЭ/соя») удовлетворяют рыночную потребность в клеях, не содержащих формальдегид, которые соответствуют законодательным актам, регулирующим выбросы формальдегида из древесной продукции (Калифорнийский совет по ресурсам атмосферы (California Air Resource Board), «AIRBORNE TOXIC CONTROL MEASURE TO REDUCE FORMALDEHYDE EMISSIONS FROM COMPOSITE WOOD PRODUCTS)), 26 апреля 2007 г., и Акт стандартов выбросов формальдегида из композитных древесных материалов (Formaldehyde Standards for Composite Wood Products Act), 7 июля 2010 г.), а также удовлетворяют рекомендательным стандартам для экологически ответственного строительства, таким как рейтинговая система Совета по экологическому (зеленому) строительству США (USGBC) лидерства в энергетическом и экологическом проектировании (LEED). Клеи на основе АЭ/сои также характеризуются значительно повышенной водостойкостью по сравнению с традиционными клеями на соевой основе.Adhesives obtained from protein-containing soybean flour were first widely used in the 1920s (U.S. Patent Nos. 1813387, 1724695 and 1994050). Soy flour suitable for use in adhesives was obtained and is still being obtained by removing some or most of the oil from soybeans, and residual soybean meal is obtained, which is then ground, and extremely fine soybean flour is obtained. Hexane is typically used to extract most non-polar oils from crushed soybeans, although extrusion / extraction methods are also suitable for removing oils. The resulting soy flour is then denatured (i.e., the secondary, tertiary, and / or quaternary structure of the proteins is modified to expose additional polar functional groups capable of forming bonds) to the surface in the presence of an alkaline agent, and partially hydrolyze (i.e., break covalent bonds ), in this case adhesives are obtained for joining wooden parts in dry conditions. However, these past-developed soybean-based adhesives are characterized by low water resistance, and their use is strictly limited to interior decoration work, so they were mainly replaced with hydrocarbon-based adhesives, which are mainly based on formaldehyde. Recently, in industries where wood adhesives are used, there is a need for environmentally friendly products, such as products that are characterized by reduced levels of formaldehyde emissions. Attention was again focused on protein-based adhesives, provided that their water resistance was increased. Adhesives based on the amine-epichlorohydrin / soya adduct (“AE / soya”) satisfy the market demand for formaldehyde-free adhesives that comply with legislation governing formaldehyde emissions from wood products (California Air Resource Board), “AIRBORNE TOXIC CONTROL MEASURE TO REDUCE FORMALDEHYDE EMISSIONS FROM COMPOSITE WOOD PRODUCTS)), April 26, 2007, and the Formaldehyde Standards for Composite Wood Products Act, July 7, 2010), and meet the recommended standards for ec Responsible construction, such as the United States Green Building Council (USGBC) rating system for energy and environmental design (LEED). AE / soy based adhesives are also characterized by significantly increased water resistance compared to traditional soy based adhesives.
Амин-эпихлоргидриновые полимеры (полимеры АЭ) используют в комбинации с белками в качестве клеев для древесных изделий (патенты U.S. №№7060798 и 7252735, заявки на выдачу патентов U.S. 2008/0021187, 2008/0050602 и 2008/0292886). Установлено, что комбинации АЭ/соя являются эффективными и прочными клеями для фанеры в коммерческих системах, характеризующимися как в сухих, так и во влажных условиях значительно улучшенными характеристиками по сравнению с традиционными клеями на соевой основе. Установлено также, что клеи на основе АЭ/сои являются эффективными заменителями клеев на формальдегидной основе, таких как мочевино-формальдегидные клеи. Однако все еще существуют некоторые области применения, где характеристики указанных материалов можно улучшить. Прежде всего проблема указанных клеев заключается в адгезионной прочности при скреплении различных сортов древесины. Некоторые сорта древесины, склеивание которых может представлять проблему, включают клен, пекан и мореную желтую березу. Другие области, где характеристики клеев на основе АЭ/сои могут представлять преимущество в связи с дополнительным усовершенствованием, включают области более высокого предела прочности при изгибе и более высокой прочности при использовании указанных клеев в качестве связующей смолы для древесно-стружечной плиты (ДСП) или древесно-волокнистой плиты средней плотности (МДФ), а также для повышения общей адгезионной прочности во влажных условиях. Желательно также снизить содержание добавки АЭ в клее на основе АЭ/сои, т.к. добавка АЭ является более дорогостоящим ингредиентом по сравнению с соевой мукой.Amine-epichlorohydrin polymers (AE polymers) are used in combination with proteins as adhesives for wood products (U.S. Patents Nos. 7060798 and 7252735, U.S. Patent Applications 2008/0021187, 2008/0050602 and 2008/0292886). It has been established that AE / soybean combinations are effective and durable adhesives for plywood in commercial systems, characterized in both dry and wet conditions by significantly improved characteristics compared to traditional soy based adhesives. It has also been found that AE / soy based adhesives are effective substitutes for formaldehyde-based adhesives such as urea-formaldehyde adhesives. However, there are still some applications where the characteristics of these materials can be improved. First of all, the problem of these adhesives is the adhesive strength when bonding various types of wood. Some varieties of wood that may be difficult to glue include maple, pecans, and stained yellow birch. Other areas where the characteristics of AE / soy based adhesives may be advantageous in connection with further improvement include areas of higher flexural strength and higher strength when using these adhesives as chipboard binder resin or chipboard - medium density fiberboard (MDF), as well as to increase the overall adhesive strength in wet conditions. It is also desirable to reduce the content of AE additive in the adhesive based on AE / soy, as AE supplement is a more expensive ingredient compared to soy flour.
Клеи для древесины на основе комбинации сои и смол АЭ широко известны (патенты U.S. №№3494750, 7252735, 7060798). Опубликован ряд заявок на выдачу патентов, в которых описаны усовершенствования указанной технологии, такие как применение низковязких полиамидоамин-эпихлоргидриновых (ПАЭ) смол (заявка на выдачу патента U.S. №2008/0050602), получение и применение распыляемых клеев для ДСП и МДФ (заявки на выдачу патентов U.S. №№2007/073771, 2009/0098387 и 2010/046898), а также применение добавок против образования пятен (заявка на выдачу патента U.S. №2008/0292886). Хотя установлено, что комбинации АЭ/соя являются эффективными и прочными клеями для фанеры, ДСП и МДФ в коммерческих системах, все еще существуют некоторые области применения, где можно повысить характеристики указанных материалов.Wood adhesives based on a combination of soy and AE resins are widely known (U.S. Patent Nos. 3494750, 7252735, 7060798). A number of patent applications have been published that describe improvements to this technology, such as the use of low-viscosity polyamidoamine-epichlorohydrin (PAE) resins (patent application US No. 2008/0050602), the preparation and use of spray adhesives for particleboard and MDF (application for issuance US patent No. 2007/073771, 2009/0098387 and 2010/046898), as well as the use of additives against staining (application for the grant of US patent No. 2008/0292886). Although it has been found that AE / soy combinations are effective and durable adhesives for plywood, particleboard and MDF in commercial systems, there are still some applications where it is possible to improve the performance of these materials.
Краткое описание сущности изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к композиции клея, включающей белковый компонент, компонент аддукта АЭ и изоцианатный компонент. Настоящее изобретение относится также к композиту и способу получения композита, включающего подложку и композицию клея по настоящему изобретению.The present invention relates to an adhesive composition comprising a protein component, an AE adduct component and an isocyanate component. The present invention also relates to a composite and a method for producing a composite comprising a substrate and an adhesive composition of the present invention.
Аддукт АЭ представляет собой продукт реакции эпихлоргидрина с материалом, содержащим функциональную аминогруппу.Adduct AE is the reaction product of epichlorohydrin with a material containing a functional amino group.
Неожиданно было установлено, что комбинации аддукт АЭ/белок/изоцианат обеспечивают улучшенное соединение трудно склеиваемого шпона, такого как мореная желтая береза, а также чрезвычайно высокое соединение более легко склеиваемого шпона при более низком содержании общей добавки в составе клея по сравнению с применением аддукта АЭ в отдельности в качестве добавки. Согласно настоящему изобретению компонент аддукта АЭ и изоцианатный компонент представляют собой добавки. Пример аддукта АЭ включает полиамидоамин-эпихлоргидрин (ПАЭ). Кроме того, было установлено, что при использовании комбинаций аддукт АЭ/соевый белок/изоцианат в качестве связующего вещества для древесно-стружечной плиты (ДСП) или древесно-волокнистой плиты средней плотности (МДФ) обеспечиваются повышенный предел прочности при изгибе и повышенная прочность. Предпочтительным источником белка является соя.Surprisingly, it has been found that the adduct AE / protein / isocyanate combinations provide an improved bonding of hard-glued veneers, such as stained yellow birch, as well as an extremely high bonded, more easily bonded veneer with a lower total additive content in the adhesive compared to using the AE adduct in separately as an additive. According to the present invention, the AE adduct component and the isocyanate component are additives. An example of an adduct AE includes polyamidoamine-epichlorohydrin (PAE). In addition, it was found that when using the adduct AE / soy protein / isocyanate combinations as a binder for a particleboard or medium density fiberboard (MDF), an increased bending strength and increased strength are provided. The preferred protein source is soy.
Было также установлено, что применение изоцианата в клее на основе ПАЭ/сои может обеспечить значительное улучшение связующих свойств клея. Вододиспергируемые алифатические изоцианаты являются предпочтительными по сравнению с использованием ароматических изоцианатов в связи с тем, что составы, полученные с использованием алифатических изоцианатов, характеризуются значительно более низкой вязкостью по сравнению с составами ароматических изоцианатов, но только один тип изоцианатов оказывает благоприятное действие.It was also found that the use of isocyanate in an adhesive based on PAE / soy can provide a significant improvement in the adhesive properties of the adhesive. Water-dispersible aliphatic isocyanates are preferred over the use of aromatic isocyanates due to the fact that the compositions obtained using aliphatic isocyanates have a significantly lower viscosity compared to the compositions of aromatic isocyanates, but only one type of isocyanates has a beneficial effect.
Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
В настоящем изобретении предлагается композиция клея, включающая (а) белковый компонент, (б) компонент аддукта АЭ и (в) изоцианатный компонент. Настоящее изобретение относится также к композиту и способу получения композита, включающего подложку и композицию клея по настоящему изобретению.The present invention provides an adhesive composition comprising (a) a protein component, (b) an AE adduct component, and (c) an isocyanate component. The present invention also relates to a composite and a method for producing a composite comprising a substrate and an adhesive composition of the present invention.
Проблема применения указанных клеев заключается прежде всего в адгезионной прочности некоторых трудно скрепляемых сортов древесины. Некоторые сорта древесины, склеивание которых может представлять проблему, включают клен, пекан и мореную желтую березу. Другие области, где характеристики клеев на основе АЭ/сои могут представлять преимущество в связи с дополнительным усовершенствованием, включают области более высокого предела прочности при изгибе и более высокой прочности при использовании указанных клеев в качестве связующей смолы для древесно-стружечной плиты (ДСП) или древесно-волокнистой плиты средней плотности (МДФ), а также для повышения общей адгезионной прочности во влажных условиях. Желательно также снизить содержание добавки АЭ в клее на основе АЭ/сои, т.к. добавка АЭ является более дорогостоящим ингредиентом по сравнению с соевой мукой.The problem of using these adhesives is primarily in the adhesive strength of some hard-to-fasten wood grades. Some varieties of wood that may be difficult to glue include maple, pecans, and stained yellow birch. Other areas where the characteristics of AE / soy based adhesives may be advantageous in connection with further improvement include areas of higher flexural strength and higher strength when using these adhesives as chipboard binder resin or chipboard - medium density fiberboard (MDF), as well as to increase the overall adhesive strength in wet conditions. It is also desirable to reduce the content of AE additive in the adhesive based on AE / soy, as AE supplement is a more expensive ingredient compared to soy flour.
Пригодные белки для применения по настоящему изобретению включают казеин, кровяную муку, перьевую муку, кератин, желатин, коллаген, глютен, клейковину пшеницы (белок пшеницы), сывороточный белок, зеин (кукурузный белок), шрот из семян рапса, жмых подсолнечника и соевый белок. Предпочтительным белком является белок на растительной основе.Suitable proteins for use in the present invention include casein, blood meal, feather meal, keratin, gelatin, collagen, gluten, wheat gluten (wheat protein), whey protein, Zein (corn protein), rape seed meal, sunflower meal and soy protein . A preferred protein is a plant-based protein.
Предпочтительным источником белка по настоящему изобретению является соя. Сою можно использовать в форме изолятов соевого белка, соевых концентратов, соевой муки, соевого шрота или обжаренной сои. Соевую муку, пригодную для применения в клеях, можно получить, удаляя некоторую или большую часть масла из соевых бобов, при этом получают остаточный соевый шрот, который затем измельчают, при этом получают чрезвычайно тонкодисперсную соевую муку. В соответствии с настоящим изобретением термин «соевый белок» включает соевую муку, если не указано иное.The preferred protein source of the present invention is soy. Soy can be used in the form of isolates of soy protein, soy concentrates, soy flour, soybean meal or fried soy. Soybean flour suitable for use in adhesives can be obtained by removing some or most of the oil from the soybeans, and residual soybean meal is obtained, which is then ground, and extremely fine soybean flour is obtained. In accordance with the present invention, the term "soy protein" includes soy flour, unless otherwise specified.
Как правило, для экстракции большей части неполярных масел из измельченных соевых бобов используют гексан, хотя для удаления масел пригодны также способы экструзии/экстракции. Остаточный гексан в экстрагированных соевых хлопьях обычно удаляют одним из двух процессов: в установке для удаления растворителя (DT) или с использованием системы отгонки растворителя в газовой трубе (системы «флеш-отгонки» (FDS)). В процессе DT соя подвергается более значительной тепловой обработке (максимальная температура составляет приблизительно 120°C, продолжительность обработки 45-70 мин) по сравнению с процессом FDS (максимальная температура составляет приблизительно 70°C, продолжительность обработки 1-60 с). В процессе DT получают продукт более темного цвета, обычно называемый соевым шротом или обжаренной соей. Указанные термины используют взаимозаменяемо, и они обозначают соевые продукты, прошедшие обработку в процессе DT.Typically, hexane is used to extract most of the non-polar oils from the crushed soybeans, although extrusion / extraction methods are also suitable for removing the oils. Residual hexane in extracted soya flakes is usually removed by one of two processes: in a solvent removal unit (DT) or using a solvent stripping system in a gas pipe (flash distillation system (FDS)). In the DT process, soybeans are subjected to more significant heat treatment (maximum temperature is approximately 120 ° C, processing time is 45-70 min) compared to the FDS process (maximum temperature is approximately 70 ° C, processing time is 1-60 s). The DT process produces a darker product, commonly called soybean meal or fried soybean. These terms are used interchangeably, and they refer to soy products that have been processed in the DT process.
Способность растворения или диспергирования белковой фракции соевого продукта в воде оценивают по индексу диспергируемости белка (PDI). Указанное испытание можно описать следующим образом: «для проведения указанного испытания образец соевых бобов измельчают, смешивают при указанном соотношении с водой и измельчают при указанной скорости (7500 об/мин) в течение указанного времени (10 мин)». Содержание азота в измельченных соевых бобах и в экстракте определяют с использованием метода анализа сжиганием. Значение PDI представляет собой частное от деления содержания азота в экстракте на содержание азота в исходных бобах (Illinois Crop Improvement Association Inc., интернет-сайт: http://www.ilcrop.com/ipglab/soybtest/soybdesc.htm, доступен с 27 июля 2008 г.).The ability to dissolve or disperse the protein fraction of the soy product in water is evaluated by the protein dispersibility index (PDI). This test can be described as follows: "to carry out the specified test, the sample of soybeans is ground, mixed at the specified ratio with water and ground at the specified speed (7500 rpm) for the specified time (10 min)." The nitrogen content in the crushed soybeans and in the extract is determined using a burning analysis method. The PDI value is the quotient of dividing the nitrogen content of the extract by the nitrogen content of the starting beans (Illinois Crop Improvement Association Inc., website: http://www.ilcrop.com/ipglab/soybtest/soybdesc.htm, available from 27 July 2008).
Белковая фракция в соевых продуктах после обработки DT характеризуется более низкой растворимостью/диспергируемостью в воде по сравнению с соевыми продуктами после обработки FDS, как следует из более низких значений PDI. Значения PDI соевого шрота (обжаренной сои), как правило, составляют 20 или менее, в то время как значения PDI соевых продуктов после обработки FDS изменяются в диапазоне от 20 до 90.The protein fraction in soy products after DT treatment is characterized by lower solubility / dispersibility in water compared to soy products after FDS treatment, as follows from lower PDI values. The PDI values of soybean meal (fried soybean) are typically 20 or less, while the PDI values of soybean products after FDS processing range from 20 to 90.
Соевый белок обычно получают в форме соевой муки после измельчения соевых хлопьев и просеивания через сито с размером ячеек 100-200 меш. Соевую муку можно затем очищать (обычно при экстракции растворимых углеводородов растворителем), при этом получают концентрат соевого белка. Обезжиренную сою можно затем очищать, при этом получают изолят соевого белка (SPI).Soy protein is usually obtained in the form of soy flour after grinding soy flakes and sifting through a sieve with a mesh size of 100-200 mesh. Soy flour can then be refined (usually by extraction of soluble hydrocarbons with a solvent), and a soy protein concentrate is obtained. Fat-free soybeans can then be peeled to produce soy protein isolate (SPI).
