制备含有天然粘合剂的复合材料的方法技术

本发明专利技术涉及一种制备含有天然粘合剂和粉状蛋白质的基于天然纤维的复合材料的方法，它包括下述工序：将粉状蛋白质粘合粘合剂加到水份含量为１～１５％的天然纤维中；将天然纤维与粉状蛋白质粘合剂混合；将此组合物的水份含量调节到６～２４％ｗ／ｗ；及将此混合物进行热压处理，形成基于天然纤维的材料。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制备含有天然粘合剂及粉状蛋白质的复合材料的方法。用这一方法做成制品形状如平板(panel)和板(board)的产品是由木材和/或非木材天然纤维材料以及作为唯一粘合剂组份(外加的)的蛋白质组成。今天，平板和板的制造通常是将木纤维或其他植物纤维在活性树脂存在下进行热压的方式而进行的。混合过程中所用的典型树脂是脲醛(UF)树脂类，酚醛(PF)树脂类及密胺脲醛(MUF)树脂类。在开始掺混阶段将含水树脂喷在干的木纤维或植物纤维(2-4％水份)上，然后将它们全部进行掺混。随后可将这些已配有树脂的纤维送至下一干燥工序。在这一干燥过程中，将配树脂的纤维用空气或用机械方法送至中间贮存箱中。从这里将纤维运送到成线垫和送去预压。随后将如此形成的垫进入压机和堆叠。然后将这些垫进行热压，使垫固化成所需的平板密度和厚度，使树脂固化，和使平板热稳定化，使得在通常使用条件下它仍能保持目标厚度和密度。也可以采用连续压制法。然后将如此得到的平板通过将表面喷沙、修整边角进行精饰。这种制法的缺点是纤维必须干燥到足够程度，使得能与液体树脂掺混；否则若在太高水份之下形成块团，就不可能进行均匀掺混。另一缺点是，当加入树脂时，在掺混和成形工序的过程中，温度必须控制，因为否则的话会发生过早的反应，而这是不希望有的。为减少或避免使用树脂粘合剂，可以用可再生资源对树脂粘合剂进行部分或全部代替。在纤维板中使用动物或植物蛋白质公开在Forest Products Journal(1998，vol.47，No2，p.71-75)，其中讨论了大豆蛋白分离物与合成树脂的合用。也公开了大豆分离物粉末的使用。在这一方法中，用4％酚醛树脂喷洒木材颗粒，然后将此混合物在掺混机中再翻滚，而同时慢慢加入4％大豆分离物粉末。也公开了使用大豆分离物分散液作为唯一的粘合剂。然而，所得纤维板具有不耐水的缺点。在苏联专利申请SU 1813640中也公开了粉状动物蛋白的使用。在所公开的方法中，将石灰乳(1.6～3.2％)和水(35～45％)加至水份含量约为4％的纤维材料中。第二步，加入8～16％的蛋清胶水或酪蛋白粉末胶水，并将它们全部进行混合直到胶水均匀分布到纤维材料中为止。然后将此组合物在1.4～2.5MPa压力下在140～170℃加热，持续0.6～1.0分钟/毫米。在Starch(1968，vol20，No 12 p.395-399)中公开了小麦谷蛋白用作粘合剂。所用谷蛋白用亚硫酸钠或巯基乙酸进行还原。有关这些产品的缺点是，小麦谷蛋白粘合剂通过在水介质中的化学反应而制得。在荷兰专利申请NL 1003133中，公开了采用基于小麦谷蛋白的粘合剂来制备纤维板。所用小麦谷蛋白胶水是55～60％d.s.分散液，将谷蛋白分散到尿素、柠檬酸及亚硫酸氢钠的溶液中而制得。将起初与交联剂(甲醛、戊二醛或马来酸酐)混合的谷蛋白胶水喷到木纤维基质上，并与木纤维基质机械混合。其缺点是需要分散助剂以制备谷蛋白胶水分散液。在荷兰专利申请NL 1003133中也公开了用蛋白质作为甲醛捕集剂，用谷蛋白胶水置换10％标准脲醛树脂。其缺点是，代替了10％标准脲醛树脂导致内部粘合强度的明显损失。在欧洲专利申请EP 976790中，公开了一种制备复合材料的方法，在其中将含纤维的植物材料或这类植物材料的混合物进行至少一次热塑加工处理。该热塑加工可以在粘合剂例如化学粘合剂如脲醛树脂，或蛋白质(这种蛋白质可含在植物材料中或被加到其中)的存在下进行。在热塑加工工序之前，植物纤维被进行至少一次预处理。热塑加工工序的产品可进行后处理。在热塑加工工序之前和/或之中，植物材料可以与添加剂混合。这些复合材料可以是各种形状，包括板状、片状和膜状，而且发现它们可用作结构件。其缺点是当蛋白质用作唯一的粘合剂时，水的含量相对于纤维状植物材料和蛋白质的总量为25～50％重量。