在生產(chǎn)由有機(例如含木質纖維素的)或者無機(例如含玻璃棉的)材料制成的這些壓制材料時所使用的重要粘合劑是基于二苯基甲烷系列的多異氰酸酯(PMDI)的粘合劑。這些材料尤其作為木纖維隔熱板在建筑領域中起到重要作用。
PMDI粘結的木纖維隔熱板(以下也稱作：“WFIB”)達到大約40mW/(m*K)的導熱系數(shù)。因此，它們的隔熱效果可以與玻璃棉和礦物棉之類的隔熱材料相比擬。
根據(jù)現(xiàn)有技術，硬質WFIB的生產(chǎn)通常通過使用PMDI粘合劑濕潤木纖維，將其壓實，并且通過水蒸氣的作用使其固化來進行。例如DE 10242770 A1中描述了這種方法。為了生產(chǎn)柔性木纖維隔熱板，可考慮所謂的雙組分纖維。例如根據(jù)EP 2315652 A中所述的方法生產(chǎn)密度為約50kg/m3-100kg/m3的WFIB，其具有非常軟的纖維氈狀結構。然而，使用這些纖維無法生產(chǎn)如同使用PMDI粘合劑那樣的硬質隔熱板。
目前使用純PMDI、基于PMDI和多元醇的預聚物或者新鮮混合物作為WFIB的PMDI粘合劑。
EP 1 330 481 A公開了基于PMDI和聚氧化烯醇的多異氰酸酯預聚物的粘合劑混合物，該聚氧化烯醇具有至少15％(優(yōu)選50～100％)的氧化乙烯結構單元含量，并指出了其優(yōu)點在于，所使用的木纖維可以具有較高的殘余水分含量，并且盡管如此仍然獲得尺寸穩(wěn)定性良好的產(chǎn)品。
DE 101 41 209 A1公開了基于含氨基甲酸酯基團的預聚物的粘合劑，其可以通過二苯基甲烷二異氰酸酯系列的多異氰酸酯與羥基官能的聚醚的反應獲得，該羥基官能的聚醚具有大于60重量％的環(huán)氧乙烷(EO)含量，基于用于制備聚醚所用的氧化烯總量計。指出的優(yōu)點在于，顯著改善加工時的冷粘合強度。
DE 3 328 662 A1公開了一種生產(chǎn)壓制材料，尤其是刨花板的方法，其中通過在一起使用可經(jīng)熱活化的基于銨鹽的催化劑的情況下對與作為粘合劑的多異氰酸酯混合的原料進行熱壓。描述了例如可以將銨鹽溶解于含水的多異氰酸酯乳液中，該乳液如可以通過加入聚乙烯基吡咯烷酮之類的乳化劑獲得。通過加入在室溫下潛伏型的催化劑，可以控制該生產(chǎn)過程。
由于對原木的需求急劇增長，節(jié)省木纖維的壓力增大。然而，如果將每體積的常規(guī)壓制材料的纖維含量降低并且將相對的粘合劑用量保持恒定，壓制材料迅速喪失其內(nèi)聚力。其弱化在極端情況下妨礙運輸、施工現(xiàn)場的安裝和在裝入狀態(tài)下的可負荷性。用于描述WFIB弱化的重要量化標準是抗拉強度和抗壓強度。
本發(fā)明的目的在于提供一種基于PMDI的粘合劑，通過其在一定的容積密度水平內(nèi)實現(xiàn)具有相對于標準粘合劑而言明顯更好的抗壓強度和抗拉強度且同時保持良好的低導熱系數(shù)的牢固壓制材料?；蛘邠Q句話說，本發(fā)明的目的在于提供有助于木纖維隔熱板達到如在使用標準粘合劑時只能通過更高密度才達到的強度的粘合劑。
現(xiàn)在令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，如果使用可以通過二苯基甲烷二異氰酸酯系列的多異氰酸酯與羥基官能的聚醚的反應獲得的粘合劑，且該羥基官能的聚醚具有基于用于制備聚醚所用的氧化烯總量計大于18重量％、優(yōu)選大于70重量％、尤其優(yōu)選大于90重量％的環(huán)氧乙烷(EO)含量，其中該粘合劑還含有至少一種選自重均分子量為至少1000g/mol的聚乙烯基吡咯烷酮和重均分子量大于1500g/mol的硅酮的化合物A，就可以生產(chǎn)具有良好材料特性，例如抗拉強度或者壓應力的木纖維隔熱板。
為了制備粘合劑，使用二苯基甲烷二異氰酸酯系列的多異氰酸酯，例如通過苯胺-甲醛-縮合反應和隨后的光氣化制備的多苯基多亞甲基多異氰酸酯(“粗MDI”)。優(yōu)選使用二苯基甲烷二異氰酸酯系列(PMDI類型)的更多環(huán)的異氰酸酯作為多異氰酸酯組分。其尤其優(yōu)選具有少于55重量％的單體二苯基甲烷二異氰酸酯含量。