Чтобы повысить растворимость, диспергируемость и/или реакционную способность белка, его можно предварительно обрабатывать или модифицировать. Соевый белок можно использовать непосредственно после получения или его можно дополнительно модифицировать для улучшения его характеристик. В патенте U.S. №7060798, содержание которого в полном объеме включено в настоящее описание в качестве ссылки, описаны способы модификации белка и его включения в состав клея. Предполагается, что модифицированный белок или модифицированную соевую муку можно использовать по настоящему изобретению. Другой способ обработки белка заключается в применении эффективных модификаторов, таких как метабисульфит натрия, с целью получения препаратов с низкой вязкостью, которые описаны в заявке на выдачу патента U.S. №2010/0093896, содержание которой в полном объеме включено в настоящее описание в качестве ссылки.To increase the solubility, dispersibility and / or reactivity of the protein, it can be pre-processed or modified. Soy protein can be used immediately after preparation, or it can be further modified to improve its characteristics. In U.S. Patent No. 7060798, the contents of which are fully incorporated into the present description by reference, methods for modifying the protein and its inclusion in the adhesive are described. It is contemplated that a modified protein or modified soy flour can be used in the present invention. Another method for processing protein is to use effective modifiers, such as sodium metabisulfite, to formulate low viscosity formulations as described in U.S. Patent Application. No. 2010/0093896, the contents of which are fully incorporated into this description by reference.
Белок можно также сольватировать, денатурировать или диспергировать при добавлении мочевины или не относящихся к мочевинам разбавителей (заявки на выдачу патента U.S. №№2007/073771, 2009/0098387 и 2010/046898). В основном такая обработка используется при получении связующих веществ для ДСП или МДФ.Protein can also be solvated, denatured or dispersed with the addition of urea or non-urea diluents (patent applications U.S. No. 2007/073771, 2009/0098387 and 2010/046898). Basically, this treatment is used to obtain binders for particleboard or MDF.
Предпочтительным типом сои для применения по настоящему изобретению является соевая мука, PDI которой составляет 20 или более.A preferred type of soybean for use in the present invention is soybean flour with a PDI of 20 or more.
Компонент аддукта АЭ по настоящему изобретению, как правило, представляет собой водорастворимый материал, который содержит первичный амин, вторичный амин, который взаимодействует с эпихлоргидрином. Примеры некоторых полимеров, функциональность которых может быть повышена за счет взаимодействия с эпихлоргидрином и которые можно использовать по настоящему изобретению, включают полиамидоамины, полидиаллиламин, полиэтиленимин, поливиниламин и хитозан.The AE adduct component of the present invention is typically a water-soluble material that contains a primary amine, a secondary amine that interacts with epichlorohydrin. Examples of certain polymers whose functionality can be enhanced by reaction with epichlorohydrin and which can be used according to the present invention include polyamidoamines, polydiallylamine, polyethyleneimine, polyvinylamine and chitosan.
Предпочтительным классом аддуктов АЭ по настоящему изобретению являются полиамидоамин-эпихлоргидриновые (ПАЭ) смолы. Указанные полимеры характеризуются присутствием в основной цепи реакционно-способной азетидиновой группы и реакционно-способной амидной группы. Функциональная азетидиновая группа, являющаяся реакционно-способным фрагментом указанных материалов, обеспечивает их термоотверждение. Некоторые прежде всего пригодные амин-эпихлоргидриновые полимеры включают продукты под торговыми названиями Hercules® СА1400, Hercules® CA1920A, Hercules® СА1000 и Hercules® CA1100, выпускаемые фирмой Hercules Incorporated, Уилмингтон, штат Делавэр, США. Смолы ПАЭ широко известны в данной области техники, в основном для применения в качестве агентов для придания влагопрочности бумажной продукции. Другой тип смол ПАЭ, который прежде всего пригоден для применения по настоящему изобретению, описан в заявке на выдачу патента U.S. №2008/0050602.A preferred class of AE adducts of the present invention are polyamidoamine-epichlorohydrin (PAE) resins. These polymers are characterized by the presence of a reactive azetidine group and a reactive amide group in the main chain. Functional azetidine group, which is a reactive fragment of these materials, provides their thermoset. Some particularly useful amine epichlorohydrin polymers include products under the trade names Hercules® CA1400, Hercules® CA1920A, Hercules® CA1000, and Hercules® CA1100 from Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware, USA. PAE resins are widely known in the art, mainly for use as agents for imparting moisture resistance to paper products. Another type of PAE resins, which are primarily suitable for use in the present invention, is described in U.S. Patent Application. No. 2008/0050602.
Аддукты АЭ выпускаются в виде водных растворов, содержание твердых веществ в которых изменяется в диапазоне от приблизительно 10% до приблизительно 60%.AE adducts are available in the form of aqueous solutions, the solids content of which varies in the range from about 10% to about 60%.
Изоцианатные полимеры являются высоко реакционно-способными соединениями, которые широко используют в адгезионных системах, а также широко используют в качестве компонентов составов клея для древесины. Основу наиболее широко используемых изоцианатных соединений составляют ароматические изоцианаты, такие как метилендифенилдиизоцианат (МДИ) и толуолдиизоцианат (ТДИ). Используют также алифатические изоцианаты, примеры включают, но не ограничиваясь только ими, гексаметилендиизоцианат (ГДИ) и изофорондиизоцианат (ИФДИ).Isocyanate polymers are highly reactive compounds that are widely used in adhesive systems, and are also widely used as components of wood glue compositions. The most commonly used isocyanate compounds are based on aromatic isocyanates such as methylene diphenyl diisocyanate (MDI) and toluene diisocyanate (TDI). Aliphatic isocyanates are also used, examples include, but are not limited to, hexamethylene diisocyanate (HDI) and isophorondiisocyanate (IPDI).
Изоцианатные добавки в основном известны в данной области и широко используются в составах клея в мономерной, олигомерной и/или полимерной форме. Наиболее часто указанные изоцианаты используют в полимерной форме. При этом обеспечивается более быстрое отверждение, более высокая вязкость и повышенная безопасность при применении (более низкое содержание свободного мономера). Для обеспечения функции эффективного сшивающего агента, изоцианат должен содержать по крайней мере две реакционно-способные изоцианатные группы.Isocyanate additives are generally known in the art and are widely used in adhesive formulations in monomeric, oligomeric and / or polymeric form. Most often, these isocyanates are used in polymer form. This provides faster curing, higher viscosity and increased safety during use (lower free monomer content). To ensure the function of an effective crosslinking agent, the isocyanate must contain at least two reactive isocyanate groups.
Пригодные изоцианатные добавки, которые можно использовать по настоящему изобретению, включают любой жидкий или твердый органический изоцианат, содержащий по крайней мере две реакционно-способные изоцианатные группы. Пригодные изоцианатные добавки могут содержать алифатические, циклоалифатические, аралифатические и/или ароматические изоцианатные группы. Пригодны также смеси полиизоцианатов. Ниже представлены конкретные примеры пригодных изоцианатов: гексаметилендиизоцианат (ГДИ), 2,2,4-триметилгексаметилендиизоцианат, 2,4,4-триметилгексаметилендиизоцианат, изофорондиизоцианат (ИФДИ), бис(4-изоцианатоциклогексил)метан (гидрированный МДИ), биуретовые производные различных диизоцианатов, включая, например, гексаметилендиизоцианат (коммерческий продукт, выпускаемый под торговым названием Desmodur® фирмой Bayer MaterialScience, Питтсбург, штат Пенсильвания, США), уретдионовые производные различных диизоцианатов, включая, например, гексаметилендиизоцианат и ИФДИ, изоциануратные производные различных диизоцианатов, включая, например, гексаметилендиизоцианат (коммерческий продукт, выпускаемый под торговым названием Desmodur® N 3390 фирмой Bayer MaterialScience, Питтсбург, штат Пенсильвания, США) и ИФДИ (продукт, выпускаемый под торговым названием полиизоцианат IPDI Т 1890 фирмой Huls America, Inc., Piscataway, штат Нью-Джерси, США), уретановые аддукты диизоцианатов с полиолами, такими как, например, этиленгликоль, пропиленгликоль, неопентилгликоль, триметилолпропан, пентаэритрит и т.п., а также олигомерные и полимерные полиолы.Suitable isocyanate additives that can be used in the present invention include any liquid or solid organic isocyanate containing at least two reactive isocyanate groups. Suitable isocyanate additives may contain aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic and / or aromatic isocyanate groups. Mixtures of polyisocyanates are also suitable. The following are specific examples of suitable isocyanates: hexamethylene diisocyanate (GDI), 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, 2,4,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate (IPDI), bis (4-isocyanatocyclohexyl) methane (various hydrogenated diurethanes) including, for example, hexamethylene diisocyanate (a commercial product sold under the trade name Desmodur® by Bayer MaterialScience, Pittsburgh, PA, USA), urethdione derivatives of various diisocyanates, including, for example, hexamethi endisiocyanate and IPDI, isocyanurate derivatives of various diisocyanates, including, for example, hexamethylene diisocyanate (a commercial product sold under the trade name Desmodur® N 3390 by Bayer MaterialScience, Pittsburgh, PA, USA) and IPDI (a product sold under the trade name 18 polyisocyanate IPDI Huls America, Inc., Piscataway, New Jersey, USA) urethane adducts of diisocyanates with polyols such as, for example, ethylene glycol, propylene glycol, neopentyl glycol, trimethylolpropane, pentaerythritol and the like, as well as oligomeric and poly measured polyols.
Изоцианаты получают также в виде вододиспергируемых составов. Предпочтительным типом изоцианата для применения по настоящему изобретению являются вододиспергируемые составы изоцианатов. Основу вододиспергируемых изоцианатов обычно составляет гексаметилендиизоцианат (ГДИ). Некоторые примеры указанных материалов включают продукты Bayhydur® 302, Bayhydur® 303 и Bayhydur® ХР 2547, выпускаемые фирмой Bayer MaterialScience, Питтсбург, штат Пенсильвания, США, продукты Easaqua® ХМ 501 и Easaqua® 502, выпускаемые фирмой Perstorp, Cranbury, штат Нью-Джерси, США, продукт Dorus® R-400, выпускаемый фирмой Henkel Corporation, Элгин, штат Иллинойс, США, и продукт Basonat® F 200 WD, выпускаемый фирмой BASF SE, Людвигсхафен, Германия.Isocyanates are also obtained in the form of water-dispersible formulations. A preferred type of isocyanate for use in the present invention is water dispersible isocyanate formulations. The basis of water-dispersible isocyanates is usually hexamethylenediisocyanate (GDI). Some examples of these materials include Bayhydur® 302, Bayhydur® 303 and Bayhydur® XP 2547 from Bayer MaterialScience, Pittsburgh, PA, USA, Easaqua® XM 501 and Easaqua® 502 from Perstorp, Cranbury, NY Jersey, USA, Dorus® R-400, available from Henkel Corporation, Elgin, Illinois, USA, and Basonat® F 200 WD, from BASF SE, Ludwigshafen, Germany.
Комбинация смол АЭ и изоцианатов в клеях на основе сои обеспечивает набор функциональных групп, которые приводят к синергетическому улучшению адгезионных свойств.The combination of AE resins and isocyanates in soy based adhesives provides a set of functional groups that lead to a synergistic improvement in adhesive properties.
Соотношение белковый компонент/общее содержание компонента аддукта АЭ и изоцианатного компонента в композиции может изменяться в диапазоне от 1:2 до приблизительно 1000:1, предпочтительно от приблизительно 1:2 до приблизительно 100:1 и наиболее предпочтительно от 1:2 до 10:1 в расчете на сухую массу. В некоторых вариантах соотношение составляет от приблизительно 1:1 до приблизительно 100:1, предпочтительно от 1,5:1 до приблизительно 15:1.The ratio of the protein component / total content of the AE adduct component and the isocyanate component in the composition can range from 1: 2 to about 1000: 1, preferably from about 1: 2 to about 100: 1, and most preferably from 1: 2 to 10: 1 based on dry weight. In some embodiments, the ratio is from about 1: 1 to about 100: 1, preferably from 1.5: 1 to about 15: 1.
Соотношение аддукт АЭ/изоцианатный компонент в композиции может изменяться в диапазоне от приблизительно 100:1 до 1:10, более предпочтительно от приблизительно 20:1 до 1:5 и еще более предпочтительно от 20:1 до 1:1, более предпочтительно от 15:1 до 1:1, наиболее предпочтительно от приблизительно 10:1 до 1:1. Предпочтительным аддуктом АЭ является ПАЭ.The ratio of the adduct AE / isocyanate component in the composition can range from about 100: 1 to 1:10, more preferably from about 20: 1 to 1: 5, and even more preferably from 20: 1 to 1: 1, more preferably from 15 : 1 to 1: 1, most preferably from about 10: 1 to 1: 1. The preferred AE adduct is PAE.
Общее содержание твердых веществ в композиции может изменяться в диапазоне от 5% до 75%, более предпочтительно в диапазоне от 25% до 65% и наиболее предпочтительно от 30% до 60%. В одном предпочтительном варианте содержание твердых веществ в композиции составляет более 25%, в другом предпочтительном варианте содержание твердых веществ составляет более 30%.The total solids content in the composition may vary from 5% to 75%, more preferably from 25% to 65%, and most preferably from 30% to 60%. In one preferred embodiment, the solids content of the composition is more than 25%, in another preferred embodiment, the solids content is more than 30%.
Композиции по настоящему изобретению получают при комбинировании компонентов (белка, аддукта АЭ и изоцианата) в водной среде. Материал, содержащий функциональные изоцианатные группы, можно добавлять в любой момент осуществления процесса. В одном варианте осуществления настоящего изобретения компоненты добавляют одновременно и затем перемешивают. Добавление изоцианата при завершении процесса смешивания позволяет получить продукт с более низкой вязкостью по сравнению с продуктом, полученным при добавлении изоцианата в начале процесса. Другой способ применения изоцианата в композиции клея заключается в добавлении изоцианата в смесь соя/аддукт АЭ непосредственно перед применением через встроенный смеситель. После добавления всех компонентов их тщательно перемешивают, при этом получают гомогенный материал. В состав можно добавлять дополнительные материалы, такие как неводные разбавители или растворители, противовспенивающие агенты, модификаторы вязкости, ПАВ, а также кислоты или основания, используемые для регуляции рН. В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения смесь соя/аддукт АЭ и изоцианатный компонент комбинируют при нанесении на подложку.The compositions of the present invention are prepared by combining components (protein, AE adduct and isocyanate) in an aqueous medium. Material containing functional isocyanate groups can be added at any time during the process. In one embodiment of the present invention, the components are added simultaneously and then mixed. Adding isocyanate at the end of the mixing process allows you to get a product with a lower viscosity compared to the product obtained by adding isocyanate at the beginning of the process. Another way to use the isocyanate in the adhesive composition is to add the isocyanate to the soybean / adduct AE mixture immediately before use through the integrated mixer. After adding all the components, they are thoroughly mixed, and a homogeneous material is obtained. Additional materials, such as non-aqueous diluents or solvents, anti-foaming agents, viscosity modifiers, surfactants, as well as acids or bases used to adjust the pH, can be added to the composition. In yet another embodiment of the present invention, the soybean / adduct AE mixture and the isocyanate component are combined when applied to a substrate.
Значение рН композиции по настоящему изобретению может изменяться в диапазоне от приблизительно 4,5 до приблизительно 9, более предпочтительно от приблизительно 5 до менее 8 и наиболее предпочтительно от приблизительно 5,5 до приблизительно 7,5. Более низкие значения рН обеспечивают более высокую стабильность вязкости, однако следует учитывать, что при слишком низких значениях рН снижается адгезионная прочность, и в большей степени снижается скорость отверждения.The pH of the composition of the present invention can range from about 4.5 to about 9, more preferably from about 5 to less than 8, and most preferably from about 5.5 to about 7.5. Lower pH values provide higher viscosity stability, however, it should be borne in mind that at too low pH values, the adhesive strength decreases and the curing rate is reduced to a greater extent.