其结果是，模压出的物件必须进行再次费时的和耗能的干燥工序。本专利技术的目的是克服上述缺点。这一目的通过提供一种制备含有天然粘合剂和粉状蛋白质的基于天然纤维的复合材料的方法而达到，这一方法包括下述工序·将粉状蛋白质粘合粘合剂加到水份含量为1～15％的天然纤维中；·将天然纤维与粉状蛋白质粘合剂混合；·将此组合物的水份含量调节到6～24％w/w；及·将此混合物进行热压处理，形成基于天然纤维的材料。在根据本专利技术的一种优选方法中，天然纤维与蛋白质粉末粘合剂的比例在19∶1至1∶1之间变化。在根据本专利技术的一种优选方法中，热压处理在100～250℃的温度范围内进行。在根据本专利技术的一种优选方法中，加至纤维中的蛋白质的水份含量在4～14％w/w的范围内变化。在根据本专利技术的一种更优选方法中，加至天然纤维中的蛋白质的水份含量在8～12％w/w的范围内变化。在根据本专利技术的一种特定方法中，木纤维或植物纤维的水份含量为1～20％w/w。在根据本专利技术的一种更特定方法中，木纤维或植物纤维的水份含量为2～15％w/w。优选的是，基于天然纤维的复合材料包括一种选自包装材料、装饰件、基材或结构材料的产品。在根据本专利技术的一种优选方法中，该天然纤维可得自整个植物或其各个部位。在根据本专利技术的一种优选方法中，该天然纤维的来源可以是动物。在根据本专利技术的一种优选方法中，该粉状蛋白质粘合剂的来源可以是动物。在根据本专利技术的另一种优选方法中，该粉状蛋白质粘合剂的来源可以是植物。在根据本专利技术的一种优选方法中，该组合物的最终水份含量被调至12～20％w/w。在根据本专利技术的一种更优选方法中，该组合物的最终水份含量被调至14～18％w/w。在根据本专利技术的一种优选方法中，天然纤维与蛋白质粉末粘合剂的比例在9∶1.5与2∶1之间变化。在根据本专利技术的一种更优选方法中，天然纤维与蛋白质粉末粘合剂的比例在9∶1与2.5∶1之间变化。在根据本专利技术的一种优选方法中，热压处理在175～225℃的温度范围内进行。在根据本专利技术的一种特定方法中，热压处理以压塑方式或在开放式压机中以热压方式进行。在根据本专利技术的一种特定方法中，在热处理过程中，所用压力是足以获得其密度在0.5kg/dm3～1.5kg/dm3之间变化的基于天然纤维的复合材料。通常，术语“基于天然纤维的复合材料”指的是含有源自木材和/或年生植物的天然纤维及含有粘合剂的再生产品。这类复合材料包括例如包装材料、装饰件、基材、结构材料。更具体地说，它指的是结构材料或建筑材料，例如碎料板、中密度板及高密度板、取向绞合板或粗纸板。其他组合物包括例如包装材料(瓶子、容器)、装饰件(窗平板)、基材(贴砖(carpet tiles)、屋顶材料)或结构材料(例如汽车保险杠)。除了来自木材外，天然纤维材料可得自整个植物或其各部分。织物纤维如棉花、亚麻、大麻或苎麻均能用，但来自谷类或含油种子加工工业的粉状产品也能用。它们的典型例子是小麦糠、玉米糠、小麦秸、大麦壳、油菜渣、向日葵渣、大豆渣等等。这些天然纤维材料也可以源自动物如羊毛、蚕丝或角朊废物等等。粉状蛋白质粘合剂也可以源自动物或植物。动物蛋白质是例如牛奶蛋白类、酪蛋白酸盐类、乳清浓缩物类及分离物类、明胶、鱼蛋白类、蛋清蛋白、血浆蛋白类、动物粉末类等等。植物蛋白质可选自例如谷类蛋白类、有结节的蛋白类、来自豆科源的蛋白类、或含油种子蛋白类。可以用的典本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备含有天然粘合剂和粉状蛋白质的基于天然纤维的复合材料的方法，它包括下述工序：　　　　.将粉状蛋白质粘合粘合剂加到水份含量为１～１５％的天然纤维中；　　　　.将天然纤维与粉状蛋白质粘合剂混合；　　　　.将此组合物的水份含量调节到６～２４％ｗ／ｗ；及　　　　.将此混合物进行热压处理，形成基于天然纤维的材料。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂法妮吉伯特，安德烈亚斯雷德尔，玛丽海伦莫雷尔，
申请(专利权)人：泰特及莱尔欧洲公司，恩萨姆公司，
类型：发明
国别省市：BE[比利时]