通過多異氰酸酯與羥基官能的聚醚的反應獲得聚氨酯聚脲，其中該羥基官能的聚醚具有基于用于制備聚醚所用的氧化烯總量計大于18重量％、優(yōu)選大于70重量％、尤其優(yōu)選大于90重量％的EO含量。所述羥基官能的聚醚通常具有1～8、優(yōu)選2～6個OH基團。其優(yōu)選具有100～10000g/Mol、尤其優(yōu)選150～5000g/Mol的數(shù)均分子量。優(yōu)選使用聚氧化丙烯-聚氧化乙烯-多元醇。尤其優(yōu)選聚氧化乙烯多元醇。
可以根據(jù)已知的方法制備羥基官能的聚醚，例如在含活性氫原子的起始劑化合物存在下通過氧化烯的陰離子聚合。合適的氧化烯在亞烷基中含有2～4個碳原子。除了環(huán)氧乙烷之外，實例是四氫呋喃、1，2-環(huán)氧丙烷、1，2-或2，3-環(huán)氧丁烷，優(yōu)選使用環(huán)氧乙烷(EO)和1，2-環(huán)氧丙烷(PO)。可以交替相繼地或者以混合物的形式使用氧化烯。
優(yōu)選使用數(shù)均分子量為18～2000g/Mol且具有1～8個羥基的化合物作為具有活性氫原子的起始劑化合物。實例是乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、1，2-丙二醇、1，4-丁二醇、六亞甲基二醇、雙酚A、三羥甲基丙烷、甘油、季戊四醇、山梨醇、蔗糖(Rohzucker)、降解的淀粉、三乙醇胺、乙二胺、甲苯二胺或者水。尤其優(yōu)選乙二醇、二乙二醇和甘油。也可以使用上述低分子量起始劑的數(shù)均分子量為200～2000g/Mol的低聚的烷氧基化產(chǎn)物作為起始化合物。
多異氰酸酯和羥基官能的聚醚的反應通常在15～120℃的溫度下進行。
可以通過預聚物反應進行各個組分的反應，其中優(yōu)選以如下的用量比使用多異氰酸酯和羥基官能的聚醚，以使得所形成的預聚物具有20～32重量％、優(yōu)選21～28重量％的NCO含量。但也可以在施涂到用于生產(chǎn)壓制材料的有機和/或無機材料上(以下稱作“膠合”)之前不久將這些組分混合，或者單獨地或者以任意組合的形式混合著施涂，從而在膠合之后完全或者部分進行氨基甲酸酯反應。
在進一步的生產(chǎn)壓制材料的過程中，通過與水/水蒸氣的反應使得粘合劑完全反應成為聚氨酯-聚脲。
根據(jù)本發(fā)明，所述粘合劑含有至少一種另外的化合物A，其選自Al)重均分子量為至少1000g/mol的聚乙烯基吡咯烷酮和A2)重均分子量大于1500g/mol的硅酮的一種或多種化合物。
可以將已知使于聚氨酯中的硅酮作為硅酮(A2)，優(yōu)選的實例是硅氧烷-聚氧化乙烯-共聚物。Randall M.Hill在“Silicone Surfactants”，CRC Press(1999)中概述了用于聚氨酯中的硅酮的制備和類型。在US 4,751,251 A中也給出了此類硅酮的實例。本發(fā)明的粘合劑中使用的硅酮具有至少1500g/mol、優(yōu)選1500g/mol～25000g/mol、尤其2000g/mol～15000g/mol的重均分子量。所述硅酮優(yōu)選是環(huán)氧乙烷含量≥20％并且重均分子量為1500g/mol～25000g/mol的硅氧烷-聚氧化烯-共聚物，尤其是環(huán)氧乙烷含量≥20重量％并且重均分子量為2000g/mol～25000g/mol的硅氧烷-聚氧化烯-共聚物。在另一個優(yōu)選實施方案中，所述硅酮是環(huán)氧乙烷含量≥40重量％并且重均分子量為2000g/mol～15000g/mol的硅氧烷-聚氧化烯-共聚物。
在本發(fā)明中，將聚-N-乙烯基吡咯烷酮或者聚-N-乙烯基吡咯烷酮的衍生物或者這些化合物的共聚物稱作聚乙烯基吡咯烷酮(Al)。所述聚乙烯基吡咯烷酮的重均分子量具有至少1000g/mol、優(yōu)選1500g/mol～20000g/mol并且非常尤其優(yōu)選2500～15000g/mol的值。