Вязкость композиции зависит от соотношения ингредиентов, общего содержания твердых веществ и конечного значения рН. В конечном итоге ограничение вязкости зависит от оборудования. Для материалов с высокой вязкостью требуются более мощные и более дорогостоящие смесители, насосы и оборудование для обработки. Предпочтительно вязкость составляет менее 200000 сП (сантипуаз, по данным измерений на вискозиметре Брукфильда при 10 об/мин), более предпочтительно менее 100000 сП, еще более предпочтительно менее 50000 сП. Вязкость может изменяться в диапазоне от 100 сП до 200000 сП, более предпочтительно от 200 сП до 100000 сП и наиболее предпочтительно от 200 сП до 50000 сП.The viscosity of the composition depends on the ratio of ingredients, total solids and final pH. Ultimately, viscosity limitation is equipment dependent. High viscosity materials require more powerful and more expensive mixers, pumps and processing equipment. Preferably, the viscosity is less than 200,000 cP (centipoise, as measured by a Brookfield viscometer at 10 rpm), more preferably less than 100,000 cP, even more preferably less than 50,000 cP. The viscosity can range from 100 cP to 200,000 cP, more preferably from 200 cP to 100,000 cP, and most preferably from 200 cP to 50,000 cP.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения предлагается нанесение композиций клея для получения композитных древесных материалов и других композитных материалов. Композиции можно наносить множеством способов, таких как ротационное нанесение покрытий, нанесение покрытий ножевым устройством, экструзия, нанесение покрытий наливом, нанесение покрытий в пенной фазе, лопастными смесителями и машинами для нанесения покрытий распылением, примером которых является центробежное устройство для нанесения смолы. Несмотря на различие требований для различных категорий и типов областей применения, более низкая вязкость является преимуществом при использовании указанных технологий нанесения, прежде всего для распыления композиций клея при получении ДСП или МДФ. Составы с низкой вязкостью, как правило, используют при получении ДСП и МДФ, в то время как составы с более высокой вязкостью можно использовать при получении фанеры.In another embodiment, the present invention provides the application of adhesive compositions for the production of composite wood materials and other composite materials. Compositions can be applied in a variety of ways, such as rotary coating, knife coating, extrusion, coating in bulk, foam coating, paddle mixers and spray coating machines, an example of which is a centrifugal resin coating machine. Despite the difference in requirements for different categories and types of applications, lower viscosity is an advantage when using these application technologies, especially for spraying adhesive compositions upon receipt of particleboard or MDF. Compositions with low viscosity, as a rule, are used to obtain particleboard and MDF, while compositions with a higher viscosity can be used to obtain plywood.
Композицию клея по настоящему изобретению можно использовать во множестве отраслей промышленности. Например, композицию клея можно наносить на пригодную подложку в количестве в диапазоне от 1 мас.% до 25 мас.%, предпочтительно в диапазоне от 1 мас.% до 10 мас.% и наиболее предпочтительно в диапазоне от 2 мас.% до 8 мас.% в расчете на сухую массу подложки.The adhesive composition of the present invention can be used in many industries. For example, the adhesive composition can be applied to a suitable substrate in an amount in the range from 1 wt.% To 25 wt.%, Preferably in the range from 1 wt.% To 10 wt.% And most preferably in the range from 2 wt.% To 8 wt. .% calculated on the dry weight of the substrate.
После нанесения композиции клея на подложку комбинацию клей/подложка нагревают и прессуют, при этом получают композит.After applying the adhesive composition to the substrate, the adhesive / substrate combination is heated and pressed to form a composite.
С использованием клея по настоящему изобретению можно получить ряд материалов, включая древесно-стружечную плиту, ориентированную стружечную плиту (OSB), вафельную плиту, древесно-волокнистую плиту (включая древесно-волокнистую плиту средней плотности и высокой плотности), параллельно-полосовую древесину (PSL), ламинированный брус из ориентированной щепы (LSL), структурно-ориентированные пиломатериалы (OSL) и другие аналогичные продукты. При получении термоотверждающихся продуктов по настоящему изобретению можно использовать лигноцеллюлозные материалы, такие как древесина, древесная масса, солома (включая рис, пшеницу или ячмень), лен, пенька и выжимки из сахарного тростника.Using the glue of the present invention, a number of materials can be produced, including particle board, oriented particle board (OSB), wafer board, fiber board (including medium density and high density fiber board), parallel strip wood (PSL ), oriented wood chips (LSL), structurally oriented lumber (OSL) and other similar products. In preparing the thermoset products of the present invention, lignocellulosic materials such as wood, wood pulp, straw (including rice, wheat or barley), flax, hemp, and sugarcane squeezes can be used.
Лигноцеллюлозный продукт обычно получают при смешивании клея с подложкой, представленной в форме порошков, частиц, волокон, щепы, хлопьеобразных волокон, крупномерных стружек, обрезков, стружек, опилок, соломы, стеблей или пучков волокон с последующим прессованием и нагреванием полученной комбинации, при этом получают отвержденный материал. Содержание влаги в лигноцеллюлозном материале перед смешиванием с клеем по настоящему изобретению должно составлять величину в диапазоне от 2% до 20%.Lignocellulosic product is usually obtained by mixing glue with a substrate, presented in the form of powders, particles, fibers, wood chips, flake fibers, coarse chips, scraps, shavings, sawdust, straw, stalks or bundles of fibers, followed by pressing and heating the resulting combination, whereby cured material. The moisture content of the lignocellulosic material before mixing with the adhesive of the present invention should be in the range of 2% to 20%.
Клей по настоящему изобретению можно также использовать для получения фанеры или ламинированной фанерной древесины (LVL). Например, в одном варианте клей можно наносить на поверхности шпона ротационным нанесением покрытий, нанесением покрытий ножевым устройством, нанесением покрытий наливом или распылением. Затем множество листов шпона укладывают в пакет, при этом получают листы требуемой толщины. Маты или листы затем помещают в пресс (например, плоский пресс), обычно нагревают и прессуют, чтобы обеспечить затвердевание и отверждение материалов, при этом получают плиту. Древесно-волокнистую плиту можно получить способом влажного войлочного/влажного прессования, способом сухого войлочного/сухого прессования или способом влажного войлочного/сухого прессования.The glue of the present invention can also be used to produce plywood or laminated plywood wood (LVL). For example, in one embodiment, the adhesive can be applied to veneer surfaces by rotational coating, knife coating, coating in bulk or by spraying. Then, a plurality of veneer sheets are stacked, and sheets of the required thickness are obtained. The mats or sheets are then placed in a press (for example, a flat press), usually heated and pressed to provide hardening and curing of the materials, and a plate is obtained. A fiberboard may be produced by a wet felt / wet pressing method, a dry felt / dry pressing method, or a wet felt / dry pressing method.
Кроме лигноцеллюлозных подложек композиции клея можно использовать с подложками, такими как стекловата, стекловолокно и другие неорганические материалы. Композиции клея можно также использовать с комбинациями лигноцеллюлозных и неорганических подложек.In addition to lignocellulosic substrates, adhesive compositions can be used with substrates such as glass wool, glass fiber and other inorganic materials. Adhesive compositions can also be used with combinations of lignocellulosic and inorganic substrates.
ПримерыExamples
В примерах 1-15 сравниваются и сопоставляются вязкостные и адгезионные свойства составов клея на основе ПАЭ/сои и составов на основе изоцианата/сои, а также составов на основе изоцианата/ПАЭ/сои.In examples 1-15, the viscosity and adhesion properties of adhesive compositions based on PAE / soy and compositions based on isocyanate / soy, and also compositions based on isocyanate / PAE / soy are compared and compared.
Пример сравнения 1Comparison Example 1
В указанном примере сравнения описана дисперсия соевой муки, которую смешивают в воде с незначительными количествами противовспенивающего агента и метабисульфита натрия (МБСН) в качестве агента, модифицирующего вязкость. В лабораторный стакан из нержавеющей стали (объемом 600 мл) добавляли 140,00 г деионизированной (ДИ) воды, 0,80 г МБСН (>99%, Aldrich Chemical Company, Милуоки, штат Висконсин, США) и 0,32 г противовспенивающего агента, Advantage 357 (выпускаемого фирмой Hercules Incorporated, Уилмингтон, штат Делавэр, США). Смесь перемешивали в течение 2 мин лопастной мешалкой, присоединенной к механическому смесителю. Продолжая перемешивание в смесителе, в смесь добавляли 84,21 г соевой муки Soyad®TS9200 (Hercules Incorporated, Уилмингтон, штат Делавэр, США). После добавления всей соевой муки интенсивное перемешивание продолжали в течение 8 мин. На указанном этапе измеряли рН и вязкость препаратов. Образец интенсивно перемешивали в течение 30 с, затем определяли вязкость с использованием вискозиметра Брукфильда RV, шпиндель №6, при 10 об/мин. Свойства указанного состава приведены в табл.1.In this comparison example, a dispersion of soy flour is described which is mixed in water with minor amounts of an antifoaming agent and sodium metabisulfite (MBSN) as a viscosity modifying agent. 140.00 g of deionized (DI) water, 0.80 g of MBSN (> 99%, Aldrich Chemical Company, Milwaukee, Wisconsin, USA) and 0.32 g of antifoam agent were added to a stainless steel beaker (600 ml volume) , Advantage 357 (manufactured by Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware, USA). The mixture was stirred for 2 minutes with a paddle mixer attached to a mechanical mixer. While stirring in the mixer, 84.21 g of Soyad® TS9200 soy flour (Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware, USA) was added to the mixture. After adding all the soy flour, vigorous stirring was continued for 8 minutes. At this stage, the pH and viscosity of the preparations were measured. The sample was vigorously stirred for 30 s, then the viscosity was determined using a Brookfield RV viscometer, spindle No. 6, at 10 rpm. The properties of this composition are given in table 1.
Пример сравнения 2Comparison Example 2
В указанном примере сравнения описана дисперсия соевой муки в смеси со смолой ПАЭ. В лабораторный стакан из нержавеющей стали (объемом 600 мл) добавляли 91,39 г ДИ воды, 70,00 г продукта Hercules® СА1920А (20% водный раствор твердой смолы ПАЭ, выпускаемый фирмой Hercules Incorporated, Уилмингтон, штат Делавэр, США), 0,70 г МБСН (>99%, Aldrich Chemical Company, Милуоки, штат Висконсин, США) и 0,32 г противовспенивающего агента, Advantage 357 (Hercules Incorporated, Уилмингтон, штат Делавэр, США), и смесь перемешивали в течение 2 мин лопастной мешалкой, присоединенной к механическому смесителю. Продолжая перемешивание в смесителе, в смесь добавляли 73,68 г соевой муки Soyad® TS9200 (Hercules Incorporated, Уилмингтон, штат Делавэр, США). После добавления всей соевой муки интенсивное перемешивание продолжали в течение 8 мин. На указанном этапе измеряли рН и вязкость препаратов. Образец интенсивно перемешивали в течение 30 с, затем определяли вязкость с использованием вискозиметра Брукфильда RV, шпиндель №6, при 10 об/мин. Свойства указанного состава приведены в табл.1.In this comparison example, a dispersion of soybean flour mixed with PAE resin is described. 91.39 g of DI water, 70.00 g of Hercules® CA1920A product (20% aqueous solution of PAE solid resin manufactured by Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware, USA) were added to a stainless steel laboratory glass (600 ml), 0 70 g of MBSN (> 99%, Aldrich Chemical Company, Milwaukee, Wisconsin, USA) and 0.32 g of antifoam agent, Advantage 357 (Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware, USA), and the mixture was stirred for 2 minutes with paddle a mixer connected to a mechanical mixer. While stirring in the mixer, 73.68 g of Soyad® TS9200 soy flour (Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware, USA) was added to the mixture. After adding all the soy flour, vigorous stirring was continued for 8 minutes. At this stage, the pH and viscosity of the preparations were measured. The sample was vigorously stirred for 30 s, then the viscosity was determined using a Brookfield RV viscometer, spindle No. 6, at 10 rpm. The properties of this composition are given in table 1.
Пример 3Example 3
Дисперсию соевой муки получали при добавлении полиметилендифенилдиизоцианата (пМДИ) аналогично тому, как описано в примере сравнения. В лабораторный стакан из нержавеющей стали (объемом 600 мл) добавляли 134,95 г ДИ воды, 0,70 г МБСН (>99%, Aldrich Chemical Company, Милуоки, штат Висконсин, США) и 0,28 г противовспенивающего агента, Advantage 357 (Hercules Incorporated, Уилмингтон, штат Делавэр, США), и смесь перемешивали в течение 2 мин лопастной мешалкой, присоединенной к механическому смесителю. В перемешиваемую смесь добавляли 7,00 г пМДИ Rubinate® 1840 (Huntsman Polyurethanes, Вудлендс, штат Техас, США) и интенсивно перемешивали в течение 2 мин. Перемешивание смеси продолжали и в смесь добавляли 73,68 г соевой муки Soyad® TS9200 (Hercules Incorporated, Уилмингтон, штат Делавэр, США). После добавления всей соевой муки интенсивное перемешивание продолжали в течение 8 мин. Свойства указанного состава приведены в табл.1.A dispersion of soy flour was obtained by adding polymethylene diphenyl diisocyanate (pMDI) in the same way as described in the comparison example. 134.95 g of DI water, 0.70 g of MBSN (> 99%, Aldrich Chemical Company, Milwaukee, Wisconsin, USA) and 0.28 g of anti-foaming agent, Advantage 357 were added to a stainless steel beaker (600 ml volume) (Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware, USA), and the mixture was stirred for 2 minutes with a paddle mixer attached to a mechanical mixer. To the stirred mixture was added 7.00 g of Rubinate® 1840 PMDI (Huntsman Polyurethanes, Woodlands, Texas, USA) and stirred vigorously for 2 minutes. Stirring of the mixture was continued and 73.68 g of Soyad® TS9200 soy flour (Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware, USA) was added to the mixture. After adding all the soy flour, vigorous stirring was continued for 8 minutes. The properties of this composition are given in table 1.
Пример 4Example 4
В этом примере состав получали аналогично тому, как описано в примере 3, за исключением того, что вместо пМДИ Rubinate® 1840 использовали полигексаметилендиизоцианат (пГДИ) Dorus® R-400 (Henkel Inc., Элгин, штат Иллинойс, США). Свойства указанного состава приведены в табл.1.In this example, a formulation was prepared in the same manner as described in Example 3, except that instead of using the Rubinate® 1840 PMDI, Dorus® R-400 polyhexamethylene diisocyanate (PGDI) (Henkel Inc., Elgin, Illinois, USA) was used. The properties of this composition are given in table 1.
Пример 5Example 5
В этом примере состав получали аналогично тому, как описано в примере 3, за исключением того, что вместо 7,00 г использовали 14,00 г пМДИ Rubinate® 1840, а вместо 134,95 г использовали 147,39 г ДИ воды. Свойства указанного состава приведены в табл.1.In this example, the composition was obtained in the same manner as described in Example 3, except that instead of 7.00 g, 14.00 g of Rubinate® 1840 PMDI was used, and instead of 134.95 g, 147.39 g of DI water was used. The properties of this composition are given in table 1.
Пример 6Example 6
В этом примере состав получали аналогично тому, как описано в примере 4, за исключением того, что вместо 7,00 г использовали 14,00 г пГДИ Dorus® R-400, а вместо 134,95 г использовали 147,39 г ДИ воды. Свойства указанного состава приведены в табл.1.In this example, the composition was obtained in the same manner as described in example 4, except that instead of 7.00 g, 14.00 g of Dorus® R-400 pGDI was used, and instead of 134.95 g, 147.39 g of DI water was used. The properties of this composition are given in table 1.
Пример 7Example 7
В лабораторный стакан из нержавеющей стали (объемом 600 мл) добавляли 120,95 г ДИ воды, 17,50 г продукта Hercules® СА1920А (Hercules Incorporated, Уилмингтон, штат Делавэр, США), 0,70 г МБСН (>99%, Aldrich Chemical Company, Милуоки, штат Висконсин, США) и 0,28 г противовспенивающего агента, Advantage 357 (Hercules Incorporated, Уилмингтон, штат Делавэр, США), и смесь интенсивно перемешивали в течение 2 мин лопастной мешалкой, присоединенной к механическому смесителю. В перемешиваемую смесь добавляли 3,50 г пМДИ Rubinate® 1840 (Huntsman Polyurethanes, Вудлендс, штат Техас, США) и интенсивно перемешивали в течение 2 мин. Перемешивание смеси продолжали и в смесь добавляли 73,68 г соевой муки Soyad® TS9200 (Hercules Incorporated, Уилмингтон, штат Делавэр, США). После добавления всей соевой муки интенсивное перемешивание продолжали в течение 8 мин. Свойства указанного состава приведены в табл.1.120.95 g of DI water, 17.50 g of Hercules® CA1920A product (Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware, USA), 0.70 g MBSN (> 99%, Aldrich) were added to a stainless steel laboratory glass (600 ml volume) Chemical Company, Milwaukee, Wisconsin, USA) and 0.28 g of antifoam agent, Advantage 357 (Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware, USA), and the mixture was vigorously stirred for 2 minutes with a paddle mixer attached to a mechanical mixer. 3.50 g of Rubinate® 1840 PMDI (Huntsman Polyurethanes, Woodlands, Texas, USA) was added to the stirred mixture and mixed vigorously for 2 minutes. Stirring of the mixture was continued and 73.68 g of Soyad® TS9200 soy flour (Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware, USA) was added to the mixture. After adding all the soy flour, vigorous stirring was continued for 8 minutes. The properties of this composition are given in table 1.
Пример 8Example 8
В этом примере состав получали аналогично тому, как описано в примере 7, за исключением того, что вместо пМДИ Rubinate® 1840 использовали пГДИ Dorus® R-400 (Henkel Inc., Элгин, штат Иллинойс, США). Свойства указанного состава приведены в табл.1.In this example, a formulation was prepared in the same manner as described in Example 7, except that instead of using the Rubinate® 1840 PMDI, the Dorus® R-400 PGDI (Henkel Inc., Elgin, Illinois, USA) was used. The properties of this composition are given in table 1.
Пример 9Example 9
В этом примере состав получали аналогично тому, как описано в примере 7, за исключением того, что использовали 35,00 г продукта Hercules® СА1920А и 113,17 г ДИ воды. Свойства указанного состава приведены в табл.1.In this example, the composition was obtained in the same manner as described in example 7, except that 35.00 g of Hercules® CA1920A and 113.17 g of DI water were used. The properties of this composition are given in table 1.
Пример 10Example 10
В этом примере состав получали аналогично тому, как описано в примере 9, за исключением того, что вместо пМДИ Rubinate® 1840 использовали пГДИ Dorus® R-400 (Henkel Inc., Элгин, штат Иллинойс, США). Свойства указанного состава приведены в табл.1.In this example, a formulation was prepared in the same manner as described in Example 9, except that instead of using the Rubinate® 1840 PMDI, the Dorus® R-400 PGDI (Henkel Inc., Elgin, Illinois, USA) was used. The properties of this composition are given in table 1.
Пример 11Example 11
В этом примере состав получали аналогично тому, как описано в примере 8, за исключением того, что использовали 7,00 г пГДИ Dorus® R-400 (Henkel Inc., Элгин, штат Иллинойс, США) и 127,17 г ДИ воды. Свойства указанного состава приведены в табл.1.In this example, the composition was obtained in the same manner as described in example 8, except that 7.00 g of Dorus® R-400 PGDI (Henkel Inc., Elgin, Illinois, USA) and 127.17 g of DI water were used. The properties of this composition are given in table 1.
Пример 12Example 12
В этом примере состав получали аналогично тому, как описано в примере 11, за исключением того, что использовали 35,00 г продукта Hercules® СА1920А и 119,39 г ДИ воды. Свойства указанного состава приведены в табл.1.In this example, the composition was obtained in the same manner as described in example 11, except that 35.00 g of Hercules® CA1920A and 119.39 g of DI water were used. The properties of this composition are given in table 1.
Пример 13Example 13
Клей на основе ПАЭ/сои получали аналогично тому, как описано в примере 2, за исключением того, что использовали 35,00 г продукта Hercules® СА1920А и 106,95 г ДИ воды.Adhesive based on PAE / soy was obtained in the same way as described in example 2, except that used 35.00 g of the product Hercules® CA1920A and 106.95 g of DI water.
Пример 14Example 14
Клей на основе ПАЭ/сои получали аналогично тому, как описано в примере 2, за исключением того, что использовали 52,50 г продукта Hercules® СА1920А и 99,17 г ДИ воды.Adhesive based on PAE / soy was obtained in the same way as described in example 2, except that 52.50 g of Hercules® CA1920A and 99.17 g of DI water were used.
В табл.1 приведены значения вязкости для примеров сравнения и ряда составов клея на основе ПАЭ/сои, полученных с добавлением изоцианатов. В указанном исследовании оценивали влияние ароматического изоцианата (пМДИ Rubinate® 1840, выпускаемого фирмой Huntsman Polyurethanes, Вудлендс, штат Техас, США) и вододиспергируемого алифатического изоцианата (пГДИ Dorus® R-400, выпускаемого фирмой Henkel Corp., Элгин, штат Иллинойс, США) на вязкостные свойства составов на основе ПАЭ/сои.Table 1 shows the viscosity values for examples of comparison and a number of adhesive compositions based on PAE / soy obtained with the addition of isocyanates. This study evaluated the effects of aromatic isocyanate (Rubinate® 1840 PMDI, manufactured by Huntsman Polyurethanes, Woodlands, Texas, USA) and water-dispersible aliphatic isocyanate (Dorus® R-400 PGDI, manufactured by Henkel Corp., Elgin, Illinois, USA) on the viscosity properties of compositions based on PAE / soy.
Для дисперсии соевой муки в воде (пример 1) в течение времени наблюдали чрезвычайно незначительное изменение вязкости. Пример 2 представляет собой другой пример сравнения, где состав включает 20 сухих частей смолы ПАЭ Hercules® СА1920А на 100 частей сои («ч./100 ч.»). Для указанного состава наблюдали более низкую вязкость по сравнению с соевой мукой в отдельности, однако в течение времени вязкость постоянно увеличивалась и через 19 ч превосходила вязкость водной дисперсии соевой муки (пример 1). В примерах 3 и 4 сравнивали действие ароматического изоцианата (пМДИ) и алифатического изоцианата (пГДИ), добавленных в соевую муку при концентрации 10 ч./100 ч. Вязкость состава, включающего ароматический изоцианат, более чем на порядок превышала вязкость состава, включающего алифатический изоцианат, при этом в указанном составе через 24 ч наблюдали гелеобразование, в то время как состав алифатического изоцианата через 24 ч все еще оставался жидкостью, вязкость которой составляла 40900 сП. Другое сравнение ароматического изоцианата и алифатического изоцианата, смешанных с соевой мукой, описано в примерах 5 и 6, где изоцианаты добавляли при концентрации 20 ч./100 ч. Для состава, содержащего 20 ч./100 ч. пМДИ (пример 5), наблюдали даже еще более высокую вязкость по сравнению с составом, содержащим 10 ч./100 ч. пМДИ (пример 3). В составе, содержащем 20 ч./100 ч. пМДИ, наблюдали гелеобразование приблизительно через 6 ч. Для сравнения, вязкость состава, содержащего 20 ч./100 ч. пГДИ (пример 6), в 32 раза ниже вязкости состава, содержащего 20 ч./100 ч. пМДИ, а также ниже вязкости состава, содержащего 10 ч./100 ч. пГДИ (пример 4).For a dispersion of soy flour in water (Example 1), an extremely small change in viscosity was observed over time. Example 2 is another comparison example, where the composition includes 20 dry parts of Hercules® CA1920A PAE resin per 100 parts of soybean (“h / 100 h”). For this composition, a lower viscosity was observed compared to soy flour separately, however, over time, the viscosity constantly increased and after 19 hours exceeded the viscosity of the aqueous dispersion of soy flour (example 1). Examples 3 and 4 compared the effects of aromatic isocyanate (pMDI) and aliphatic isocyanate (pGDI) added to soy flour at a concentration of 10 hours / 100 hours. The viscosity of the composition comprising aromatic isocyanate was more than an order of magnitude higher than the viscosity of the composition comprising aliphatic isocyanate while in this composition, gelation was observed after 24 hours, while the composition of the aliphatic isocyanate after 24 hours was still a liquid with a viscosity of 40,900 cP. Another comparison of aromatic isocyanate and aliphatic isocyanate mixed with soy flour is described in examples 5 and 6, where isocyanates were added at a concentration of 20 hours / 100 hours. For a composition containing 20 hours / 100 parts of PMDI (example 5), was observed an even higher viscosity compared to a composition containing 10 parts / 100 parts of PMDI (Example 3). In a composition containing 20 hours / 100 parts of pMDI, gelation was observed after about 6 hours. For comparison, the viscosity of a composition containing 20 parts / 100 parts of pGDI (Example 6) was 32 times lower than the viscosity of a composition containing 20 hours ./100 parts of PMDI, as well as lower viscosity of a composition containing 10 parts / 100 parts of PGDI (Example 4).
В примерах 7-10 приведено сравнение двух различных изоцианатов в составах клея, содержащих соевую муку и смолу ПАЭ, при этом в примерах с нечетными номерами использовали пМДИ, а в примерах с четными номерами использовали пГДИ. Для составов пГДИ наблюдали более низкие значения вязкости и более низкую скорость увеличения вязкости в течение времени. Примеры 11 и 12 представляют собой дополнительные примеры составов ПАЭ/соя/пГДИ, для которых наблюдали низкие исходные значения вязкости и которые все еще оставались в жидком состоянии в течение 18-20 ч после получения.Examples 7-10 show a comparison of two different isocyanates in glue formulations containing soy flour and PAE resin. In the examples with odd numbers, pMDI was used, and in the examples with even numbers, pGDI was used. For the PGDI formulations, lower viscosity values and a lower rate of increase in viscosity over time were observed. Examples 11 and 12 are further examples of PAE / soy / pGDI formulations for which low initial viscosity values were observed and which still remained in a liquid state for 18-20 hours after preparation.
(1) Все составы включали 36% твердых веществ и 1,0 ч./100 ч. МБСН. «ч./100 ч.» обозначает части на 100 частей сои.(1) All formulations included 36% solids and 1.0 hours / 100 hours MBSN. "Hours / 100 hours" refers to parts per 100 parts of soy.
Пример 15Example 15
Фанерные панели получали с использованием составов клея, описанных в примерах 1-14. Указанные 3-слойные панели получали из листов шпона тополя размером 12 дюймов х 12 дюймов со средней толщиной 3,6 мм (0,14 дюйма). Листы шпона хранили в камере для кондиционирования при 80°F/30% относительной влажности в течение нескольких дней или более, затем получали панели. Клей наносили на обе стороны центрального листа шпона в количестве 20-22 г/кв. фут. Направление волокон соседних листов шпона взаимно перпендикулярно (90°) по толщине панели (в типичной фанерной конструкции направление волокон центрального листа шпона перпендикулярно направлению волокон внешнего и заднего листов шпона). Время нанесения клея для завершения полной сборки изделий составляло 2-4 мин. Трехслойные сборные изделия с влажным клеем помещали под плиту размером 14 дюймов х 14 дюймов, на верх которой помещали 1 галлон воды, в течение 15 мин (для моделирования времени обработки в промышленных условиях), затем прессовали горячим способом. После завершения периода обработки, панели прессовали горячим способом при 250°F и 125 фунтов/кв. дюйм в течение 3 мин. В указанном примере перед стадией горячего прессования холодное прессование не использовали. Прошедшие горячее прессование панели выдерживали при 70°F/50% относительной влажности в течение 48 ч, затем разрезали. Разрезанные образцы для испытаний выдерживали в камере при 70°F/50% относительной влажности в течение по крайней мере 24 ч, затем проводили испытание.Plywood panels were prepared using the adhesive compositions described in Examples 1-14. These 3-ply panels were prepared from 12 inch x 12 inch poplar veneer sheets with an average thickness of 3.6 mm (0.14 inch). The veneer sheets were stored in a conditioning chamber at 80 ° F / 30% relative humidity for several days or more, then panels were prepared. Glue was applied on both sides of the central veneer sheet in an amount of 20-22 g / sq. foot. The direction of the fibers of adjacent veneer sheets is mutually perpendicular (90 °) along the thickness of the panel (in a typical plywood construction, the direction of the fibers of the central veneer sheet is perpendicular to the direction of the fibers of the outer and rear veneer sheets). The time for applying glue to complete the complete assembly of the products was 2-4 minutes. Three-layer prefabricated products with wet glue were placed under a 14-inch x 14-inch plate, on top of which 1 gallon of water was placed for 15 minutes (to simulate processing time in an industrial environment), then hot pressed. After the treatment period, the panels were hot pressed at 250 ° F and 125 psi. inch for 3 min. In this example, cold pressing was not used before the hot pressing step. The hot-pressed panels were held at 70 ° F / 50% relative humidity for 48 hours, then cut. Cut test samples were kept in a chamber at 70 ° F / 50% relative humidity for at least 24 hours, then a test was performed.
Испытание предела прочности при сдвиге в сухом и влажном состоянии проводили по методике стандарта D-906 Американской Ассоциации тестирования материалов (ASTM) и Европейского стандарта EN-314. Образцы, предназначенные для испытаний на сдвиг во влажном состоянии, перед испытанием вымачивали при температуре окружающей среды в течение 24 ч. Все образцы для испытаний на сдвиг испытывали, закрепляя их в фиксаторе прибора. Для каждого условия испытывали в целом 4 образца на сдвиг в сухом состоянии и 6 образцов на сдвиг во влажном состоянии.Dry and wet shear strength tests were performed according to the methodology of ASTM D-906 and EN-314 European Standard. Samples intended for shear tests in the wet state were soaked before testing at ambient temperature for 24 hours. All samples for shear tests were tested by fixing them in the fixture lock. For each condition, a total of 4 samples were tested for shear in the dry state and 6 samples for shear in the wet state.
Испытание фанерных панелей с тремя циклами вымачивания проводили по методике стандарта Американской Ассоциации производителей фанеры ANSI/HPVA HP-1-2009 с использованием 4 образцов в каждом испытании. Образцы, предназначенные для проведения испытания с тремя циклами вымачивания, оценивали также по шкале от 0 до 10 баллов, где 0 баллов соответствует полному отсутствию расслоения клеевого шва, а 10 баллов соответствует полному расслоению клеевого шва. Оценка 6 баллов или более квалифицируется как несоответствие стандарту. Полный набор критериев оценки представлен в табл.2.The test of plywood panels with three soaking cycles was carried out according to the method of the standard of the American Association of Plywood Manufacturers ANSI / HPVA HP-1-2009 using 4 samples in each test. Samples intended for testing with three soaking cycles were also evaluated on a scale from 0 to 10 points, where 0 points corresponds to the complete absence of delamination of the adhesive joint, and 10 points corresponds to the complete delamination of the adhesive joint. A score of 6 points or more qualifies as non-compliance with the standard. A complete set of evaluation criteria is presented in Table 2.
Примеры 15-А, 15-В, 15-С, 15-D, 15-Е, 15-F 15-Gh 15-Н являются примерами сравнения.Examples 15-A, 15-B, 15-C, 15-D, 15-E, 15-F 15-Gh 15-H are examples of comparison.
Панели, полученные с использованием составов на основе ПАЭ/сои, описанных в примерах сравнения (примеры 15-В, 15-С и 15-D), характеризовались улучшенными свойствами по сравнению с панелью, полученной с использованием состава, описанного в примере сравнения 15-А, который содержал только соевую муку. Для образцов на основе ПАЭ/сои получены улучшенные результаты при испытании с 3-мя циклами вымачивания. Хотя для образца, описанного в примере 15-С, соответствие стандарту составило только 25%, его средняя оценка 3,5 баллов указывает на улучшенный результат по сравнению с оценкой 10 баллов для образца, описанного в примере 15-А, т.к. оценка 10 баллов соответствует полному расслоению испытываемых образцов при проведении испытания. Значения предела прочности на сдвиг в сухом и влажном состоянии составов на основе ПАЭ/соя значительно превосходили значения, полученные для состава, содержащего только сою.The panels obtained using the compositions based on PAE / soybeans described in the comparison examples (examples 15-B, 15-C and 15-D) had improved properties compared to the panel obtained using the composition described in the comparison example 15- A, which contained only soy flour. For samples based on PAE / soybeans, improved results were obtained when tested with 3 soaking cycles. Although for the sample described in example 15-C, compliance with the standard was only 25%, its average score of 3.5 points indicates an improved result compared with a score of 10 points for the sample described in example 15-A, because a score of 10 points corresponds to the complete stratification of the test samples during the test. The values of the shear strength in the dry and wet state of the compositions based on PAE / soy significantly exceeded the values obtained for the composition containing only soy.
Большинство составов, содержащих соевую муку и изоцианат, не содержащих никаких ПАЭ (примеры 15-Е, 15-F, 15-G и 15-Н), не соответствовало стандарту при проведении испытания с 3-мя циклами вымачивания. Для состава, описанного в примере 15-G, содержащего 20 ч./100 ч. пМДИ, соответствие стандарту при проведении испытания с 3-мя циклами вымачивания составило 75%, при этом для указанной группы наблюдали высокие значения предела прочности на сдвиг, но чрезвычайно высокое значение вязкости (242000 сП) и значительно более низкое значение предела прочности на сдвиг во влажном состоянии по сравнению с составом, содержащим ПАЭ при той же концентрации, описанным в примере 15-D (124 по сравнению с 217).Most formulations containing soy flour and isocyanate that do not contain any PAEs (examples 15-E, 15-F, 15-G and 15-H) did not meet the standard when tested with 3 soaking cycles. For the composition described in Example 15-G containing 20 hours / 100 parts of PMDI, the standard compliance with the test with 3 soaking cycles was 75%, while for this group high shear strength values were observed, but extremely a high viscosity value (242,000 cP) and a significantly lower value of the shear strength in the wet state compared with the composition containing PAE at the same concentration described in example 15-D (124 compared to 217).
Для всех составов клея, содержащих 10 ч./100 ч. ПАЭ и 5 или 10 ч./100 ч. изоцианата (примеры 15-K, 15-L и 15-N), наблюдали 100% соответствие стандарту при проведении испытания и оценку 0 баллов (полное отсутствие расслоения). Значения предела прочности на сдвиг в сухом и влажном состоянии были чрезвычайно высокими. Для состава, содержащего 10 ч./100 ч. ПАЭ и 5 ч./100 ч. изоцианата (примеры 15-К и 15-L), наблюдали значительно более высокие значения предела прочности на сдвиг во влажном состоянии по сравнению с составом клея, содержащим 15 ч./100 ч. ПАЭ (пример 15-В). Для составов, содержащих 5 ч./100 ч. пГДИ, 5 и 10 ч./100 ч. ПАЭ (примеры 15-J и 15-М, соответственно), получены чрезвычайно высокие значения предела прочности на сдвиг в сухом состоянии при 100% разрушении сухой древесины, значительно более высокие значения предела прочности на сдвиг в сухом состоянии по сравнению с составом клея, содержащим 20 ч./100 ч. ПАЭ (пример 15-D).For all adhesive formulations containing 10 hours / 100 parts of PAE and 5 or 10 hours / 100 parts of isocyanate (Examples 15-K, 15-L and 15-N), 100% compliance with the standard was observed during testing and evaluation 0 points (complete absence of delamination). Dry and wet shear strength values were extremely high. For a composition containing 10 hours / 100 parts of PAE and 5 parts / 100 parts of isocyanate (Examples 15-K and 15-L), significantly higher wet shear strengths were observed compared to the adhesive composition, containing 15 hours / 100 hours of PAE (Example 15-B). For compositions containing 5 hours / 100 parts of PGDI, 5 and 10 hours / 100 hours of PAE (Examples 15-J and 15-M, respectively), extremely high values of the dry shear strength at 100% were obtained. destruction of dry wood, significantly higher values of the shear strength in the dry state compared with the composition of the adhesive containing 20 hours / 100 hours of PAE (example 15-D).