可以單獨地或者以組合的形式使用硅酮和聚乙烯基吡咯烷酮?？梢允褂没谒稣澈蟿┑目傊亓坑?.01～10的質量含量，尤其優(yōu)選基于所述粘合劑的總重量計0.1～3的質量含量。
可以將硅酮和/或聚乙烯基吡咯烷酮加入到異氰酸酯組分、預聚物、多元醇組分之中，或者直接加入到反應混合物之中。
本發(fā)明的粘合劑可以此外含有常見的添加劑和/或添加物，例如石蠟、封端的胺、褐煤蠟、內(nèi)部脫模劑，還含有阻燃劑，例如多聚磷酸銨，以及縮合樹脂(脲-甲醛-、三聚氰胺-脲-甲醛-、三聚氰胺-脲-苯酚-甲醛-膠)、甲醛捕捉劑(例如脲)。優(yōu)選在膠合之前不久將這些加入到粘合劑混合物之中。在一個不同的實施方案中，也可以將其加入到多元醇組分和/或PMDI之中。
適合于生產(chǎn)壓制材料的材料是可以使用本發(fā)明粘合劑膠粘的所有含木質纖維素的原料，例如木材、樹皮、軟木、甘蔗渣、秸稈、亞麻、竹、茅草、稻殼、劍麻纖維和椰殼纖維，以及是基于塑料的回收料和原料，例如聚氨酯硬質泡沫、聚氨酯整皮泡沫或者其它塑料，此外還是無機原料或者回收料例如玻璃棉或石棉。適合于膠粘的物質在此可以呈粒子、條束(Strands)、碎屑、纖維、薄片或者粉末形式存在，并且可以具有例如0～35重量％、優(yōu)選5～25重量％的含水量。本發(fā)明的方法特別適合用于加工含木質纖維素的原料。
可以使用本領域技術人員已知的標準方法生產(chǎn)壓制材料。通常向100質量份的適合于膠粘的物質加入1～100質量份、優(yōu)選1.5～20質量份、尤其優(yōu)選3.5～15質量份的粘合劑，并且在熱(例如70℃～250℃)的作用下和任選在最高150bar的壓制壓力下將其壓制成板或者成型體。
在優(yōu)選實施方案中，使用EO含量大于70重量％的羥基官能的聚醚以及環(huán)氧乙烷含量大于20重量％且重均分子量為1500g/mol～25000g/mol的硅氧烷-聚氧化烯-共聚物，或者使用EO含量大于90重量％的羥基官能的聚醚以及環(huán)氧乙烷含量≥20重量％且重均分子量為1500g/mol～25000g/mol的硅氧烷-聚氧化烯-共聚物生產(chǎn)本發(fā)明的粘合劑體系。在另外的優(yōu)選實施方案中，使用EO含量大于70重量％的羥基官能的聚醚以及1500g/mol～20000g/mol的聚乙烯基吡咯烷酮，或者使用EO含量大于90重量％的羥基官能的聚醚以及1500g/mol～20000g/mol的聚乙烯基吡咯烷酮生產(chǎn)本發(fā)明的粘合劑體系。
實施例
利用凝膠滲透色譜法測定摩爾重量。
B.進行試驗VI-V7
測定木纖維的殘余水分。由此得出不含水分的木材的質量，以下稱作“絕干木材質量”。以下將具有殘余水分的木纖維稱作“風干木纖維”。
粘合劑的稱重基于絕干木材質量。在試驗開始之前，使用表中列出的原料組分人工混合所需的粘合劑。
在犁鏵式混合機中通過雙料噴嘴使用各種粘合劑濕潤風干木纖維。將該木纖維各膠合25秒。類似于DE10242770B4將濕潤的木纖維在矩形下半模中分攤成纖維餅。使用滑入(eintauchend)的蓋子封閉該模具，從而將濕潤的木纖維裝料壓縮到所需的板料容積密度。底部和蓋子均可透過蒸氣。利用在垂直方向流過整個板厚度的水蒸氣將壓縮的木纖維裝料中的粘合劑加熱，直至達到90℃～94℃之間的目標溫度范圍。在達到目標溫度范圍之后停止供應蒸氣熱。冷卻之后取出木纖維隔熱板并且將其干燥到平衡濕度。
C.測量方法
材料測試：
測量壓應力：EN 826
根據(jù)EN 1607測量拉應力
容積密度：DIN 52182
導熱系數(shù)：DIN 52616
凝膠滲透色譜法，根據(jù)DIN 55672-1：使用四氫呋喃作為洗脫劑，流速0.6mL/min，注射100μL，柱：交聯(lián)的聚苯乙烯-二乙烯基苯，檢測：折射率，摩爾質量校準：使用窄分布的聚苯乙烯標樣；其它方面根據(jù)DIN 55672-1。