В примерах 16-20 проводили сравнение адгезионных свойств составов клея на основе ПАЭ/сои и составов клея на основе изоцианата/ПАЭ/сои при использовании для склеивания мореной желтой березы, которая представляет собой трудно склеиваемый сорт древесины.In examples 16-20, a comparison was made between the adhesive properties of the adhesive compositions based on PAE / soy and the adhesive compositions based on isocyanate / PAE / soy when used for bonding stained yellow birch, which is a hard-to-stick wood grade.
Пример сравнения 16Comparison Example 16
Указанный пример представляет собой пример сравнения, в котором описан типичный состав клея на основе ПАЭ/сои. В лабораторный стакан из нержавеющей стали (объемом 600 мл) добавляли 38,40 г ДИ воды, 57,00 г продукта Hercules® СА1100 (Hercules Incorporated, Уилмингтон, штат Делавэр, США) и 0,27 г МБСН. Указанную смесь перемешивали в течение 2 мин лопастной мешалкой, присоединенной к механическому смесителю. Продолжали перемешивание смеси и в смесь добавляли 48,00 г соевой муки Soyad® TS9200 (Hercules Incorporated, Уилмингтон, штат Делавэр, США). После добавления всей соевой муки интенсивное перемешивание продолжали в течение 8 мин. Свойства указанного состава приведены в табл.4.This example is a comparison example, which describes a typical composition of the adhesive based on PAE / soy. 38.40 g of DI water, 57.00 g of Hercules® CA1100 product (Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware, USA) and 0.27 g of MBSN were added to a stainless steel laboratory glass (600 ml volume). The specified mixture was stirred for 2 min with a paddle mixer attached to a mechanical mixer. Stirring was continued, and 48.00 g Soyad® TS9200 soy flour (Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware, USA) was added to the mixture. After adding all the soy flour, vigorous stirring was continued for 8 minutes. The properties of this composition are given in table.4.
Пример сравнения 17Comparison Example 17
Указанный пример представляет собой пример сравнения, в котором описан типичный состав клея на основе ПАЭ/сои. В лабораторный стакан из нержавеющей стали (объемом 600 мл) добавляли 38,40 г ДИ воды, 57,00 г продукта Hercules СА1100 (Hercules Incorporated, Уилмингтон, штат Делавэр, США), 3,70 глицерина (чистота >99%, Aldrich Chemical Co., Милуоки, штат Висконсин, США) и 0,27 г МБСН. Указанную смесь перемешивали в течение 2 мин лопастной мешалкой, присоединенной к механическому смесителю. Смесь продолжали перемешивать и в смесь добавляли 48,00 г соевой муки Soyad® TS9200 (Hercules Incorporated, Уилмингтон, штат Делавэр, США). После добавления всей соевой муки интенсивное перемешивание продолжали в течение 8 мин. Свойства указанного состава приведены в табл.4.This example is a comparison example, which describes a typical composition of the adhesive based on PAE / soy. 38.40 g of DI water, 57.00 g of Hercules CA1100 product (Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware, USA), 3.70 glycerol (purity> 99%, Aldrich Chemical) were added to a stainless steel laboratory glass (600 ml volume) Co., Milwaukee, Wisconsin, USA) and 0.27 g of MBSN. The specified mixture was stirred for 2 min with a paddle mixer attached to a mechanical mixer. The mixture was kept stirring and 48.00 g of Soyad® TS9200 soy flour (Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware, USA) was added to the mixture. After adding all the soy flour, vigorous stirring was continued for 8 minutes. The properties of this composition are given in table.4.
Пример 18Example 18
В лабораторный стакан из нержавеющей стали (объемом 600 мл) добавляли 38,40 г ДИ воды, 57,00 г продукта Hercules СА1100 (Hercules Incorporated, Уилмингтон, штат Делавэр, США) и 0,27 г МБСН. Указанную смесь перемешивали в течение 2 мин лопастной мешалкой, присоединенной к механическому смесителю. Смесь продолжали перемешивать и в смесь добавляли 48,00 г соевой муки Soyad® TS9200 (Hercules Incorporated, Уилмингтон, штат Делавэр, США). После добавления всей соевой муки интенсивное перемешивание продолжали в течение 8 мин. Затем в смесь добавляли 4,00 г пГДИ Dorus® R-400 (Henkel Inc., Элгин, штат Иллинойс, США) и перемешивание продолжали в течение еще 2 мин. Свойства указанного состава приведены в табл.4.38.40 g of DI water, 57.00 g of Hercules CA1100 product (Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware, USA) and 0.27 g of MBSN were added to a stainless steel laboratory glass (600 ml volume). The specified mixture was stirred for 2 min with a paddle mixer attached to a mechanical mixer. The mixture was kept stirring and 48.00 g of Soyad® TS9200 soy flour (Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware, USA) was added to the mixture. After adding all the soy flour, vigorous stirring was continued for 8 minutes. Then, 4.00 g of Dorus® R-400 pGDI (Henkel Inc., Elgin, Illinois, USA) was added to the mixture, and stirring was continued for another 2 minutes. The properties of this composition are given in table.4.
Пример 19Example 19
В лабораторный стакан из нержавеющей стали (объемом 600 мл) добавляли 38,40 г ДИ воды, 57,00 г продукта Hercules СА1100 (Hercules Incorporated, Уилмингтон, штат Делавэр, США), 3,70 глицерина (чистота >99%, Aldrich Chemical Co., Милуоки, штат Висконсин, США) и 0,27 г МБСН. Указанную смесь перемешивали в течение 2 мин лопастной мешалкой, присоединенной к механическому смесителю. Смесь продолжали перемешивать и в смесь добавляли 48,00 г соевой муки Soyad® TS9200 (Hercules Incorporated, Уилмингтон, штат Делавэр, США). После добавления всей соевой муки интенсивное перемешивание продолжали в течение 8 мин. Затем в смесь добавляли 8,25 г пГДИ Dorus® R-400 (Henkel Inc., Элгин, штат Иллинойс, США) и перемешивание продолжали в течение еще 2 мин. Свойства указанного состава приведены в табл.4.38.40 g of DI water, 57.00 g of Hercules CA1100 product (Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware, USA), 3.70 glycerol (purity> 99%, Aldrich Chemical) were added to a stainless steel laboratory glass (600 ml volume) Co., Milwaukee, Wisconsin, USA) and 0.27 g of MBSN. The specified mixture was stirred for 2 min with a paddle mixer attached to a mechanical mixer. The mixture was kept stirring and 48.00 g of Soyad® TS9200 soy flour (Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware, USA) was added to the mixture. After adding all the soy flour, vigorous stirring was continued for 8 minutes. Then, 8.25 g of Dorus® R-400 PGDI (Henkel Inc., Elgin, Illinois, USA) was added to the mixture, and stirring was continued for another 2 minutes. The properties of this composition are given in table.4.
Пример 20Example 20
Для получения фанерных панелей, предназначенных для испытаний, получали составы клея, описанные в примерах 16-19. Фанерные панели представляли собой 3-слойные панели, включающие конструкцию мореная желтая береза (РУВ)/эвкалипт/тополь. Клей наносили на обе стороны центрального листа шпона в количестве от 18 до 20 г/кв. фут. Направление волокон соседних листов шпона взаимно перпендикулярно (90°) по толщине панели (направление волокон центрального листа шпона перпендикулярно направлению волокон внешнего и заднего листов шпона). Трехслойные сборные изделия с влажным клеем помещали под плиту размером 14 дюймов х 14 дюймов, на верх которой помещали 1 галлон воды, в течение 10 мин (время обработки), затем прессовали холодным способом. Панели прессовали холодным способом при давлении 83 фунта/кв. дюйм в течение 5 мин. При завершении холодного прессования оценивали клейкость панелей с использованием качественной шкалы от 0 баллов (чрезвычайно слабая клейкость и чрезвычайно слабое скрепление панели) до 5 баллов (высокая клейкость и высокое скрепление панели). После холодного прессования панели прессовали горячим способом при 230°F и давлении 153 фунта/кв. дюйм в течение 4 мин. Панели выдерживали при 70°F/50% относительной влажности в течение 48 ч, затем разрезали. После того, как исследуемые образцы были разрезаны, их выдерживали в камере при 70°F/50% относительной влажности в течение по крайней мере 24 ч, затем проводили испытание.To obtain plywood panels intended for testing, received the adhesive compositions described in examples 16-19. Plywood panels were 3-layer panels, including the stained yellow birch (RUV) / eucalyptus / poplar design. Glue was applied on both sides of the central veneer sheet in an amount of 18 to 20 g / sq. foot. The direction of the fibers of adjacent veneer sheets is mutually perpendicular (90 °) along the thickness of the panel (the direction of the fibers of the central veneer sheet is perpendicular to the direction of the fibers of the outer and rear veneer sheets). Three-layer prefabricated products with wet glue were placed under a 14 inch x 14 inch plate on top of which 1 gallon of water was placed for 10 minutes (processing time), then cold pressed. The panels were cold pressed at a pressure of 83 psi. inch for 5 min. At the end of cold pressing, the stickiness of the panels was evaluated using a quality scale from 0 points (extremely weak stickiness and extremely weak bonding of the panel) to 5 points (high stickiness and high bonding of the panel). After cold pressing, the panels were hot pressed at 230 ° F and a pressure of 153 psi. inch for 4 min. The panels were held at 70 ° F / 50% relative humidity for 48 hours, then cut. After the test samples were cut, they were kept in a chamber at 70 ° F / 50% relative humidity for at least 24 hours, then a test was performed.
Испытание указанных панелей с 3-мя циклами вымачивания проводили, как описано выше. Проводили также оценку прочности сухого клеевого соединения (DBE) по клеевому шву FYB/тополь (шов 1). Испытание по указанной методике проводили, разделяя склеенные листы шпона с использованием ножа и качественно оценивая прочность клеевого соединения и количество расслоившейся древесины с использованием шкалы DBE от 0 до 5 баллов. В указанной шкале DBE 0 баллов соответствует чрезвычайно слабому клеевому соединению, которое можно разъединить с минимальной силой, при этом никакого разрушения древесины не наблюдается, в то время как оценка 5 баллов соответствует высокопрочному клеевому соединению, для разрушения которого требуется значительная сила, и при этом наблюдается 100% разрушение древесины. Результаты испытания панелей приведены в табл.4.The test of these panels with 3 cycles of soaking was carried out as described above. The strength of the dry adhesive joint (DBE) was also evaluated by the FYB / poplar adhesive joint (joint 1). The test according to this method was carried out by separating the glued veneer sheets using a knife and qualitatively assessing the strength of the adhesive joint and the amount of delaminated wood using a DBE scale of 0 to 5 points. In the indicated DBE scale, 0 points corresponds to an extremely weak adhesive joint, which can be disconnected with minimal strength, while no destruction of wood is observed, while a score of 5 points corresponds to a high-strength adhesive joint, for the destruction of which considerable strength is required, and 100% wood destruction. The test results of the panels are given in table.4.
(1) Вязкость определяли с использованием вискозиметра Брукфильда RV, шпиндель №6, при 10 об/мин.(1) The viscosity was determined using a Brookfield RV viscometer, spindle No. 6, at 10 rpm.
(2) Клейкость оценивали по шкале от 0 до 5 баллов, где 1 балл обозначает чрезвычайно низкую клейкость, а 5 баллов обозначает высокую клейкость.(2) Tack was evaluated on a scale of 0 to 5 points, where 1 point indicates extremely low tack and 5 points indicates high tack.
(3) «DBE, шов 1» обозначает оценку прочности сухого клеевого соединения (клеевой шов 1 - FYB/эвкалипт). Сухое клеевое соединение характеризовали, качественно оценивая устойчивость древесины к расслоению и разрушению по шкале от 0 до 5 баллов, где 0 баллов обозначает чрезвычайно низкую клейкость без расслоения древесины, а 5 баллов обозначает высокую клейкость и почти 100% расслоение древесины.(3) “DBE, joint 1” refers to the strength rating of a dry adhesive joint (adhesive joint 1 — FYB / eucalyptus). Dry adhesive bonding was characterized by qualitatively assessing the resistance of wood to delamination and destruction on a scale from 0 to 5 points, where 0 points denotes extremely low adhesiveness without delamination of wood, and 5 points denotes high adhesiveness and almost 100% delamination of wood.
В результате испытаний в полевых и лабораторных условиях было установлено, что клеи на основе ПАЭ/сои и стандартных мочевино-формальдегидных смол не обеспечивают прочное соединение шпона мореной желтой березы.As a result of tests in the field and laboratory conditions, it was found that adhesives based on PAE / soy and standard urea-formaldehyde resins do not provide a strong connection of veneered stained yellow birch.
Примеры панелей 20-А и 20-В получали с использованием описанных в примерах сравнения типичных составов клея на основе ПАЭ/сои, применяемых для фанерных или композитных древесных половых покрытий. Примеры панелей 20-С и 20-D получали с использованием составов клея, которые содержали 8,8 и 18,1 ч./100 ч. пГДИ, соответственно, и они характеризовались более низкими значениями вязкости по сравнению с панелями, полученными, как описано в примерах сравнения. Клейкость составляла достаточно высокую или более высокую величину по сравнению с составами, полученными в примерах сравнения, а результаты оценки прочности сухого клеевого соединения (DBE) для составов, содержащих изоцианаты, были значительно выше по сравнению с результатами, полученными для составов, полученных в примерах сравнения, что свидетельствовало о значительном улучшении прочности клеевого соединения по сравнению с системой на основе ПАЭ/сои. Испытание панелей методом ANSI/HPVA HP-1-2009 с 3-мя циклами вымачивания показало значительное различие между составами сравнения и экспериментальными примерами панелей, изготовленными с использованием пГДИ в дополнение к смоле ПАЭ. Для панелей, описанных в примерах сравнения, наблюдали полное разрушение при проведении испытания с 3-мя циклами вымачивания, в то время как панели, полученные с использованием составов, которые содержали пГДИ, соответствовали стандарту на 100% при проведении испытаний, что еще раз свидетельствовало о значительном улучшении прочности клеевого соединения по сравнению с системой на основе ПАЭ/сои.Examples of panels 20-A and 20-B were obtained using typical PAE / soya adhesive formulations used for plywood or composite wood flooring described in the examples of comparison. Examples of panels 20-C and 20-D were obtained using adhesive compositions that contained 8.8 and 18.1 hours / 100 parts of PGDI, respectively, and they had lower viscosity values compared to the panels obtained as described in comparison examples. The tack was a sufficiently high or higher value compared to the compositions obtained in the comparison examples, and the results of the dry adhesive strength test (DBE) for the compositions containing isocyanates were significantly higher compared to the results obtained for the compositions obtained in the comparison examples , which testified to a significant improvement in the strength of the adhesive joint compared to the system based on PAE / soy. Testing the panels by ANSI / HPVA HP-1-2009 with 3 cycles of soaking showed a significant difference between the compositions of the comparison and experimental examples of panels made using pgdi in addition to PAE resin. For the panels described in the comparison examples, complete failure was observed during the test with 3 soaking cycles, while the panels obtained using formulations that contained pGDI met the 100% standard during testing, which once again testified to a significant improvement in adhesive strength compared to a PAE / soy based system.
Оценка прочности сухого клеевого соединения (DBE) указанных панелей по клеевому шву 1 (соединение мореной желтой березы и эвкалипта) также свидетельствовало о неожиданном различии между примерами сравнения и составами по настоящему изобретению. Показатели DBE для панелей, изготовленных с использованием составов сравнения (примеры 20-А и 20-В), составили 1,75 и 2,25, в то время как показатели DBE для панелей, изготовленных с использованием составов по настоящему изобретению (примеры 20-С и 20-D), составили 4,25 и 5,00, что свидетельствовало о неожиданном различии качества клеевого соединения и разрушения древесины. Для примеров сравнения наблюдали чрезвычайно незначительное разрушение древесины, в то время как для примеров по настоящему изобретению наблюдали почти полное разрушение древесины для соединения мореной желтой березы и эвкалипта, что еще раз свидетельствовало о значительном улучшении прочности клеевого соединения по сравнению с системой на основе ПАЭ/сои.Evaluation of the strength of the dry adhesive bonding (DBE) of these panels at the glue line 1 (bonding of stained yellow birch and eucalyptus) also indicated an unexpected difference between the comparison examples and the compositions of the present invention. DBE values for panels made using comparison formulations (Examples 20-A and 20-B) were 1.75 and 2.25, while DBE values for panels made using compositions made of the present invention (Examples 20- C and 20-D), amounted to 4.25 and 5.00, which indicated an unexpected difference in the quality of the adhesive joint and the destruction of wood. For comparative examples, an extremely slight destruction of wood was observed, while for the examples of the present invention, almost complete destruction of wood was observed for joining stained yellow birch and eucalyptus, which once again testified to a significant improvement in adhesive strength compared to the PAE / soy system .
В примерах 21-27 сравнивали и противопоставляли вязкость и характеристики ряда составов клея на основе ПАЭ/сои, изоцианата/сои и изоцианата/ПАЭ/сои при использовании для получения 3-слойных панелей тополя без стадии холодного прессования.In examples 21-27, the viscosity and characteristics of a number of adhesive compositions based on PAE / soy, isocyanate / soy and isocyanate / PAE / soy were compared and contrasted when used to produce 3-layer poplar panels without a cold pressing step.
Примеры 21-26Examples 21 to 26
В этих примерах получали составы при смешивании различных количеств воды, смолы ПАЭ, изоцианата, соевой муки, метабисульфита натрия и противовспенивающего агента. Точные количества добавок, использованных в указанных примерах, приведены в табл.5. Примеры 21 и 22 представляют собой примеры сравнения. Составы в указанных примерах получали, добавляя в лабораторный стакан из нержавеющей стали (объемом 600 мл) ДИ воду, при необходимости смолу ПАЭ Hercules® СА1920А (выпускаемую фирмой Hercules Incorporated, Уилмингтон, штат Делавэр, США) и МБСН и интенсивно перемешивая в течение приблизительно 1 мин. В указанную перемешиваемую смесь добавляли соевую муку Soyad® TS9200 (выпускаемую фирмой Hercules Incorporated, Уилмингтон, штат Делавэр, США), затем комбинацию интенсивно перемешивали в течение 8 мин. При необходимости в указанные составы затем добавляли изоцианат пГДИ Dorus® R-400 и полученную смесь перемешивали в течение еще 2 мин. В этот момент определяли рН и вязкость препаратов. Вязкость определяли с использованием вискозиметра Брукфильда RV, шпиндель №6, при 10 об/мин. Указанные значения приведены в табл.5.In these examples, formulations were prepared by mixing various amounts of water, PAE resin, isocyanate, soy flour, sodium metabisulfite and an anti-foaming agent. The exact amounts of additives used in these examples are given in table 5. Examples 21 and 22 are examples of comparison. The compositions in these examples were prepared by adding DI water, optionally Hercules® CA1920A PAE (manufactured by Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware, USA) and MBSN into a laboratory stainless steel beaker (600 ml) and stirring intensively for approximately 1 min Soyad® TS9200 soy flour (manufactured by Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware, USA) was added to the stirred mixture, then the combination was vigorously mixed for 8 minutes. If necessary, the PGSI Dorus® R-400 isocyanate was then added to these formulations and the resulting mixture was stirred for another 2 minutes. At this point, the pH and viscosity of the preparations were determined. Viscosity was determined using a Brookfield RV viscometer, spindle No. 6, at 10 rpm. The indicated values are given in table 5.
21-26Examples
21-26
1) Вязкость определяли с использованием вискозиметра Брукфильда RV, шпиндель №6, при 10 об/мин.1) The viscosity was determined using a Brookfield viscometer RV, spindle No. 6, at 10 rpm
Для составов, содержащих комбинации смолы ПАЭ и изоцианата, наблюдали более низкую вязкость по сравнению с вязкостью составов, содержащих только смолу ПАЭ.For formulations containing combinations of PAE resin and isocyanate, lower viscosity was observed compared to the viscosity of formulations containing only PAE resin.
Пример 27Example 27
Фанерные панели получали с использованием составов клея, описанных в примерах 21-26. Указанные 3-слойные панели получали из листов шпона тополя размером 12 дюймов х 12 дюймов со средней толщиной 3,6 мм (0,14 дюйма). Перед изготовлением панелей листы шпона хранили в камере для кондиционирования при 80°F/30% относительной влажности. Клей наносили на обе стороны центрального листа шпона в количестве 20-22 г/кв. фут., направление волокон соседних листов шпона взаимно перпендикулярно (90°) по толщине панели (направление волокон центрального листа шпона перпендикулярно направлению волокон внешнего и заднего листов шпона). Трехслойные сборные изделия с влажным клеем помещали под плиту размером 14 дюймов х 14 дюймов, на верх которой помещали 1 галлон воды, в течение 15 мин (время обработки), затем прессовали горячим способом. Холодный способ прессования указанных панелей до прессования горячим способом не использовали. После завершения периода времени обработки панели прессовали горячим способом при 250°F и 125 фунтов/кв. дюйм в течение 3 мин. Панели выдерживали при 70°F/50% относительной влажности в течение 48 ч, затем разрезали. Разрезанные образцы для испытаний выдерживали в камере при 70°F/50% относительной влажности в течение по крайней мере 24 ч, затем проводили испытание.Plywood panels were prepared using the adhesive compositions described in Examples 21-26. These 3-ply panels were prepared from 12 inch x 12 inch poplar veneer sheets with an average thickness of 3.6 mm (0.14 inch). Prior to the manufacture of the panels, the veneer sheets were stored in a conditioning chamber at 80 ° F / 30% relative humidity. Glue was applied on both sides of the central veneer sheet in an amount of 20-22 g / sq. ft., the direction of the fibers of adjacent veneer sheets is mutually perpendicular (90 °) along the thickness of the panel (the direction of the fibers of the central veneer sheet is perpendicular to the direction of the fibers of the outer and rear veneer sheets). Three-layer prefabricated products with wet glue were placed under a 14 inch x 14 inch plate on top of which 1 gallon of water was placed for 15 minutes (processing time), then hot pressed. The cold method of pressing said panels was not used prior to hot pressing. After a period of processing time, the panels were hot pressed at 250 ° F and 125 psi. inch for 3 min. The panels were held at 70 ° F / 50% relative humidity for 48 hours, then cut. Cut test samples were kept in a chamber at 70 ° F / 50% relative humidity for at least 24 hours, then a test was performed.
Испытание с тремя циклами вымачивания, оценку предела прочности на сдвиг в сухом и влажном состоянии проводили, как описано выше. Результаты испытаний указанных панелей представлены в табл.6.The test with three cycles of soaking, the assessment of the tensile strength of the shear in the dry and wet state was carried out as described above. The test results of these panels are presented in table.6.
сравнения 2Example
comparisons 2
Для панелей, описанных в примерах 27-А и 27-В (полученных с использованием составов клея, описанных в примерах сравнения 21 и 22), было установлено, что при использовании изоцианата в качестве единственной добавки (в отсутствие ПАЭ) наблюдаются чрезвычайно низкие результаты испытания с 3-мя циклами вымачивания и чрезвычайно низкие характеристики прочности на сдвиг во влажном состоянии, в то время как характеристики прочности на сдвиг в сухом состоянии ниже характеристик, полученных при использовании добавки ПАЭ в отдельности (примеры панелей 15-В, 15-С и 15-D) и комбинации ПАЭ и изоцианата (примеры 27-С - 27-F). В примерах 27-С -27-F испытывали ряд комбинаций ПАЭ и изоцианата. В примерах 27-С и 27-D для комбинации ПАЭ и изоцианата наблюдали чрезвычайно высокие значения предела прочности на сдвиг в сухом состоянии и разрушение сухой древесины. Для примера 27-D наблюдали также чрезвычайно высокие результаты испытания с 3-мя циклами вымачивания и чрезвычайно высокие характеристики прочности на сдвиг во влажном состоянии. Указанные результаты свидетельствуют о том, что комбинирование ПАЭ и изоцианата может обеспечить улучшенные свойства по сравнению с использованием эквивалентного количества ПАЭ в отдельности (сравнение примеров 27-D и 15-С). Однако для обеспечения высоких адгезионных свойств важным является также соотношение ПАЭ/изоцианат, несмотря на то, что в примере 27-D наблюдали чрезвычайно высокие адгезионные свойства при соотношении ПАЭ/изоцианат 10:5, при соотношении ПАЭ/изоцианат 5:10 адгезионные свойства состава, описанного в примере 27-Е, значительно снижаются.For the panels described in examples 27-A and 27-B (obtained using the adhesive compositions described in comparative examples 21 and 22), it was found that when using isocyanate as the only additive (in the absence of PAE), extremely low test results are observed with 3 soaking cycles and extremely low wet shear strength characteristics, while dry shear strength characteristics are lower than those obtained when using a separate PAE additive (examples of panels 1 5-B, 15-C and 15-D) and combinations of PAE and isocyanate (Examples 27-C - 27-F). In Examples 27-C-27-F, a number of combinations of PAE and isocyanate were tested. In Examples 27-C and 27-D, for the combination of PAE and isocyanate, extremely high dry shear strength and dry wood failure values were observed. For Example 27-D, extremely high test results with 3 soaking cycles and extremely high wet shear strength were also observed. These results indicate that the combination of PAE and isocyanate can provide improved properties compared to using an equivalent amount of PAE separately (comparison of examples 27-D and 15-C). However, to ensure high adhesive properties, the PAE / isocyanate ratio is also important, despite the fact that in Example 27-D extremely high adhesive properties were observed with a PAE / isocyanate ratio of 10: 5, with a PAE / isocyanate ratio of 5:10, the adhesive properties of the composition, described in example 27-E, significantly reduced.
В примерах 28-32 приведено сравнение клейкости составов клея на основе ПАЭ/сои и составов клея на основе изоцианата/ПАЭ/сои при использовании для скрепления мореной желтой березы, которая представляет собой трудно склеиваемый сорт древесины.Examples 28-32 compare the stickiness of adhesive compositions based on PAE / soy and adhesive compositions based on isocyanate / PAE / soy when used for bonding stained yellow birch, which is a hard-to-stick wood grade.
Примеры 28-32Examples 28-32
В указанных примерах составы получали при смешивании различных количеств воды, ПАЭ, изоцианата, соевой муки, метабисульфита натрия и противовспенивающего агента. Точные количества добавок, использованных в указанных примерах, приведены в табл.7. Пример 36 является примером сравнения, в котором использовали только добавку ПАЭ. Указанные составы получали, добавляя в лабораторный стакан из нержавеющей стали (объемом 600 мл) ДИ воду, ПАЭ Hercules® СА1920А (выпускаемый фирмой Hercules Incorporated, Уилмингтон, штат Делавэр, США), МБСН и интенсивно перемешивая в течение приблизительно 1 мин. В указанную перемешиваемую смесь добавляли соевую муку Soyad® TS9200 (выпускаемую фирмой Hercules Incorporated, Уилмингтон, штат Делавэр, США), затем комбинацию интенсивно перемешивали в течение 8 мин. При необходимости в указанные составы затем добавляли изоцианат пГДИ Dorus® R-400 и полученную смесь перемешивали в течение еще 2 мин. В этот момент определяли рН и вязкость препаратов. Вязкость определяли с использованием вискозиметра Брукфильда RV, шпиндель №6, при 10 об/мин. Указанные значения приведены в табл.7.In these examples, the compositions were obtained by mixing various amounts of water, PAE, isocyanate, soy flour, sodium metabisulfite and anti-foaming agent. The exact amounts of additives used in these examples are given in table.7. Example 36 is a comparison example in which only a PAE additive was used. These formulations were prepared by adding DI water, Hercules® CA1920A PAE (manufactured by Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware, USA) into a laboratory stainless steel beaker (600 ml volume), MBSN and stirring vigorously for approximately 1 min. Soyad® TS9200 soy flour (manufactured by Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware, USA) was added to the stirred mixture, then the combination was vigorously mixed for 8 minutes. If necessary, the PGSI Dorus® R-400 isocyanate was then added to these formulations and the resulting mixture was stirred for another 2 minutes. At this point, the pH and viscosity of the preparations were determined. Viscosity was determined using a Brookfield RV viscometer, spindle No. 6, at 10 rpm. The indicated values are given in table.7.
28-32Examples
28-32
СА1920А (г)PAE
CA1920A (g)
(1) Вязкость определяли с использованием вискозиметра Брукфильда RV, шпиндель №6, при 10 об/мин.(1) The viscosity was determined using a Brookfield RV viscometer, spindle No. 6, at 10 rpm.
Пример 33Example 33
Панели фанеры получали с использованием составов клея, описанных в примерах 28-32. Указанные 3-слойные панели получали из листов шпона размером 12 дюймов х 12 дюймов. Конструкция панелей состояла из переднего листа шпона мореной желтой березы (FYB), центрального листа шпона эвкалипта и заднего листа шпона тополя. До изготовления панелей листы шпона хранили в камере для кондиционирования при 80°F/30% относительной влажности. Клей наносили на обе стороны центрального листа шпона в количестве 20-22 г/кв. фут., направление волокон соседних листов шпона взаимно перпендикулярно (90°) по толщине панели (направление волокон центрального листа шпона перпендикулярно направлению волокон внешнего и заднего листов шпона). Трехслойные сборные изделия с влажным клеем помещали под плиту размером 14 дюймов х 14 дюймов, на верх которой помещали 1 галлон воды, в течение 15 мин (время обработки), затем прессовали горячим способом. После периода обработки панели прессовали холодным способом при давлении 100 фунтов/кв. дюйм в течение 10 мин. Клейкость оценивали по описанной выше шкале от 0 до 5 баллов, затем панели прессовали горячим способом при 250°F и 125 фунтов/кв. дюйм в течение 3 мин. Панели выдерживали при 70°F/50% относительной влажности в течение 48 ч, затем разрезали. Разрезанные образцы для испытаний выдерживали в камере при 70°F/50% относительной влажности в течение по крайней мере 24 ч, затем проводили испытание.Plywood panels were prepared using the adhesive compositions described in Examples 28-32. These 3-ply panels were prepared from 12 inch x 12 inch veneer sheets. The panel construction consisted of a front sheet of stained yellow birch veneer (FYB), a central sheet of eucalyptus veneer and a back sheet of poplar veneer. Prior to the manufacture of the panels, the veneer sheets were stored in a conditioning chamber at 80 ° F / 30% relative humidity. Glue was applied on both sides of the central veneer sheet in an amount of 20-22 g / sq. ft., the direction of the fibers of adjacent veneer sheets is mutually perpendicular (90 °) along the thickness of the panel (the direction of the fibers of the central veneer sheet is perpendicular to the direction of the fibers of the outer and rear veneer sheets). Three-layer prefabricated products with wet glue were placed under a 14 inch x 14 inch plate on top of which 1 gallon of water was placed for 15 minutes (processing time), then hot pressed. After a treatment period, the panels were cold pressed at a pressure of 100 psi. inch for 10 min. Tack was rated on a scale of 0 to 5 above, then the panels were hot pressed at 250 ° F and 125 psi. inch for 3 min. The panels were held at 70 ° F / 50% relative humidity for 48 hours, then cut. Cut test samples were kept in a chamber at 70 ° F / 50% relative humidity for at least 24 hours, then a test was performed.
Испытание с тремя циклами вымачивания и оценку прочности сухого клеевого соединения по клеевому шву FYB-эвкалипт (шов 1) проводили, как описано выше. Результаты испытаний указанных панелей приведены в табл.8.A test with three soaking cycles and an assessment of the strength of the dry adhesive joint along the FYB-eucalyptus joint (joint 1) was carried out as described above. The test results of these panels are given in table.8.
Представленные результаты свидетельствуют о значительном отличии клея, описанного в примере сравнения 33-А, содержащего только добавку ПАЭ, от описанных в примерах составов клея, которые содержали как ПАЭ, так и изоцианатные добавки. Клейкость клея, описанного в примере 33-А, по шву 1 (FYB-эвкалипт) составила только 3 балла, в то время как клейкость всех составов клея по настоящему изобретению по указанному шву составила 4 и 5 баллов. В то время как процент соответствия стандарту при испытании с 3-мя циклами вымачивания для состава, описанного в примере 33-А, составил 0%, соответствие стандарту всех панелей, полученных с использованием составов клея по настоящему изобретению, составило 100%. Оценка состава, полученного в примере сравнения 36, при испытании с 3-мя циклами вымачивания для шва 1 составила 9,5 баллов (самая низкая оценка по указанной шкале соответствует 10 баллам, т.е. полному расслоению и разделению листов шпона), в то время как для всех описанных в примерах составов клея по настоящему изобретению оценка составила менее 3 баллов, причем оценка для двух из указанных составов равна 0 баллов (полное отсутствие расслоения). Оценка прочности сухого клеевого соединения (DBE) по шву 1 также свидетельствовала о значительном отличии примера сравнения от примеров по настоящему изобретению. В примере сравнения показатель DBE по шву 1 составил 2,0 балла. Для всех составов клея по настоящему изобретению с различными комбинациями ПАЭ и изоцианатов получены более высокие значения DBE. Указанное является прежде всего неожиданным в связи с тем, что в большинстве составов по настоящему изобретению использовали более низкое общее количество добавки. При проведении испытания DBE в примерах 33-D и 33-Е показатели составили 4,0 и 5,0 баллов, соответственно, и наблюдались чрезвычайно высокие уровни разрушения древесины. Высокие значения DBE являются критическими для получения коммерческих напольных покрытий или декоративной фанеры.The presented results indicate a significant difference between the glue described in the 33-A comparison example containing only the PAE additive and the adhesive compositions described in the examples, which contained both PAE and isocyanate additives. The adhesiveness of the adhesive described in Example 33-A at seam 1 (FYB-eucalyptus) was only 3 points, while the adhesiveness of all the adhesive compositions of the present invention for this seam was 4 and 5 points. While the percentage of compliance with the standard when tested with 3 soaking cycles for the composition described in example 33-A was 0%, the standard compliance of all panels obtained using the adhesive compositions of the present invention was 100%. The evaluation of the composition obtained in comparison example 36, when tested with 3 soaking cycles for seam 1, was 9.5 points (the lowest rating on this scale corresponds to 10 points, i.e., complete separation and separation of veneer sheets), while while for all the adhesive compositions described in the examples of the glue of the present invention, the score was less than 3 points, and the score for two of these compositions is 0 points (complete absence of delamination). Evaluation of the strength of the dry adhesive bonding (DBE) along the seam 1 also testified to a significant difference in the comparison example from the examples of the present invention. In the comparison example, the DBE score at seam 1 was 2.0 points. For all the adhesive compositions of the present invention with various combinations of PAE and isocyanates, higher DBE values are obtained. This is primarily unexpected due to the fact that in most of the compositions of the present invention used a lower total amount of additives. During the DBE test in Examples 33-D and 33-E, the values were 4.0 and 5.0 points, respectively, and extremely high levels of wood breakdown were observed. High DBE values are critical for commercial flooring or decorative plywood.
Пример 34Example 34
Добавление ГДИ и МДИ и время обработкиAdd GDI and MDI and processing time
В указанных примерах продемонстрировано преимущество добавления двух различных изоцианатов, гексаметилендиизоцианата (ГДИ) и метилендифенилдиизоцианата (МДИ), в состав клея на основе сои для получения древесно-стружечной плиты. В качестве ГДИ использовали полимерный ГДИ (пГДИ), коммерческий продукт, выпускаемый под торговым названием Dorus R-400 фирмой Henkel, а в качестве МДИ использовали полимерный МДИ (пМДИ), коммерческий продукт, выпускаемый под торговым названием Runbinate 1840 фирмой Huntsman.In these examples, the advantage of adding two different isocyanates, hexamethylenediisocyanate (GDI) and methylene diphenyl diisocyanate (MDI), to the composition of soy based glue to produce a particle board is demonstrated. Polymeric MDI (pGDI), a commercial product sold under the trade name Dorus R-400 by Henkel, was used as a GDI, and polymeric MDI (PMDI), a commercial product sold under the trade name Runbinate 1840 by Huntsman, was used as a MDI.
В качестве древесно-стружечной массы использовали массу для «сердцевины» древесно-стружечной плиты, полученную из мельницы. Масса для сердцевины является более грубодисперсной по сравнению с массой для «лицевого слоя», что известно специалистам в данной области техники.As the particleboard mass used the mass for the "core" of particleboard obtained from the mill. The mass for the core is more coarse than the mass for the "front layer", which is known to specialists in this field of technology.
Используемую соевую смесь получали при соотношении 1 часть соевой муки Prolia 200/90 фирмы Cargill/1,33 частей глицерина. Сою смешивали с водой (с количеством, достаточным для получения конечного продукта, содержащего 61% твердых веществ), противовспенивающим агентом, Advantage 357, фирмы Ashland (0,004 части), биоцидом (метилен-бистиоцианатом, 0,0003 части) и метабисульфитом натрия (0,013 части).Used soya mixture was obtained at a ratio of 1 part soy flour Prolia 200/90 company Cargill / 1.33 parts of glycerol. Soy was mixed with water (sufficient to produce a final product containing 61% solids), an anti-foaming agent, Advantage 357, Ashland (0.004 parts), biocide (methylene bistiocyanate, 0.0003 parts) and sodium metabisulfite (0.013 parts).
В качестве смолы ПАЭ использовали низкомолекулярную смолу, содержащую 55% твердых веществ. Указанный тип смол описан в заявке на выдачу патента U.S. №13/020069, поданной 3 февраля 2011 г.As the PAE resin, a low molecular weight resin containing 55% solids was used. This type of resin is described in U.S. Patent Application. No. 13/020069, filed February 3, 2011
Соевую смесь (100 частей сухой основы) тщательно смешивали с ПАЭ (30 частей сухой основы). В образец ГДИ добавляли ГДИ (5 частей) и тщательно смешивали, а в образцы МДИ добавляли МДИ (10 частей) и тщательно смешивали. Получали различные составы для обработки древесины и использовали их в течение 10 мин. Использовали интенсивное перемешивание.The soybean mixture (100 parts dry basis) was thoroughly mixed with PAE (30 parts dry basis). GDI (5 parts) was added to the MDI sample and mixed thoroughly, and MDI (10 parts) was added to the MDI samples and mixed thoroughly. Various wood processing compositions were prepared and used for 10 minutes. Intensive mixing was used.
Древесную массу помещали в смеситель Bosch Univeral, 800 Вт, в котором обеспечивалось перемешивание в чаше для смешивания, а также непрерывное «переворачивание» древесины. Использовали смеситель с лопастями по типу лопастей для песочного теста («cookie dough») при минимальной скорости перемешивания. При перемешивании древесной массы на нее распыляли поток каждого состава клея. Время распыления составляло приблизительно 1 мин. На 100 частей древесины (сухой основы) добавляли 8 частей клея (сухой основы). Влажность древесины составляла приблизительно 3,7%, что является типичным для древесины, используемой в мельницах для древесно-стружечных плит. В составы клея добавляли воду, при этом обеспечивали одинаковое конечное содержание влаги во всех плитах, равное 10,5 частей влаги/100 частей сухой древесины. После распыления древесину перешивали в течение еще 30 с.The wood pulp was placed in a Bosch Univeral mixer, 800 W, which provided mixing in the mixing bowl, as well as continuous "turning" of the wood. Used a mixer with blades of the type of blades for shortcrust pastry ("cookie dough") with a minimum speed of mixing. While stirring the pulp, a stream of each glue composition was sprayed onto it. The spraying time was approximately 1 minute. For 100 parts of wood (dry base), 8 parts of glue (dry base) were added. The moisture content of the wood was approximately 3.7%, which is typical of the wood used in chipboard mills. Water was added to the adhesive compositions, while providing the same final moisture content in all boards equal to 10.5 parts of moisture / 100 parts of dry wood. After spraying, the wood was alter for another 30 s.
Обработанную древесину немедленно помещали в прямоугольную формующую машину с внутренними размерами 10 дюймов х 10 дюймов. Добавляли древесину (525 г сухой необработанной основы), что являлось достаточным для получения плиты с конечной толщиной ½ дюйма с плотностью приблизительно 55 фунтов/куб. фут. Древесину в формующей машине выравнивали и прессовали холодным способом при давлении 100 фунтов/кв. дюйм, при этом получали формованный мат, характеризующийся некоторой степенью монолитности. Форму удаляли. Мат, полученный на плите пресса, затем переносили в горячий пресс. На него помещали верхнюю плиту пресса и структуру прессовали при температуре прессования, равной 160°C, в течение 4 мин, начиная с момента времени, когда пресс достигал пресс-прокладок (½ дюйма) вблизи формованной структуры. Пресс по возможности быстро закрывали, последовательно для каждого образца. После прессования композиты удаляли из пресса, плиты пресса удаляли и каждую полученную плиту охлаждали в течение 15 мин в одинаковых условиях, затем складывали.The treated wood was immediately placed in a rectangular forming machine with an internal size of 10 inches x 10 inches. Wood (525 g dry raw base) was added, which was sufficient to produce a slab with a final thickness of ½ inch with a density of approximately 55 pounds / cubic meter. foot. The wood in the forming machine was leveled and cold pressed at a pressure of 100 psi. inch, while receiving a molded mat, characterized by a certain degree of solidity. The form was removed. The mat obtained on the press plate was then transferred to a hot press. The upper press plate was placed on it and the structure was pressed at a pressing temperature of 160 ° C for 4 minutes starting from the time when the press reached the press shims (½ inch) near the molded structure. If possible, the press was quickly closed, sequentially for each sample. After pressing, the composites were removed from the press, the press plates were removed, and each obtained plate was cooled for 15 minutes under the same conditions, then folded.
На следующий день плиты разрезали на куски размером 8 дюймов х 1 дюйм, каждый кусок обрабатывали одинаковым способом. Из каждого образца вырезали 8 кусков для испытаний. Определяли размеры плиты и для каждого образца определяли предел прочности при изгибе (MOR) при испытании на изгиб в 3 точках. Для каждого образца усредняли значения прочности, полученные для 8 кусков, и определяли 90%-ный статистический доверительный интервал. Результаты определения прочности приведены в верхней части табл.9. Перечислены также значения вязкости и рН для конечных составов клея. Различия незначительны.The next day, the plates were cut into pieces measuring 8 inches x 1 inch, each piece was treated in the same way. Eight test pieces were cut from each sample. The dimensions of the slab were determined and, for each sample, the flexural strength (MOR) was determined in a 3-point bending test. For each sample, the strength values obtained for 8 pieces were averaged, and a 90% statistical confidence interval was determined. The results of determining the strength are shown in the upper part of table.9. The viscosity and pH values for the final adhesive compositions are also listed. The differences are minor.
Добавление ГДИ и МДИ значительно повышает прочность плит по сравнению с контрольными образцами, не содержащими ГДИ или МДИ.The addition of MDI and MDI significantly increases the strength of the plates compared to control samples that do not contain MDI or MDI.
В одной и той же серии экспериментов составы клея выдерживали после смешивания и перед распылением, чтобы выявить любое отрицательное действие ГДИ или МДИ на срок годности клея в таре. Перед применением состав ГДИ выдерживали в течение 60 мин и 120 мин. Состав МДИ выдерживали в течение 60 мин. В пределах разброса экспериментальных данных выдерживание состава ГДИ не влияло на его характеристики. Выдерживание состава МДИ приводило к незначительному снижению характеристик, но состав все еще характеризовался значительным преимуществом по сравнению с контрольным образом.In the same series of experiments, the adhesive compositions were kept after mixing and before spraying to reveal any negative effect of HDI or MDI on the shelf life of the adhesive in the container. Before use, the composition of the GDI was kept for 60 minutes and 120 minutes. The MDI composition was kept for 60 min. Within the range of experimental data, maintaining the composition of the GDI did not affect its characteristics. Maintaining the composition of MDI led to a slight decrease in performance, but the composition was still characterized by a significant advantage compared with the control image.
Пример 35Example 35
Изменение содержания ГДИChange in the content of DRO
В указанном примере показано преимущество добавления четырех различных типов полигексаметилендиизоцианата (пГДИ) в состав клея на основе сои для получения древесно-стружечной плиты. В качестве ГДИ использовали продукты Bayhydur 302, Bayhydur 303 и Bayhydur 2547 фирмы Bayer, а также Easaqua MX 501 фирмы Perstorp.In this example, the advantage of adding four different types of polyhexamethylene diisocyanate (pGDI) to the composition of soy based glue to produce a particle board is shown. Bayhydur 302, Bayhydur 303 and Bayhydur 2547 from Bayer and Easaqua MX 501 from Perstorp were used as GDI.
В качестве древесно-стружечной массы использовали массу для «сердцевины» древесно-стружечной плиты, полученную из мельницы. Масса для сердцевины является более грубодисперсной по сравнению с массой для «лицевого слоя», что известно специалистам в данной области техники.As the particleboard mass used the mass for the "core" of particleboard obtained from the mill. The mass for the core is more coarse than the mass for the "front layer", which is known to specialists in this field of technology.
Используемую соевую смесь получали при соотношении 1 часть соевой муки Prolia 200/90 фирмы Cargill/0,5 частей глицерина/0,5 частей мочевины. Сою смешивали с водой (с количеством, достаточным для получения конечного продукта, содержащего 50% твердых веществ), противовспенивающим агентом, Advantage 357, фирмы Ashland (0,004 части) и метабисульфитом натрия (0,013 части) и подкисляли до рН 4,0 с использованием серной кислоты.Used soy mixture was obtained at a ratio of 1 part soy flour Prolia 200/90 company Cargill / 0.5 parts glycerol / 0.5 parts urea. Soy was mixed with water (sufficient to produce a final product containing 50% solids), an anti-foaming agent, Advantage 357, Ashland (0.004 parts) and sodium metabisulfite (0.013 parts) and acidified to pH 4.0 using sulfuric acid acids.
В качестве смолы ПАЭ использовали низкомолекулярную смолу, содержащую 55% твердых веществ. Указанный тип смол описан в заявке на выдачу патента U.S. №13/020069, поданной 3 февраля 2011 г.As the PAE resin, a low molecular weight resin containing 55% solids was used. This type of resin is described in U.S. Patent Application. No. 13/020069, filed February 3, 2011
Соевую смесь (100 частей сухой основы) тщательно смешивали с ПАЭ (30 частей сухой основы). В этот момент добавляли ГДИ (5 частей) и тщательно смешивали. Получали различные составы для обработки древесины и использовали в течение 10 мин. Затем древесную массу обрабатывали и получали плиты, как описано в примере 1.The soybean mixture (100 parts dry basis) was thoroughly mixed with PAE (30 parts dry basis). At this point, GDI (5 parts) was added and thoroughly mixed. Various wood processing compositions were prepared and used for 10 minutes. Then the wood pulp was processed and received the slab, as described in example 1.
На следующий день плиты разрезали на куски размером 8 дюймов × 1 дюйм, каждый кусок обрабатывали одинаковым способом. Из каждого образца вырезали 8 кусков для испытаний. Определяли размеры плиты и для каждого образца определяли предел прочности при изгибе (MOR) при испытании на изгиб в 3 точках. Для каждого образца усредняли значения прочности, полученные для 8 кусков, и определяли 95%-ный статистический доверительный интервал. Результаты определения прочности приведены в верхней части табл.10.The next day, the plates were cut into pieces of size 8 inches × 1 inch, each piece was processed in the same way. Eight test pieces were cut from each sample. The dimensions of the slab were determined and, for each sample, the flexural strength (MOR) was determined in a 3-point bending test. For each sample, the strength values obtained for 8 pieces were averaged, and a 95% statistical confidence interval was determined. The strength results are shown in the upper part of Table 10.
Добавление ГДИ значительно повышает прочность плит по сравнению с контрольными образцами, не содержащими ГДИ. Указанное прежде всего справедливо для продуктов Bayhydur 302, Bayhydur 2547 и Easaqua XM 501.Adding HDI significantly increases the strength of the plates compared to control samples that do not contain HDI. This is primarily true for the products Bayhydur 302, Bayhydur 2547 and Easaqua XM 501.
Пример 36Example 36
Зависимость MOR от добавления ГДИDependence of MOR on the addition of GDI
В указанном примере продемонстрировано улучшение характеристик, наблюдаемое при добавлении в состав клея на основе сои гексаметилендиизоцианата (ГДИ) при трех различных концентрациях для получения древесно-стружечной плиты. В качестве ГДИ использовали пГДИ, выпускаемый под торговым названием Bayhydur 302 фирмой Bayer.In the indicated example, the performance improvement observed when adding hexamethylenediisocyanate (GDI) to the composition of soya based adhesive at three different concentrations to produce a particle board was demonstrated. As GDI, pGDI, sold under the trade name Bayhydur 302 by Bayer, was used.
В качестве древесно-стружечной массы использовали массу для «сердцевины» древесно-стружечной плиты, полученную из мельницы. Наиболее крупные куски удаляли с использованием сита с размером ячеек 2 мм, при этом получали однородный материал. Масса для сердцевины является более грубодисперсной по сравнению с массой для «лицевого слоя», что известно специалистам в данной области техники.As the particleboard mass used the mass for the "core" of particleboard obtained from the mill. The largest pieces were removed using a sieve with a mesh size of 2 mm, and a homogeneous material was obtained. The mass for the core is more coarse than the mass for the "front layer", which is known to specialists in this field of technology.
Использовали аналогичное содержание сои и ПАЭ в клее, как описано в примере 44.Used the same content of soy and PAE in the glue, as described in example 44.
Соевую смесь (100 частей сухой основы) тщательно смешивали с ПАЭ (20 частей сухой основы). В образцы ГДИ добавляли 2,5, 5,0 и 7,5 частей ГДИ, соответственно. Полученные образцы клея интенсивно перемешивали и различные составы использовали для обработки древесины в течение 10 мин. Использовали интенсивное перемешивание.The soybean mixture (100 parts dry basis) was thoroughly mixed with PAE (20 parts dry basis). 2.5, 5.0, and 7.5 parts of GDI, respectively, were added to the GDI samples. The obtained adhesive samples were intensively mixed and various compositions were used for wood processing for 10 min. Intensive mixing was used.
Древесную массу обрабатывали и получали плиты, как описано в примере 43. В древесину (100 частей сухой основы) добавляли клей (6,5 частей сухой основы). Влажность древесины составляла приблизительно 2,0%, что является типичным для древесины, используемой в мельницах для древесно-стружечных плит. В составы клея добавляли воду, при этом обеспечивали одинаковую конечную влажность всех плит, равную 8,05 частей влаги/100 частей сухой древесины. После горячего прессования композиты удаляли из пресса, плиты пресса удаляли и каждую плиту охлаждали в одинаковых условиях, затем выдерживали до достижения равновесного состояния при постоянной температуре 21°С и 50% относительной влажности в течение одной недели.The wood pulp was processed and the boards were obtained as described in Example 43. Adhesive (6.5 parts of a dry base) was added to the wood (100 parts of a dry base). The moisture content of the wood was approximately 2.0%, which is typical of wood used in chipboard mills. Water was added to the adhesive compositions, while ensuring the same final moisture content of all boards equal to 8.05 parts of moisture / 100 parts of dry wood. After hot pressing, the composites were removed from the press, the press plates were removed and each plate was cooled under the same conditions, then they were kept at equilibrium at a constant temperature of 21 ° C and 50% relative humidity for one week.
Плиты разрезали на куски размером 8 дюймов х 1 дюйм, каждый кусок обрабатывали одинаковым способом. Из каждого образца вырезали 8 кусков для испытаний. Определяли размеры плиты и для каждого образца определяли предел прочности при изгибе (MOR) при испытании на изгиб в 3 точках. Для каждого образца усредняли значения прочности, полученные для 8 кусков, и определяли 90%-ный статистический доверительный интервал. Результаты определения прочности приведены в верхней части табл.11.The plates were cut into pieces measuring 8 inches x 1 inch, each piece was treated in the same way. Eight test pieces were cut from each sample. The dimensions of the slab were determined and, for each sample, the flexural strength (MOR) was determined in a 3-point bending test. For each sample, the strength values obtained for 8 pieces were averaged, and a 90% statistical confidence interval was determined. The results of determining the strength are shown in the upper part of table.11.
Добавление ГДИ значительно повышает прочность плит по сравнению с контрольным образцом, не содержащим ГДИ.Adding GDI significantly increases the strength of the plates compared to a control sample that does not contain GDI.
В указанном эксперименте сравнивали также различные составы клея, содержащие соевую смесь (100 частей сухой основы), ПАЭ (30 частей сухой основы), 0, 2,5 и 7,5 частей ГДИ, соответственно. В указанных образцах обработанная масса содержала 8,5 частей клея/100 частей сухой древесины (клей 8,5 ч./100 ч.). Добавляли 478 г древесины (сухую необработанную основу), что было достаточным для получения плиты с конечной толщиной ½ дюйма с плотностью приблизительно 45 фунтов/куб. фут.In this experiment, various glue compositions were also compared containing soy mixture (100 parts of a dry base), PAE (30 parts of a dry base), 0, 2.5 and 7.5 parts of HDI, respectively. In these samples, the treated mass contained 8.5 parts of glue / 100 parts of dry wood (glue 8.5 hours / 100 hours). 478 g of wood (dry untreated base) was added, which was sufficient to produce a slab with a final thickness of ½ inch with a density of approximately 45 pounds / cubic meter. foot.
Все значения, приведенные в табл.11, представляют собой средние значения по результатам испытания двух плит, за исключением примера «+7,5 ГДИ (клей 6,5 ч./100 ч.)», в котором испытывали одну плиту.All values given in Table 11 are the average values from the test results of two plates, with the exception of the example "+7.5 GDI (glue 6.5 hours / 100 hours)", in which one plate was tested.
Как при более высоком содержании клея, так и при более низком содержании клея наблюдается повышение MOR по мере увеличения содержания ГДИ.Both at a higher adhesive content and at a lower adhesive content, an increase in MOR is observed as the content of HDI increases.
Пример 37Example 37
Частичная замена ПАЭ на ГДИPartial replacement of PAE with GDI
В предыдущих примерах было показано преимущество добавления пГДИ в состав клея на основе сои. В данном примере продемонстрировано, что ПАЭ в составе клея на основе сои можно заменить на ГДИ и при этом все еще обеспечить повышенную прочность. В примере описано получение древесно-стружечной плиты. В качестве ГДИ использовали продукт Bayhydur 302. Использовали сою и ПАЭ, как описано в примере 35.In the previous examples, the advantage of adding PGDI to the composition of soy based glue was shown. In this example, it was demonstrated that the PAE in the composition of soy-based glue can be replaced with HDI and still provide increased strength. The example describes the preparation of chipboard. The product Bayhydur 302 was used as GDI. Soy and PAE were used as described in Example 35.
Использовали древесно-стружечную массу для лицевого слоя и получали образцы древесно-стружечной плиты размером 10 дюймов, как описано в примере 34, с некоторыми отличиями. Клей (8,0 частей сухой основы) смешивали с древесиной (100 частей сухой основы). Содержание твердых веществ в составе клея для каждого образца доводили при добавлении воды до конечного содержания влаги в обработанной древесине до уровня 10,5 частей/100 частей сухой древесины. Добавляли 461 г древесины (сухую необработанную основу), что было достаточным для получения плиты с конечной толщиной ½ дюйма с плотностью приблизительно 44,5 фунта/куб. фут. Плиту прессовали горячим способом при 170°C в течение 3 мин. Получали конечные плиты и испытывали, как описано в примере 43.The particleboard for the face layer was used and 10-inch particleboard samples were obtained as described in Example 34, with some differences. Glue (8.0 parts dry basis) was mixed with wood (100 parts dry basis). The solids content in the glue composition for each sample was adjusted by adding water to the final moisture content in the treated wood to 10.5 parts / 100 parts of dry wood. 461 g of wood (dry untreated base) was added, which was sufficient to produce a slab with a final thickness of ½ inch with a density of approximately 44.5 lbs / cubic meter. foot. The plate was hot pressed at 170 ° C for 3 minutes. Final plates were prepared and tested as described in Example 43.
В контрольном образце соевую смесь (100 частей сухой основы) тщательно смешивали с ПАЭ (20 частей сухой основы). В образцах, содержащих ГДИ, 2,5, 5,0, 7,5 или 10 частей ПАЭ заменяли на ГДИ. Полученные образцы клея интенсивно перемешивали и различные составы использовали для обработки древесины в течение 10 мин.In the control sample, the soybean mixture (100 parts of a dry base) was thoroughly mixed with PAE (20 parts of a dry base). In samples containing HDI, 2.5, 5.0, 7.5, or 10 parts of PAE were replaced with HDI. The obtained adhesive samples were intensively mixed and various compositions were used for wood processing for 10 min.
При замене ПАЭ на ГДИ значения MOR значительно повышаются. Значения MOR получали при усреднении результатов испытания 16 кусков, полученных из двух плит, для каждого образца. Наблюдали одинаковую тенденцию изменения MOR независимо от применения нескорректированного значения MOR или значения MOR, интерполированного на плотность доски, равную 44,44 фунта/куб. фут.When replacing PAE with GDI, the MOR values increase significantly. MOR values were obtained by averaging the test results of 16 pieces obtained from two plates for each sample. The same trend of MOR was observed regardless of the application of the uncorrected MOR value or the MOR value interpolated to the board density of 44.44 lbs / cc. foot.
Для указанных образцов определяли также прочность внутреннего клеевого соединения. Для каждого образца определяли среднее значение для 12 кусков, полученных из двух плит. Прочность внутреннего клеевого соединения (IB) определяли для образцов размером 1 дюйм × 1 дюйм, склеивая образцы лицевыми сторонами между двумя алюминиевыми блоками. Затем образцы разъединяли, растягивая по оси z (лицевыми сторонами друг от друга), и регистрировали силу при разрушении. Хотя при определении IB наблюдается разброс данных в большей степени, чем при определении значений MOR, наблюдается аналогичная тенденция. Добавление ГДИ повышает прочность.The strength of the internal adhesive bond was also determined for these samples. For each sample, the average value was determined for 12 pieces obtained from two plates. The strength of the internal adhesive joint (IB) was determined for samples with a size of 1 inch × 1 inch, gluing samples with the front sides between two aluminum blocks. Then, the samples were disconnected, stretching along the z axis (with the front sides from each other), and the force at failure was recorded. Although there is a greater spread of data in determining IB than in determining MOR values, a similar trend is observed. The addition of HDI increases strength.
Пример 38Example 38
Предварительное распыление ГДИGDI pre-spraying
В указанном примере продемонстрировано, что предварительное распыление изоцианата на древесину перед обработкой древесины клеем на основе сои все еще приводит к повышению прочности. В примере описано получение древесно-стружечной плиты. В качестве ГДИ использовали продукт Dorus R-400, который описан выше.In this example, it was demonstrated that preliminary spraying of isocyanate onto the wood before processing the wood with glue based on soybean still leads to an increase in strength. The example describes the preparation of chipboard. As GDI, the product Dorus R-400, as described above, was used.
Использовали древесно-стружечную массу для сердцевины и получали образцы древесно-стружечной плиты размером 10 дюймов, как описано в примере 34, с некоторыми отличиями. Конечное содержание влаги в обработанной древесине составляло 8,7 частей/100 частей сухой древесины. Плиту прессовали горячим способом при 170°C в течение 3 мин. Порцию сои в составе клея получали в следующих соотношениях: 2 части соевой муки Prolia 200/90 фирмы Cargill/1 часть глицерина/1 часть мочевины. Сою смешивали с водой (с количеством, достаточным для получения конечного продукта, содержащего 55% твердых веществ), противовспенивающим агентом, Advantage 357, фирмы Ashland (0,008 части), биоцидом (метилен-бистиоцианатом, 0,0006 части) и метабисульфитом натрия (0,02 части). рН смеси снижали до 3,8 при интенсивном перемешивании с использованием концентрированного раствора серной кислоты. Затем при перемешивании добавляли мочевину.A core particleboard was used and 10-inch particleboard samples were obtained as described in Example 34, with some differences. The final moisture content of the treated wood was 8.7 parts / 100 parts of dry wood. The plate was hot pressed at 170 ° C for 3 minutes. A portion of soybean in the composition of the adhesive was obtained in the following proportions: 2 parts of Cargill soy flour Prolia 200/90 / 1 part of glycerin / 1 part of urea. Soy was mixed with water (sufficient to produce a final product containing 55% solids), an anti-foaming agent, Advantage 357, Ashland (0.008 parts), biocide (methylene bistiocyanate, 0.0006 parts) and sodium metabisulfite (0 , 02 parts). The pH of the mixture was reduced to 3.8 with vigorous stirring using a concentrated solution of sulfuric acid. Then, urea was added with stirring.
Древесную массу помещали в смеситель Bosch Univeral, как описано в примере 34. При перемешивании древесной массы на нее распыляли поток ГДИ. Затем распыляли остальную порцию клея. Указанный образец сравнивали с образцом клея, не содержащим ГДИ, а также с клеем, в который перед распылением добавляли ГДИ, как описано в примере 34. Значения MOR приведены в табл.13. Кроме определения MOR, значения MOR представляли в виде графика зависимости от плотности каждого образца (наблюдается корреляция между плотностью и прочностью). Данные графика аппроксимировали в прямую линию для каждого образца и с использованием указанной линии определяли для каждого образца интерполированное значение прочности при плотности 44 фунта/куб. фут. Кроме определения MOR образцы затем разрезали на квадраты размером 1 дюйм х 1 дюйм. Квадраты приклеивали лицевой стороной к металлическим фиксаторам для испытаний, которые позволяли разделять образцы, растягивая их по оси z, и таким образом определять прочность внутреннего клеевого соединения (IB). Указанное испытание широко используется в промышленности. Максимальные значения IB представлены в фунтах/кв. дюйм. Результаты приведены в табл.13. Эксперимент полностью повторяли второй раз, результаты также приведены.The pulp was placed in a Bosch Univeral mixer, as described in Example 34. With the stirring of the pulp, a DRO stream was sprayed onto it. Then sprayed the rest of the glue. The specified sample was compared with a sample of glue that did not contain GDI, as well as with glue to which GDI was added before spraying, as described in Example 34. The MOR values are shown in Table 13. In addition to determining MOR, the MOR values were presented as a graph of the density of each sample (a correlation between density and strength is observed). The plot data were approximated in a straight line for each sample, and using the indicated line, the interpolated strength value was determined for each sample at a density of 44 lbs / cc. foot. In addition to determining MOR, the samples were then cut into 1 inch x 1 inch squares. The squares were glued face to the metal test fixtures, which made it possible to separate the samples by stretching them along the z axis, and thus determine the strength of the internal adhesive joint (IB). This test is widely used in industry. Maximum IB values are in psi. inch. The results are shown in table.13. The experiment was completely repeated a second time, the results are also shown.
(пример 38)Description
(example 38)
При добавлении ГДИ в клей на основе ПАЭ/сои значения MOR и IB значительно повышаются. Нескорректированные значения MOR получали при усреднении результатов испытания 8 кусков для каждого образца. Результаты IB представляли собой среднее значение для 6 кусков для каждого образца. При повторении эксперимента получены аналогичные результаты. Наблюдали аналогичную тенденцию изменения MOR, независимо от применения нескорректированного значения MOR или значения MOR, интерполированного на плотность доски, равную 44 фунтам/куб. фут.When GDI is added to the adhesive based on PAE / soy, the MOR and IB values are significantly increased. Unadjusted MOR values were obtained by averaging the test results of 8 pieces for each sample. The IB results were the average of 6 pieces for each sample. When the experiment was repeated, similar results were obtained. A similar trend in MOR was observed, regardless of the application of the uncorrected MOR value or the MOR value interpolated to a board density of 44 lbs / cc. foot.
Предварительное распыление ГДИ на древесину до распыления клея приводит к повышению MOR и IB по сравнению с образцом, не содержащим ГДИ. Повышение приблизительно равно повышению, достигаемому при добавлении ГДИ в клей.Preliminary spraying of HDI onto wood prior to spraying glue leads to an increase in MOR and IB compared to a sample without HDI. The increase is approximately equal to the increase achieved by adding HDI to the adhesive.
Claims (10)
а) получение лигноцеллюлозной подложки,
б) нанесение композиции клея по п. 1 на подложку и
в) выдерживание комбинации подложка/клей при нагревании и под давлением, при этом получают композит.7. A method of obtaining a composite, which consists in the following stages:
a) obtaining a lignocellulosic substrate,
b) applying the adhesive composition according to claim 1 on a substrate and
C) maintaining the combination of the substrate / adhesive when heated and under pressure, while receiving a composite.
а) получают лигноцеллюлозную подложку,
б) наносят изоцианат на подложку,
в) наносят смесь аддукта АЭ и сои на подложку, где соотношение сухая масса аддукта АЭ/сухая масса изоцианата составляет от 10:1 до 1:1 и соотношение соя/общее содержание компонента аддукта АЭ и изоцианатного компонента в композиции составляет от 1:2 до 10:1; и
г) выдерживают комбинацию подложка/клей при нагревании и под давлением, при этом получают композит.9. A method of obtaining a composite, which consists in the fact that:
a) get lignocellulosic substrate,
b) apply isocyanate to the substrate,
c) a mixture of the adduct AE and soy is applied to the substrate, where the dry weight ratio of the adduct AE / dry weight of the isocyanate is from 10: 1 to 1: 1 and the ratio of soy / total content of the component of the adduct AE and the isocyanate component in the composition is from 1: 2 to 10: 1; and
g) maintain the combination of the substrate / adhesive when heated and under pressure, while receiving a composite.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US34843210P | 2010-05-26 | 2010-05-26 | |
US61/348,432 | 2010-05-26 | ||
PCT/US2011/038132 WO2011150203A2 (en) | 2010-05-26 | 2011-05-26 | Protein adhesive formulations with amine-epichlorohydrin and isocyanate additives |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012156391A RU2012156391A (en) | 2014-07-10 |
RU2575466C2 true RU2575466C2 (en) | 2016-02-20 |
Family
ID=
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2172757C2 (en) * | 1999-09-03 | 2001-08-27 | Валишина Зимфира Талгатовна | Adheive composition |
WO2008011455A1 (en) * | 2006-07-18 | 2008-01-24 | Heartland Resource Technologies | Stable adhesives from urea-denatured soy flour |
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2172757C2 (en) * | 1999-09-03 | 2001-08-27 | Валишина Зимфира Талгатовна | Adheive composition |
WO2008011455A1 (en) * | 2006-07-18 | 2008-01-24 | Heartland Resource Technologies | Stable adhesives from urea-denatured soy flour |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
CINNAMON S ET AL: "Adhesion properties of poly(hexamethylene diisocyanate) obtained by organotin catalysis", EUROPEAN POLYMER JOURNAL, PERGAMON PRESS LTD. OXFORD, GB, vol. 16, no. 2, 01.01.1980, pages 147-148. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2011258190B2 (en) | Protein adhesive formulations with amine-epichlorohydrin and isocyanate additives | |
EP2470337B1 (en) | Stable acid denatured soy/urea adhesives and methods of making same | |
KR101941717B1 (en) | Low ph soy flour-non urea diluent and methods of making same | |
KR101553085B1 (en) | Crosslinker-containing adhesive compositions | |
EP2046880B1 (en) | Stable adhesives from urea-denatured soy flour | |
AU2012217689A1 (en) | Low pH soy flour-non urea diluent and methods of making same | |
KR20180118165A (en) | Improved composite board manufacturing method | |
WO2023089202A1 (en) | Adhesive composition comprising ground pea seeds and an amine-based azetidinium-functional cross-linker | |
RU2575466C2 (en) | Compositions of protein glue with amine-epichlorohydrin and isocyanate additives | |
EP4467304A1 (en) | Adhesive composition comprising ground pea seeds, animal albumin and an amine-based azetidinium-functional cross-linker |